Печь для закалки металла своими руками

Принципы изготовления печи для закалки металла своими руками

В современной промышленности редко используются детали, которые не прошли дополнительную термическую обработку, поскольку до неё у металла более низкая прочность. Чтобы провести термическую обработку, нужна печь для закалки металла. Если нет желания тратить деньги на промышленную модель, можно собрать самодельный аппарат для термической обработки.

Печь для закалки металла

Для чего нужно закаливание

Закалка представляет собой нагревание и последующее охлаждение металлической заготовки. После этих процессов перестраивается кристаллическая решётка материала. Увеличиваются его показатели прочности и твердости. Одновременно с этим снижается пластичность металла.

Когда термическая обработка закончена, готовое металлическое изделие становится твердым и хрупким, поскольку после нагревания в промышленных печах поверхностные слои металла обезуглероживаются. Детали не должны иметь малого припуска. Дополнительно защитить поверхность заготовок можно с помощью специальных газов, которые вводят в камеру печи при разогреве.

Методы закалки металла

Чтобы провести термическую обработку металла, обязательно нужна печь для закалки. В зависимости от того, какой сплав или однородный материал используется и какие конечные характеристики нужно получить, используют разные методы нагрева и охлаждения:

  1. Ступенчатая обработка. Деталь разогревается в термической печи для закалки металла, затем опускается в охлаждающую жидкость. Выдерживается в ней до тех пор, пока не остынет вся заготовка. Далее деталь перемещают в другую охлаждающую жидкость, температура которой выше чем у первой. Так металл будет охлаждаться медленнее, а с заготовки снимется закалочное напряжение.
  2. Изотермическая обработка. Изначально заготовка разогревается до закалочной температуры в печи. Далее мастер перемещает её в охлаждающую жидкость, разогретую до 200–300 градусов. Заготовка должна определённое время остыть в охладителе.

При разогревании металла в печи должна присутствовать защитная атмосфера. Если её нет, заготовку требуется упаковать в специальную тару, а сверху засыпать чугунной стружкой. Дополнительно тара обмазывается глиной, чтобы не допустить попадания воздуха внутрь.

Как работает муфельная печь

В продаже можно встретить различные муфельные печи для обжига, которые отличаются по конструкции, размеру и типу работы. Для термообработки металла используют промышленные модели. Их можно разогревать до 1750 градусов. Мастера металлургии не рекомендуют разогревать печи до большей температуры. В противном случае нагревательный элемент быстро выйдет из строя.

Принцип работы муфельной печи заключается в том, что заготовку помещают в муфель. Он разогревается до закалочной температуры, которая поддерживается на одном уровне определённое количество времени (в зависимости от используемого материала).

Устройство и схема

Печи для закалки металла — это простая конструкция, которая состоит из нескольких основных элементов:

  1. Металлический корпус. Изготавливается из жаростойкого металла. Оптимальная толщина листов — 2 мм.
  2. Теплоизоляция. Чтобы сделать теплоизоляционный слой, можно использовать шамотный кирпич. Если применяется другой материал, он должен выдерживать температуру не менее 1200 градусов.
  3. Наружная изоляция. Для этого используется слой огнеупорного кирпича, который выкладывается за металлическим корпусом.
  4. Нагревательный элемент. Он может работать на газу или от электричества. Для мастерской можно использовать газовую горелку. В электрических моделях используются специальные спирали, изготавливаемые из фехраля или нихрома. Нихром подходит лучше. Оптимальная толщина проволоки — 1 мм.

Чтобы управлять печью, устанавливается специальная панель, на которой расположены регуляторы температуры и термометр.

Этапы изготовления

Можно сделать муфельную печь своими руками в домашних условиях. До изготовления следует прочитать общую информацию об оборудовании для закалки, рассчитать габариты самодельного оборудование, подобрать место для его установки.

Муфельная печь

Необходимые инструменты

Перед тем как приступать к работе требуется подобрать материалы и инструменты. Расходные материалы для сборки:

  1. Листовой металл для создания корпуса.
  2. Шамотный кирпич для теплоизоляции.
  3. Скрепляющая смесь, чтобы сделать кирпичную кладку. Для этого подойдёт огнеупорная глина, термостойкий клей для печей.
  4. Нагревательный элемент.
  5. Провода для подключения, регуляторы температуры, термометр.
  • шпатель, кельма.
  • сварочный аппарат и электроды.
  • болгарка для разрезания кирпича и металлических листов.
  • защитные очки и перчатки.
  • электродрель.

Дополнительно может потребоваться ручной инструмент (молоток, отвертки). Перед началом работ важно проверить работоспособность электроинструментов.

Изготовление конструкции муфеля

Нужно выбрать форму камеры для нагревания металла. Из огнеупорного материала изготовить прямоугольный или многоугольный каркас. Для подрезки используется болгарка. Если используется нихромовая проволока, для нее нужно вырезать на кирпичах канавки. Находиться они должны внутри конструкции. Вырезать канавки можно болгаркой. Кирпичи соединяются термостойким клеем.

Муфель можно целиком изготовить из огнеупорной глины. Инструкция:

  1. Изготавливается опалубка цилиндрической формы.
  2. Глина замачивается на трое суток. Далее её заливают в опалубку.
  3. Требуется подождать пока состав застынет.

Перед тем как пускать глиняный корпус в дело его требуется закалить в печи.

Готовим и устанавливаем нагревательную спираль

Готовый нагревательный элемент можно купить в строительном магазине. Далее с помощью тисков её нужно намотать так, чтобы получилось большое количество витков. После создания спиральной проволоки её нужно немного растянуть, чтобы между витками появилось пространство. Установка:

  1. Спираль располагается в подготовленных заранее канавках.
  2. Закрепляют её с помощью скоб из нихрома или раствором для кладки шамотного кирпича.
  3. Выходы проволоки наружу закрываются керамическими крышками.

Внутри печи нужно промазать все оставшиеся щели и отверстия огнеупорным составом. Самодельное оборудование заземляется.

Нагревательный элемент

Работы по установке в муфель газовой горелки

Лучше приобрести покупную газовую горелку, чтобы избежать возможных ошибок при самостоятельной сборке. Закрепляется она над муфелем. Для этого используются хомуты или другие крепёжные элементы. Важно, чтобы на горелке присутствовал регулятор подачи газа.

Финальные работы

Когда муфель собран и нагревательный элемент установлен, требуется сварить металлический корпус из листового металла. Далее он одевается поверх муфеля, а свободное пространство заполняется слоем теплоизолирующего материала.

Правила эксплуатации

Важно знать сферы применения и принцип работы муфельной печи, чтобы не допускать ошибок во время эксплуатации. Нужно проверить все узлы соединений оборудования. Нельзя допускать утечек. Следует убедиться в том, что корпус печи не имеет повреждений. Работать с раскалённым металлами нужно в защитных перчатках, очках и респираторе. Заготовки вытаскиваются из камеры с помощью кузнечных щипцов.

Печь для закалки металла нужна, чтобы придать металлическим заготовкам высокие показатель прочности и твердости. Для этого не нужно покупать дорогое оборудования. Печь можно сделать самостоятельно и без серьёзных сложений.

Экономия для кузнеца: делаем муфельную печь для закалки металла своими руками

Муфельная печь – специализированная конструкция, позволяющая нагревать различные металлы до необходимой температуры.

Муфель обладает свойством сохранять металл от прямого контакта с топливом или газами. Печи со стационарной нагревательной камерой и сменными муфелями работают по схожему принципу.

Методы для закалки металла

Существует несколько способов обработки металлов с помощью данного устройства:

  • Термообработка: отжиг, закалка, отпуск, состаривание.
  • Работа с ценными материалами, переплавка металлов, когда использование открытого огня недопустимо.
  • Для получения ровного тона поверхности, особенно при обработке керамики(высокохудожественной) используется муфельная печь.
  • Сушка диэлектриков.
  • Кремация, сжигание до минеральных компонентов.

Как работает муфельная печь?

Для того, чтобы понять, как работает устройство для закалки металла, происходит процесс взаимодействия различных элементов, рассмотрим внимательно ее строение:

  • Корпус печи. Если осталась старая газовая плита, с встроенным духовым шкафом, то она прекрасно подойдет для основы устройства. Лучший размер для такого духового шкафа: 70см-50см-60см. Такие габариты удобны для работы с термообработкой.

Внимание! Если вы решились использовать как основную конструкцию бывшую газовую плиту, то произведите демонтаж пластиковых составляющих. Иначе произойдет расплавление всех материалов.

  • Внутренний слой. Непосредственный контакт с поверхностью топки. Коэффициент полезных действий зависит от этой части конструкции, поэтому использовать следует огнеупорный шамотный кирпич.

Фото 1. Огнеупорный шамотный кирпич — обязательный элемент для внутреннего слоя при изготовлении печи своими руками.

  • Внешний слой. Его цель – сокращение потерь передачи тепла. Широко используются перелит и базальтовая вата для достижения эффекта.

Совет! Не используйте асбест как внешний слой. Нагреваясь, этот материал выделяет канцерогены.

  • Нагрев рабочего пространства. Спирали, созданные из нихромовой или фехралевой проволоки, отвечают за процесс нагревания всей газовой плиты. Лучше использовать фехралевые, так как они более пластичны, но нихромовые – дешевле.

Устройство для плавки алюминия и меди

Легкоплавкие металлы отличаются хрупкостью. Важно соблюдать схемы работы с данным типом металлов.

Так, например, для плавления меди или алюминия, муфельная печь должна разогреться до 1083, а для плавления бронзы – 930 по Цельсию.

Эти материалы среди остальных легкоплавких имеют самые высокие показатели температуры плавления.

Значит, напрашивается вывод: для работы с легкоплавкими металлами необходима печь, разогревающаяся максимум до 1100 градусов.

Нюанс! Для крупного литья при работе с легкоплавкими металлами устанавливается горн. А плавить металл можно в емкости с «носиком» (тигель). Так легче всего предать ему в последующем форму.

Этапы работы с легкоплавкими материалами

  1. Прокалка печи для заливки на температуре 600 градусов.
  2. Погружение формы.
  3. Нагревание температуры до 900 градусов.
  4. Засекаем время пребывания формы в печи – 120 минут.
  5. Вынимаем форму и остужаем до 500 градусов.
  6. Легкоплавкий материал помещается в форму.

Плавка золота

Тугоплавкие металлы, например, золото, в работе отличаются высокой температурой плавления. Так, для успешного решения задачи, необходимо будет разогреть печь до 1300 градусов, при условии того, что мы работаем со сталью (по другим материалами надо смотреть коэффициент тугоплавкости).

Необходимо учитывать фактор материалов растопки. Так, протопить печь можно всеми бытовыми ненужными материалами, исключая токсичные, то есть выделяющие ядовитые вещества в процессе горения.

Этапы работы с тугоплавкими материалами

Индукционная муфельная печь своими руками

Муфельные печи – это конструкция, необходимая для творчества ювелиров, кузнецов, других мастеров, работающих с керамикой, с закалкой стали. Обычно индукционная муфельная печь для плавки дорогостоящая, но есть возможность сделать ее своими руками.

Необходимые материалы и инструменты

Изготовление конструкции

  • Монтаж основной части. На внутренних сторонах шамотных кирпичей выпиливаем поперечные отверстия. Они служат для установки нагревательной спирали. Такие пазы увеличивают объем печи, то есть внутреннего пространства, с которым работать эффективнее. Кирпичи складываем и закрепляем в форме призмы. Ликвидируем щели.​
  • Изготовление стенок. Используемые материалы: кантал, фехраль, нихром. Устанавливать материалы можно совершенно любым способом, но лучше сложить их кругом. Так, не будет перепада температур, так негативно влияющих на процесс термической обработки.
Читайте также  Как наточить сверло по металлу

Фото 2. Основная часть муфельной печи собирается из шамотных кирпичей, в которых выпиливаются отверстия.

  • Установление теплоизоляции. Эффективность зависит от степени удерживания температуры внутри конструкции. Сама теплоизоляция — это смесь, состоящая из 0,8 частей цемента и 0,2 частей перлита. Смесь между призмой и стенками должна настояться около 48 часов.
  • Изготовление дна. Создаем изогнутую заготовку для нижней части изделия, прикрепляем четыре маленьких кусочка стальной трубы – это ножки, на которые будет опираться печь. Внутрь изделия наливаем цементную смесь, после застывания прикладываем проволоку в виде сетки, для создания ровного и одномерного слоя. В конце наносим тальк.
  • Изготовление крышки. Одного размера с дном создаем заготовку, прикрепляем к нему ручки. Крышку заполняем раствором с цементом и перелитом.
  • Изготовление спирали. Нихромовую проволоку с сечением 0,1 см и прут из железа радиусом 3 мм. После снятия с прута проволоки получаем спираль. Витки не должны соприкасаться. Готовая спираль помещается в прорези, сделанные на первых этапах производства.

Фото 3. Спираль из нихромовой проволоки помещается в специальные прорези в огнеупорных кирпичах таким образом, чтобы витки не соприкасались.

  • Сборка и сушка печи. Собираем все элементы печи, устанавливаем их и просушиваем. Сушить изделие положено в хорошо продуваемом и вентилируемом месте. Применение нагревательных приборов в процессе сушки строго-настрого запрещено.

Внимание! В процессе создания необходимо с аптекарской точностью соблюдать все пропорции, указанные выше. Точно, скрупулезно, внимательно работать с каждым материалом, проверять его на наличие дефектов. Главная сложность — принципиальное выполнение инструкций.

Полезное видео

Видеосюжет, в котором представлен один из вариантов создания муфельной конструкции для закалки металла.

Муфельная печь – универсальный помощник

Муфельная печь – это устройство, которое упростит жизнь тем, кто работает с металлами. Это практически незаменимый инструмент. Сегодня современные муфельные устройства – это дорогая техника, со своими нюансами, сложностями и особенностями.

Легче сделать это своими руками, тем самым уберечь себя от заводского брака, понять технологию производства, получить новый опыт, необходимый для развития.

Как сделать муфельную печь своими руками — устройство и принцип работы

Нагрев до высокой температуры является обязательной составляющей множества технологий, которые применяются в домашнем творчестве, коммерческой деятельности и в промышленном производстве. Заводские нагревательные устройства отличаются высокой эффективностью, а соответственно и ценой, которая далеко не всем по карману. Муфельная печь своими руками для закалки металла может быть собрана с минимальными затратами при отличных эксплуатационных характеристиках. Чтобы достичь желаемого результата, следует ознакомиться с устройством, принципом работы и возможными вариантами сборки печи 1000 градусов своими руками.

  1. Что такое муфельная печь
  2. Разновидности муфельных печей
  3. Конструкция муфельной печи
  4. Виды и условия обработки сырья
  5. Изготовление самодельной муфельной печи
  6. Техника безопасности

Что такое муфельная печь

Муфельная печь — нагревательное устройство, предназначенное для нагрева чего-либо до заданной температуры

Муфельная печь — это термический прибор, предназначенный для нагревания материалов до заданной температуры. Состоит из нагревательной камеры и капсулы (муфеля), в которую помещается обрабатываемый предмет.

Сфера применения устройств довольно обширна:

  • Лабораторный анализ. Свойства многих минералов проявляются при высокой температуре.
  • Кузнечное дело. Разогрев заготовок при сохранении их формы и отсутствии окалины.
  • Закаливание металла. При термической обработке меняется кристаллическая структура, повышается прочность и жесткость.
  • Плавка. Выделение нужной субстанции из неоднородного сырья. Так получают слитки алюминия, золота и серебра.
  • Отжиг. Способствует достижению заданной микроструктуры при создании деталей из нескольких компонентов.
  • Обжиг. Придание предметам нужных свойств, таких как твердость, презентабельность, устойчивость к влаге и химическим реагентам.
  • Термообработка. Удаление из вещества воды, кислоты, масел и прочих жидкостей с целью полного высушивания.
  • Отпуск. Снятие внутренних напряжений после проведения плавления или закалки, достижение пластичности.
  • Озоление. Удаление посторонних примесей путем их сжигания. Определение наличия минералов в исследуемом сплаве.

Использование функций устройств позволяет получать красивую керамику, сувениры, уникальные изделия из металла.

Разновидности муфельных печей

Газовая муфельная печь

Нагревательные приборы различаются по нескольким показателям, что не особо отражается на их эксплуатационных характеристиках.

В среде специалистов принята классификация по определенным категориям.

  • электричество;
  • природный газ;
  • коксующийся уголь;
  • дрова.

Тип защиты содержимого:

  • в воздухе (только механическая);
  • газовая среда (аргон, гелий, азот);
  • вакуум.

Конструкция корпуса (способ загрузки):

  • вертикальные;
  • горизонтальные;
  • отделяемые (колпаковые).
  • умеренный;
  • средний;
  • высокий;
  • сверхвысокий.

Существует градация по конструкционным, огнеупорным и электропроводящим материалам, используемым в производстве печек.

Конструкция муфельной печи

При всей своей многофункциональности муфельные печи имеют относительно простое устройство. Особенность приборов состоит в использовании особых комплектующих, способных выдерживать температуры до 2000ºС.

Изделия состоят из таких деталей:

  1. Корпус. Форма и размер определяются объемом задач, которые возлагаются на приспособление. В обязательном порядке устанавливается клапан для стравливания выделяемых в процессе обработки газов. Корпус может быть металлический или из современных полимеров.
  2. Нагревательный элемент. Это может быть угольная или дровяная печка, ТЕН, газовая горелка.
  3. Внутренняя обшивка. Стенки обкладываются керамическими пластинами, а в кустарных условиях шамотным кирпичом.
  4. Дверка. Существуют различные модели, от самых простых с ручкой до современных, где используется система рычагов, исключающая контакт с раскаленными деталями.
  5. Коммуникации. В зависимости от типа изделия это силовой кабель, баллон и шланг высокого давления, механическое поддувало.
  6. Муфель. Капсула из химической керамики стационарного или сменного типа.
  7. Органы управления. Устройства могут комплектоваться светозвуковой сигнализацией, интерфейсом для связи с компьютером, регистрирующим прибором, терморегулятором-программатором.

В зависимости от производственного цикла печи включаются на определенный промежуток времени или работают постоянно с периодической заменой заправленных муфелей.

Виды и условия обработки сырья

Муфельная печь для закалки металла

В процессе обработки заготовок могут использоваться различные способы обработки по времени и степени нагрева, длительности и способам охлаждения. Также могут применяться те или иные способы защиты заготовок.

Технология обработки материалов применяется следующая:

  • Керамика. Открыто, 600ºС.
  • Фарфор. Открыто, 800ºС.
  • Фаянс. Открыто, 1000ºС.
  • Майолика. Открыто, 1200ºС.
  • Закалка режущих металлических изделий. Аргон 800ºС.
  • Плавка цветных металлов. Аргон 800-1200ºС.

Отклонение от инструкции приводит к ухудшению качества готовой продукции или порче загруженного вещества.

Изготовление самодельной муфельной печи

Для изготовления печи понадобится болгарка

Муфельная печь своими руками изготавливается с помощью таких инструментов:

  • шуруповерт;
  • рулетка;
  • молоток;
  • уровень;
  • паяльник;
  • плоскогубцы;
  • болгарка;
  • электродрель.

После подготовки необходимого имущества нужно сделать чертеж и уже на его основе заняться подготовкой комплектующих.

Под самодельный корпус можно использовать неисправную или старую бытовую технику, которая долго простаивает без дела — микроволновая печь, духовка, морозильная камера. Из кожуха нужно удалить все наполнители, которые могут плавиться и гореть при сильном нагревании. Если под руками нет таких объектов, корпус делается самостоятельно. Для этого берется стальной лист толщиной не менее 2 мм и сваривается в прямоугольную или круглую конструкцию. В качестве готового шаблона целесообразно использовать газовый баллон или стальную трубу с толстыми стенками. Для защиты от коррозии и придания изделию презентабельного вида его нужно покрыть огнеупорной краской.

Печь лепят из шамотной глины, смешанной с песком и асбестом

Другим способом изготовления печи является ее лепка из смеси шамотной глины, песка и распушенного асбеста. Предварительно делается форма из воска, на которой делаются выступы для ножек. Смесь консистенции пластилина равномерно распределяется по лекалу, затем сушится при комнатной температуре на протяжении двух недель. Потом воск вытапливается феном, а форма прокаливается в углях в течение 6 часов.

Если рядом есть трансформаторная подстанция, задача значительно упрощается. Там за умеренную плату или даром можно раздобыть трубки от плавких вставок. Изделия сделаны из прочной субстанции, рассчитаны на сильный жар и перепады температуры. Все, что останется мастеру — немного поработать болгаркой и шамотной глиной.

Следующим пунктом будет установка нагревательного элемента и термостата (датчиков блока управления). На корпусе печи крепятся две газовых горелки или электрические элементы. Горелки устанавливаются снизу и сверху. Электронагреватели фиксируются в зависимости от их конфигурации. Проволока обматывается по спирали, ТЕНы ставятся по бокам, а если нужен жар 1500ºС и выше, то на полу и своде. В обязательном порядке предусматривается земля, чтобы исключить поражение работника током. Затем нагреватели закрываются стальным кожухом, в котором делается отверстие под воздушный клапан.

Термоизоляция накладывается на внешний кожух максимально плотно к его поверхности. Лучшим вариантом на сегодня считается базальтовая вата в рулонах. Чтобы достаточно надежно закрыть камеру, хватит слоя толщиной 20 мм. Зафиксировать теплоизоляцию можно алюминиевым скотчем или намотанной частыми витками медной проволокой. Готовая конструкция помещается в корпус, если выбрана такая модель печки.

Предпоследним этапом перед установкой электроники является изготовление крышки.

  1. Подгонка, закрепление и регулировка петель. Применяются винтовые или клиновые запирающие устройства.
  2. Берется шамотный кирпич и подрезается по размеру. Края стачиваются, чтобы обеспечить закрывание крышки.
  3. Готовится раствор из глины, песка и цемента в соотношении 1:3:1. Наносится на дверку, кирпич плотно прижимается, сверху ставится гнет.
  4. После высыхания крышка вешается на место и проводится уплотнение стыков. Используется термостойкий силикон, наносимый по периметру створки.

Пользоваться прибором можно через 2-3 часа.

Самый простой вариант обустройства муфельной печи для обжига керамики представляет собой комбинацию из мощной электроплитки и медицинской керамики. Под сосуд надо положить шамот, чтобы обеспечить равномерное распределение нагрева. Мощность регулируется штатным устройством плитки.

Техника безопасности

Ручки делают из диэлектрического пластика

Муфельная печь потенциальное опасное устройство, требующее соблюдения таких мер безопасности:

  • витки не должны соприкасаться друг с другом, иначе произойдет короткое замыкание;
  • для замазки можно использовать глину или термостойкий силикон;
  • ручки нужно делать из диэлектрического пластика.
Читайте также  Как посчитать площадь листа металла

При работе с печкой нужно пользоваться эффективной вентиляцией.

Изготовление муфельной печи для плавки и закалки металла своими руками

Муфельная печь для расплава или закалки металлических изделий – прибор, позволяющий домашнему мастеру выполнить определенную работу. Простой агрегат, способный работать на разных видах топлива, для самостоятельного изготовления достаточно обладать навыками выполнения слесарных и электросварочных работ.

  • Устройство и схема
  • Материалы и элементы для работы
  • Необходимые инструменты
  • Пошаговая инструкция по изготовлению
  • Изготовление конструкции муфеля
  • Готовим и устанавливаем нагревательную спираль
  • Работы по установке в муфель газовой горелки
  • Финальные работы
  • Правила эксплуатации
  • Вывод

Устройство и схема

Устройство муфельной печи для плавки металла состоит из:

  • в большинстве случаев стального корпуса. Для домашнего использования лучше выполнить его из жаростойкого металла или нержавейки. Но можно использовать конструкционную сталь. Толщина листа 1,5-2 мм;
  • слоя внутренней теплоизоляции. Для домашних печей используют шамотный кирпич или другой теплоизоляционный материал, выдерживающий температуры нагрева до 1000 0 – 1200 0 ;
  • стальной корпус можно обложить наружным слоем керамических плиток или огнеупорным кирпичом;
  • электрических или газовых нагревательных элементов. Газовые горелки лучше приобретать в специализированных магазинах. Электрическая печь может оснащаться самодельными спиралями из нихрома или фехраля. Толщина проволоки – 1 мм. Фехралевая проволока дешевле, но она уступает нихрому по уровню сопротивлению воздействия агрессивной среды и долговечности спирали;
  • системой автоматического или ручного управления работой техники. Установив тепловые датчики вы сможете легко управлять температурным режимом и временем поддержания заданной температуры.

Материалы и элементы для работы

Муфельная печь для плавки алюминия своими руками или закаливания стальных деталей – для производства подготавливаем полный набор материалов. Нам потребуется:

  • шамотный кирпич;
  • теплоизоляция;
  • листовой металл или любой подручный материал. Если есть старый сейф с внутренним слоем песка, значит вам повезло. Такая печь прослужит долгий срок и позволит сэкономить на наружном слое теплоизоляции;
  • огнеупорная глина, песок или готовая смесь для кладки кирпича. Для заделывания щелей и пустот можно приобрести огнестойкий герметик или использовать раствор;
  • электрический кабель, керамические изоляторы, автомат для подключения в щитке.

к содержанию ↑

Необходимые инструменты

Инструмент должен быть исправным:

  • инструмент электрика;
  • инструмент каменщика, шпатель;
  • сварочный аппарат и средства защиты сварщика;
  • сварочные электроды для сваривания конструкционной стали;
  • болгарка с защитными очками;
  • зачистной и отрезные диски;
  • электродрель с набором сверел.

к содержанию ↑

Пошаговая инструкция по изготовлению

Муфельная печь для плавки металла своими руками – для такого прибора лучший вид топлива электричество. С его помощью можно разогреть металл до температуры плавления. Разберем подробно этапы проведения работ по самостоятельному изготовлению нагревательного агрегата.

Изготовление конструкции муфеля

В зависимости от материала и конфигурации корпуса начинаем делать отсек для нагрева металла. Можно сделать печь и без стального каркаса, но тогда потребуется уложить печь в слой теплоизоляции. Используем материалы, способные выдерживать высокие температуры. Но лучше сделать коробку из листового металла или из старой бочки или даже холодильника. Этапы работ:

  1. Начинаем готовить блоки для обкладки огнеупорной камеры. Для небольшой камеры понадобится 7 шамотных больших кирпичей. С их помощью можно соорудить прямоугольную или цилиндрическую камеры нагрева и закаливания металла. Если требуется соорудить круглый отсек, понадобится болгаркой вырезать трапециевидные заготовки и предварительно укладывать их в конструкцию, намечая каждую деталь.
  2. Подрезав грани, устанавливаем детали на ровную поверхность и несильно стягиваем их проволокой. Проверяем плотность прилегания граней блоков и отсутствие больших зазоров. Если нужно подрезаем блоки и снова собираем всю конструкцию на проволоке.
  3. Обеспечив плотность прилегания деталей, выкладываем их в ровный ряд и длиной линейкой размечаем пазы для укладки нагревательных элементов печи – спиралей из нихромовой проволоки. В зависимости от диаметра самодельной или покупной спирали размечаем ряды так, чтобы они не соприкасались между собой. Если это произойдет – это грозит коротким замыканием и сработкой автомата и это в лучшем случае. Минимальный зазор – 20-30 мм.
  4. Канавки выбираем дрелью с шарошкой или сверлом или болгаркой. Борозды лучше сделать под небольшим уклоном вниз, чтобы спирали не могли выпасть. Работа кропотливая и требует внимательности, не торопимся.
  5. После проверки точности пропилов и исправления, неточных мест стыковки пазов переходим к сборке муфельной конструкции. Закрепляем блоки с помощью термостойкого клея или раствора. Самодельную смесь готовим из равных частей шамотной глины и просеянного кварцевого песка.

Для изготовления муфеля, небольшого по габаритам, можно использовать простую глину. Для этого выполняем несколько дополнительных операций:

  1. Из картона или тонкого пластика делаем опалубку для заливки жидкого раствора глины, либо можно использовать обрезанную бочку. Учитываем толщину стенок и размеры корпуса печи.
  2. Замачиваем раствор на 2-3 дня, чтобы он растворился и разбух. Такая смесь становится пластичной.
  3. После этого заливаем в опалубку раствор. Толщина стенок – 50-70 мм. Обязательно уплотняем и протыкаем его тонким стержнем для удаления пузырей воздуха и монолитности конструкции.
  4. Оставляем деталь до полного засыхания глины. Делаем пазы для укладки спиралей или отверстия для установки газовых горелок и вывода проводов.
  5. Готовый глиняный муфель обязательно закаляем в печи и только после этого устанавливаем в корпус.

Такая монолитная обожженная конструкция будет прочной и не уступит по характеристикам муфелю из шамотного кирпича.

Готовим и устанавливаем нагревательную спираль

Спираль можно приобрести в магазине или намотать самостоятельно (толщина проволоки нужна – 1,2 мм.):

  • Понадобится запас проволоки из нихрома или другого сплава и простой пруток, подходящего сечения. Зажимаем конец прутка и проволоки в тисках и начинаем плотно наматывать спираль.
  • Витки можно укладывать вплотную, но без перехлестов. После намотки спираль немного растягиваем по длине, чтобы между витками был определенный зазор.

  1. Готовые спиральки укладываем в подготовленные пазы в корпусе муфеля и фиксируем скобками из нихрома. Устанавливая скобки, следим, чтобы они не перемкнули виточки между собой. Для крепления еще используют раствор для кладки кирпича из глины и песка. Этот материал не проводит электрический ток.
  2. Рассчитанные по мощности спирали обеспечат высокую температуру в печи. Для увеличения производительности и экономии электроэнергии советуем сделать несколько нагревательных контуров, которые можно включать отдельно. Так мы сможем поддерживать необходимую температуру в начале обжига металла и постепенно доводить ее до максимальной.
  3. В местах выхода из корпуса закрываем проволоку керамическими предохранителями, а сразу после выхода подключаем медный электрический кабель большого сечения. Заводим кабель в электрический щиток и подключаем его к отдельному автомату. Печь должна быть надежно защищена от токов короткого замыкания, для защиты обязательно заземляем ее и подключаем к отдельному УЗО.

Для нагрева деталей можно использовать газовые горелки.

Работы по установке в муфель газовой горелки

Газовый нагревательный элемент лучше приобрести в магазине, хотя народные умельцы могут выполнить эту работу своими руками. Но советуем подумать о безопасности и отправиться в специализированный магазин.

Если вы обладаете опытом изготовления аналогов, такую конструкцию делаем по определенной схеме:

  • для изготовления корпуса горелки подготовим отрезок стальной, лучше медной трубки. Диаметр 8-10 мм. Длина заготовки – 150 мм;
  • возле одного конца сверлим сквозное отверстие для соединения с газовой трубой или шлангом;
  • на боковой стенке размечаем и сверлим несколько отверстий. Отверстие делаем только с одной стороны. Эти отверстия служат для поджигания факела;
  • на обоих концах горелки нарезаем резьбы;
  • посередине горелки сверлим не сквозное отверстие, оно будет служить для сброса газа;
  • торцевую сторону закрываем. Накручиваем заглушку. Ко 2 стороне подсоединяем шланг от газового баллона.

Горелка устанавливается с помощью хомутов. Не забываем установить на подводящем шланге клапана, защищающего от обратного удара.

Финальные работы

Муфельная печь – горн своими руками почти готова. Остается собрать все детали в единую конструкцию. Полость между муфельным устройством и корпусом заполняем свободное пространство утеплителем.

Если нужна печь для плавления небольшого количества металлов, на верхней детали делаем небольшой вырез по габаритам тигля и ужесточаем края прутком или уголками. Теперь после включения печи в работу можно устанавливать тигель с медью или алюминием и расплавлять металл.

Правила эксплуатации

Электрические или газовые печи для расплавления материалов или закаливания деталей – приборы повышенной опасности.

Перед началом работ обязательно проверяем надежность подключения к газовой сети или изоляцию проводов и состояние спиралей. В помещении необходимо обеспечить надежную систему вентиляции.

Не рекомендуем работать в такой одежде, как на фото:

Только спецодежда сможет защитить вас от ожогов при работе с расплавленным металлом. Только спилковые перчатки соответствуют правилам охраны труда. Одежда из плотного материала. Все участки тела должны быть закрыты, обувь из плотной кожи или заменителя. Никаких тапочек или сланцев.

Вывод

Самодельные или промышленные печи для закаливания металла или его плавления – все эти конструкции должны обеспечивать безопасность и комфортность в работе с нагревательными приборами. Сделать конструкцию самостоятельно несложно, справиться сможет даже новичок. Главное внимательно и ответственно выполнять все рекомендации и правила выполнения работ.

Закалка металла в домашних условиях: закаливаем сталь правильно

Если знать, как закалить металл правильно, то даже в домашних условиях можно повысить твердость изделий из него в два-три раза. Причины, по которым возникает необходимость в этом, могут быть самыми разными. Такая технологическая операция, в частности, требуется в том случае, если металлу надо придать твердость, достаточную для того, чтобы он мог резать стекло.

Закалка металла в домашних условиях

Чаще всего закалить надо режущий инструмент, причем выполняется термическая обработка не только в том случае, если надо увеличить его твердость, но также и тогда, когда данную характеристику требуется уменьшить. Когда твердость инструмента слишком мала, его режущая часть будет заминаться в процессе эксплуатации, если же она высока, то металл будет крошиться под воздействием механических нагрузок.

Немногие знают, что существует простой способ, позволяющий проверить, насколько хорошо закален инструмент из стали, не только в производственных или домашних условиях, но и в магазине, при покупке. Для того чтобы выполнить такую проверку, вам потребуется обычный напильник. Им проводят по режущей части приобретаемого инструмента. Если тот закалили плохо, то напильник будет как будто прилипать к его рабочей части, а в противоположном случае – легко отходить от тестируемого инструмента, при этом рука, в которой находится напильник, не будет чувствовать на поверхности изделия никаких неровностей.

Читайте также  Как правильно гнуть листовой металл

Зависимость твердости стали от режима термобоработки

Если все же так вышло, что в вашем распоряжении оказался инструмент, качество закалки которого вас не устраивает, переживать по этому поводу не стоит. Решается такая проблема достаточно легко: закалить металл можно даже в домашних условиях, не используя для этого сложного оборудования и специальных приспособлений. Однако следует знать, что закалке не поддаются малоуглеродистые стали. В то же время твердость углеродистых и инструментальных стальных сплавов достаточно просто повысить даже в домашних условиях.

Технологические нюансы закалки

Закалка, которая является одним из типов термической обработки металлов, выполняется в два этапа. Сначала металл нагревают до высокой температуры, а затем охлаждают. Различные металлы и даже стали, относящиеся к разным категориям, отличаются друг от друга своей структурой, поэтому режимы выполнения термической обработки у них не совпадают.

Режимы термообработки некоторых цветных сплавов

Термическая обработка металла (закалка, отпуск и др.) может потребоваться для:

  • его упрочнения и повышения твердости;
  • улучшения его пластичности, что необходимо при обработке методом пластической деформации.

Закаливают сталь многие специализированные компании, но стоимость этих услуг достаточно высока и зависит от веса детали, которую требуется подвергнуть термической обработке. Именно поэтому целесообразно заняться этим самостоятельно, тем более что сделать это можно даже в домашних условиях.

Если вы решили закалить металл своими силами, очень важно правильно осуществлять такую процедуру, как нагрев. Этот процесс не должен сопровождаться появлением на поверхности изделия черных или синих пятен. О том, что нагрев происходит правильно, свидетельствует ярко-красный цвет металла. Хорошо демонстрирует данный процесс видео, которое поможет вам получить представление о том, до какой степени нагревать металл, подвергаемый термической обработке.

В качестве источника тепла для нагрева до требуемой температуры металлического изделия, которое требуется закалить, можно использовать:

  • специальную печь, работающую на электричестве;
  • паяльную лампу;
  • открытый костер, который можно развести во дворе своего дома или на даче.

Закалка ножа на открытых углях

Выбор источника тепла зависит от того, до какой температуры надо нагреть металл, подвергаемый термической обработке.

Выбор метода охлаждения зависит не только от материала, но также от того, каких результатов нужно добиться. Если, например, закалить надо не все изделие, а только его отдельный участок, то охлаждение также осуществляется точечно, для чего может использоваться струя холодной воды.

Технологическая схема, по которой закаливают металл, может предусматривать мгновенное, постепенное или многоступенчатое охлаждение.

Быстрое охлаждение, для которого используется охладитель одного типа, оптимально подходит для того, чтобы закаливать стали, относящиеся к категории углеродистых или легированных. Для выполнения такого охлаждения нужна одна емкость, в качестве которой может использоваться ведро, бочка или даже обычная ванна (все зависит от габаритов обрабатываемого предмета).

Охлаждение заготовки ножа в масле

В том случае, если закалить надо стали других категорий или если кроме закалки требуется выполнить отпуск, применяется двухступенчатая схема охлаждения. При такой схеме нагретое до требуемой температуры изделие сначала охлаждают водой, а затем помещают в минеральное или синтетическое масло, в котором и происходит дальнейшее охлаждение. Ни в коем случае нельзя использовать сразу масляную охлаждающую среду, так как масло может воспламениться.

Для того чтобы правильно подобрать режимы закалки различных марок сталей, следует ориентироваться на специальные таблицы.

Режимы термообработки быстрорежущих сталей

Режимы термической обработки легированных инструментальных сталей

Режимы термической обработки углеродистых инструментальных сталей

Как закалить сталь на открытом огне

Как уже говорилось выше, закалить сталь можно и в домашних условиях, используя для нагрева открытый костер. Начинать такой процесс, естественно, следует с разведения костра, в котором должно образоваться много раскаленных углей. Вам также потребуются две емкости. В одну из них надо налить минеральное или синтетическое масло, а в другую – обычную холодную воду.

Для того чтобы извлекать раскаленное железо из костра, вам понадобятся кузнечные клещи, которые можно заменить любым другим инструментом подобного назначения. После того как все подготовительные работы выполнены, а в костре образовалось достаточное количество раскаленных углей, на них можно уложить предметы, которые требуется закалить.

По цвету образовавшихся углей можно судить о температуре их нагрева. Так, более раскаленными являются угли, поверхность которых имеет ярко-белый цвет. Важно следить и за цветом пламени костра, который свидетельствует о температурном режиме в его внутренней части. Лучше всего, если пламя костра будет окрашено в малиновый, а не белый цвет. В последнем случае, свидетельствующем о слишком высокой температуре пламени, есть риск не только перегреть, но даже сжечь металл, который надо закалить.

Цвета каления стали

За цветом нагреваемого металла также необходимо внимательно следить. В частности, нельзя допустить, чтобы на режущих кромках обрабатываемого инструмента появлялись черные пятна. Посинение металла свидетельствует о том, что он сильно размягчился и стал слишком пластичным. Доводить до такого состояния его нельзя.

После того как изделие прокалится до требуемой степени, можно приступать к следующему этапу – охлаждению. В первую очередь, его опускают в емкость с маслом, причем делают это часто (с периодичностью в 3 секунды) и как можно более резко. Постепенно промежутки между этими погружениями увеличивают. Как только раскаленная сталь утратит яркость своего цвета, можно приступать к ее охлаждению в воде.

Цвета побежалости стали

При охлаждении водой металла, на поверхности которого остались капельки раскаленного масла, следует соблюдать осторожность, так как они могут вспыхнуть. После каждого погружения воду необходимо взбалтывать, чтобы она постоянно оставалась прохладной. Получить более наглядное представление о правилах выполнения такой операции поможет обучающее видео.

Есть определенные тонкости при охлаждении закаливаемых сверл. Так, их нельзя опускать в емкость с охлаждающей жидкостью плашмя. Если поступить таким образом, то нижняя часть сверла или любого другого металлического предмета, имеющего вытянутую форму, резко охладится первой, что приведет к ее сжатию. Именно поэтому погружать такие изделия в охлаждающую жидкость необходимо со стороны более широкого конца.

Для термической обработки особых сортов стали и плавки цветных металлов возможностей открытого костра не хватит, так как он не сможет обеспечить нагрев металла до температуры 700–9000. Для таких целей необходимо использовать специальные печи, которые могут быть муфельными или электрическими. Если изготовить в домашних условиях электрическую печь достаточно сложно и затратно, то с нагревательным оборудованием муфельного типа это вполне осуществимо.

Самостоятельное изготовление камеры для закаливания металла

Муфельная печь, которую вполне возможно сделать самостоятельно в домашних условиях, позволяет закалить различные марки стали. Основным компонентом, который потребуется для изготовления этого нагревательного устройства, является огнеупорная глина. Слой такой глины, которой будет покрыта внутренняя часть печи, должен составлять не более 1 см.

Схема камеры для закалки металла: 1 — нихромовая проволока; 2 — внутренняя часть камеры; 3 — наружная часть камеры; 4 — задняя стенка с выводами спирали

Для того чтобы придать будущей печи требуемую конфигурацию и желаемые габариты, лучше всего изготовить форму из картона, пропитанного парафином, на которую и будет наноситься огнеупорная глина. Глина, замешанная с водой до густой однородной массы, наносится на изнаночную сторону картонной формы, от которой она сама отстанет после полного высыхания. Металлические изделия, нагреваемые в таком устройстве, помещаются в него через специальную дверцу, которая тоже изготавливается из огнеупорной глины.

Камеру и дверцу устройства после просушки на открытом воздухе дополнительно просушивают при температуре 100°. После этого их подвергают обжигу в печи, температуру в камере которой постепенно доводят до 900°. Когда они остынут после обжига, их необходимо аккуратно соединить друг с другом, используя слесарные инструменты и наждачную шкурку.

Глиняный нагреватель с замурованной нихромовой спиралью

На поверхность полностью сформированной камеры наматывают нихромовую проволоку, диаметр которой должен составлять 0,75 мм. Первый и последний слой такой намотки необходимо скрутить между собой. Наматывая проволоку на камеру, следует оставлять между ее витками определенное расстояние, которое тоже надо заполнить огнеупорной глиной, чтобы исключить возможность короткого замыкания. После того как слой глины, нанесенный для обеспечения изоляции между витками нихромовой проволоки, засохнет, на поверхность камеры наносится еще один слой глины, толщина которого должна составлять примерно 12 см.

Готовая камера после полного высыхания помещается в корпус из металла, а зазоры между ними засыпаются асбестовой крошкой. Для того чтобы обеспечить доступ к внутренней камере, на металлический корпус печи навешиваются дверцы, отделанные изнутри керамической плиткой. Все имеющиеся зазоры между конструктивными элементами заделываются при помощи огнеупорной глины и асбестовой крошки.

Готовая самодельная камера

Концы нихромовой обмотки камеры, к которым необходимо подвести электрическое питание, выводятся с задней стороны ее металлического каркаса. Чтобы контролировать процессы, происходящие во внутренней части муфельной печи, а также замерять температуру в ней при помощи термопары, в ее передней части необходимо выполнить два отверстия, диаметры которых должны составлять 1 и 2 см соответственно. С лицевой части каркаса такие отверстия будут закрываться специальными стальными шторками. Самодельная конструкция, изготовление которой описано выше, позволяет в домашних условиях закаливать слесарные и режущие инструменты, рабочие элементы штампового оборудования и др.

Самостоятельное изготовление такой печи (как и закалочного оборудования другого типа) позволяет не только получить в свое распоряжение устройство, полностью соответствующее вашим потребностям, но и хорошо сэкономить, так как серийные модели стоит достаточно дорого.