Самодельная печь для плавки и закалки металла в домашних условиях

  • автор:

Плавка металла методом индукции широко применяется в разных отраслях: металлургии, машиностроении, ювелирном деле. Простую печь индукционного типа для плавки металла в домашних условиях можно собрать своими руками.

Принцип действия

Нагрев и плавка металлов в индукционных печах происходят за счет внутреннего нагрева и изменения кристаллической решетки металла при прохождении через них высокочастотных вихревых токов. В основе этого процесса лежит явление резонанса, при котором вихревые токи имеют максимальное значение.

Чтобы вызвать протекание вихревых токов через расплавляемый металл, его помещают в зону действия электромагнитного поля индуктора — катушки. Она может иметь форму спирали, восьмерки или трилистника. Форма индуктора зависит от размеров и формы нагреваемой заготовки.

Катушка индуктора подключается к источнику переменного тока. В производственных плавильных печах используют токи промышленной частоты 50 Гц, для плавки небольших объемов металлов в ювелирном деле используют высокочастотные генераторы, как более эффективные.

Виды

Вихревые токи замыкаются по контуру, ограниченному магнитным полем индуктора. Поэтому нагрев токопроводящих элементов возможен как внутри катушки, так и с внешней ее стороны.

    Поэтому индукционные печи бывают двух типов:

  • канальные, в которых емкостью для плавки металлов являются каналы, расположенные вокруг индуктора, а внутри него расположен сердечник;
  • тигельные, в них используется специальная емкость — тигель, выполненный из жаропрочного материала, обычно съемный.

Канальная печь слишком габаритная и рассчитана на промышленные объемы плавки металлов. Её используют при выплавке чугуна, алюминия и других цветных металлов.
Тигельная печь довольно компактна, ей пользуются ювелиры, радиолюбители, такую печь можно собрать своими руками и применять в домашних условиях.

Устройство

    Самодельная печь для плавки металлов имеет довольно простую конструкцию и состоит из трех основных блоков, помещенных в общий корпус:

  • генератор переменного тока высокой частоты;
  • индуктор — спиралевидная обмотка из медной проволоки или трубки, выполненная своими руками;
  • тигель.

Тигель помещают в индуктор, концы обмотки подключают к источнику тока. При протекании тока по обмотке вокруг нее возникает электромагнитное поле с переменным вектором. В магнитном поле возникают вихревые токи, направленные перпендикулярно его вектору и проходящие по замкнутому контуру внутри обмотки. Они проходят через металл, положенный в тигель, при этом нагревая его до температуры плавления.

Достоинства индукционной печи:

  • быстрый и равномерный нагрев металла сразу после включения установки;
  • направленность нагрева — греется только металл, а не вся установка;
  • высокая скорость плавления и однородность расплава;
  • отсутствует испарение легирующих компонентов металла;
  • установка экологически чиста и безопасна.

В качестве генератора индукционной печи для плавки металла может быть использован сварочный инвертор. Также можно собрать генератор по представленным ниже схемам своими руками.

Печь для плавки металла на сварочном инверторе

Эта конструкция отличается простотой и безопасностью, так как все инверторы оборудованы внутренними защитами от перегрузок. Вся сборка печи в этом случае сводится к изготовлению своими руками индуктора.

Выполняют его обычно в форме спирали из медной тонкостенной трубки диаметром 8-10 мм. Ее сгибают по шаблону нужного диаметра, располагая витки на расстоянии 5-8 мм. Количество витков — от 7 до 12, в зависимости от диаметра и характеристик инвертора. Общее сопротивление индуктора должно быть таким, чтобы не вызывать перегрузки по току в инверторе, иначе он будет отключаться внутренней защитой.

Индуктор можно закрепить в корпусе из графита или текстолита и установить внутрь тигель. Можно просто поставить индуктор на термостойкую поверхность. Корпус не должен проводить ток, иначе замыкание вихревых токов будет проходить через него, и мощность установки снизится. По этой же причине не рекомендуется располагать в зоне плавления посторонние предметы.

При работе от сварочного инвертора его корпус нужно обязательно заземлять! Розетка и проводка должны быть рассчитаны на потребляемый инвертором ток.
В основе системы отопления частного дома лежит работа печи или котла, высокая производительность и долгий бесперебойный срок службы которых зависит как от марки и установки самих отопительных приборов, так и от правильного монтажа дымохода.
В этой статье вы найдёте рекомендации по выбору твердотопливного котла, а в следующей — познакомитесь с видами и правилами установки дымохода:

Индукционная печь на транзисторах: схема

Существует множество различных способов собрать индукционный нагреватель своими руками. Достаточно простая и проверенная схема печи для плавки металла представлена на рисунке:

    Чтобы собрать установку своими руками, понадобятся следующие детали и материалы:

  • два полевых транзистора типа IRFZ44V;
  • два диода UF4007 (можно также использовать UF4001);
  • резистор 470 Ом, 1 Вт (можно взять два последовательно соединенных по 0,5 Вт);
  • пленочные конденсаторы на 250 В: 3 штуки емкостью 1 мкФ; 4 штуки — 220 нФ; 1 штука — 470 нФ; 1 штука — 330 нФ;
  • медный обмоточный провод в эмалевой изоляции Ø1,2 мм;
  • медный обмоточный провод в эмалевой изоляции Ø2 мм;
  • два кольца от дросселей, снятых с компьютерного блока питания.

Последовательность сборки своими руками:

  • Полевые транзисторы устанавливают на радиаторы. Поскольку схема в процессе работы сильно греется, радиатор должны быть достаточно большими. Можно установить их и на один радиатор, но тогда нужно изолировать транзисторы от металла с помощью прокладок и шайб из резины и пластика. Распиновка полевых транзисторов приведена на рисунке.
  • Необходимо изготовить два дросселя. Для их изготовления медную проволоку диаметром 1,2 мм наматывают на кольца, снятые с блока питания любого компьютера. Эти кольца состоят их порошкового ферромагнитного железа. На них необходимо намотать от 7 до 15 витков проволоки, стараясь выдерживать расстояние между витками.
  • Собирают перечисленные выше конденсаторы в батарею общей емкостью 4,7 мкФ. Соединение конденсаторов — параллельное.

  • Выполняют обмотку индуктора из медной проволоки диаметром 2 мм. Наматывают на подходящий по диаметру тигля цилиндрический предмет 7-8 витков обмотки, оставляют достаточно длинные концы для подключения к схеме.
  • Соединяют элементы на плате в соответствии со схемой. В качестве источника питания используют аккумулятор на 12 В, 7,2 A/h. Потребляемый ток в режиме работы — около 10 А, емкости аккумулятора в этом случае хватит примерно на 40 минут.При необходимости изготовляют корпус печи из термостойкого материала, например, текстолита.Мощность устройства можно изменить, поменяв количество витков обмотки индуктора и их диаметр.

При продолжительной работе элементы нагревателя могут перегреваться! Для их охлаждения можно использовать вентилятор.

Индукционный нагреватель для плавки металла: видео

Индукционная печь на лампах

Более мощную индукционную печь для плавки металлов можно собрать своими руками на электронных лампах. Схема устройства приведена на рисунке.

Для генерации высокочастотного тока используются 4 лучевые лампы, соединенные параллельно. В качестве индуктора используется медная трубка диаметром 10 мм. Установка оснащена подстроечным конденсатором для регулировки мощности. Выдаваемая частота — 27,12 МГц.

Для сборки схемы необходимы:

  • 4 электронные лампы — тетрода, можно использовать 6L6, 6П3 или Г807;
  • 4 дросселя на 100…1000 мкГн;
  • 4 конденсатора на 0,01 мкФ;
  • неоновая лампа-индикатор;
  • подстроечный конденсатор.

Сборка устройства своими руками:

  1. Из медной трубки выполняют индуктор, сгибая ее в форме спирали. Диаметр витков — 8-15 см, расстояние между витками не менее 5 мм. Концы лудят для пайки к схеме. Диаметр индуктора должен быть больше диаметра помещаемого внутрь тигля на 10 мм.
  2. Размещают индуктор в корпусе. Его можно изготовить из термостойкого не проводящего ток материала, либо из металла, предусмотрев термо- и электроизоляцию от элементов схемы.
  3. Собирают каскады ламп по схеме с конденсаторами и дросселями. Каскады соединяют в параллель.
  4. Подключают неоновую лампу-индикатор — она будет сигнализировать о готовности схемы к работе. Лампу выводят на корпус установки.
  5. В схему включают подстроечный конденсатор переменной емкости, его ручку также выводят на корпус.

Для всех любителей деликатесов, приготовленных методом холодного копчения, предлагаем узнать как быстро и просто своими руками сделать коптильню, а познакомиться с фото и видео инструкцией по изготовлению генератора дыма для холодного копчения.

Охлаждение схемы

Промышленные плавильные установки оснащены системой принудительного охлаждения на воде или антифризе. Выполнение водяного охлаждения в домашних условиях потребует дополнительных затрат, сопоставимых по цене со стоимостью самой установки для плавки металла.

Выполнить воздушное охлаждение с помощью вентилятора можно при условии достаточно удаленного расположения вентилятора. В противном случае металлическая обмотка и другие элементы вентилятора будут служить дополнительным контуром для замыкания вихревых токов, что снизит эффективность работы установки.

Элементы электронной и ламповой схемы также способны активно нагреваться. Для их охлаждения предусматривают теплоотводящие радиаторы.

Меры безопасности при работе

  • Основная опасность при работе с самодельной установкой — опасность получения ожогов от нагреваемых элементов установки и расплавленного металла.
  • Ламповая схема включает элементы с высоким напряжением, поэтому её нужно разместить в закрытом корпусе, исключив случайное прикосновение к элементам.
  • Электромагнитное поле способно воздействовать на предметы, находящиеся вне корпуса прибора. Поэтому перед работой лучше надеть одежду без металлических элементов, убрать из зоны действия сложные устройства: телефоны, цифровые камеры.

Не рекомендуется использовать установку людям с вживлёнными кардиостимуляторами!

Печь для плавки металлов в домашних условиях может использоваться также для быстрого нагрева металлических элементов, например, при их лужении или формовке. Характеристики работы представленных установок можно подогнать под конкретную задачу, меняя параметры индуктора и выходной сигнал генераторных установок — так можно добиться их максимальной эффективности.

Назначение

В производственной практике муфели применяются как для исследований, так и изготовления деталей или целых изделий. Современные муфельные печи для нагрева используют не только древесный уголь (в комплекте с мехами), но и газ, и электричество. Последнее особенно удобно из-за простоты конструкции и невысокой стоимости данного вида энергии.

Все основные функции муфелей можно свести к следующим:

  • Обжиг — работа с керамикой и эмалями.
  • Отпуск — касается прежде всего металлических изделий со значительным внутренним напряжением кристаллической структуры.
  • Закалка — часто финальная стадия обработки металлических изделий, придает им высокие эксплуатационные качества.
  • Отжиг — применяется при работе как с металлами, так и со стеклом.
  • Плавление — для стекла и металлов.
  • Сушка — керамические изделия (применяется терморегулятор, диапазон — от 10 до 50 градусов).
  • Озоление — чаще всего встречается в лабораторно-исследовательской практике, суть его в полном удалении летучих соединений из материала и превращении его в золу.

Характеристики

Все муфельные печи как фабричного, так и самодельного происхождения отличаются несколькими базовыми характеристиками:

  • Объем рабочей камеры — он может колебаться от 1 до 100 литров. Конкретное значение зависит от того, для чего будет применяться это оборудование
  • Мощность в кВт — от ее значения зависит не только теплотворная способность устройства, но и тип электропитания — до 5 кВт используют бытовой ток, а если мощность больше, то исключительно трехфазный.

  • Тип нагревательных элементов — чаще всего это спирали или стержни из нихрома, фехраля или вольфрама
  • Наличие блока терморегуляции и его особенности (программируемый или нет, плавный или ступенчатый)
  • Общий вес устройства — при его больших значениях потребуется надежное основание, и выбор места установки существенно ограничится

Рекомендации по использованию

Конкретные требования к эксплуатации муфеля всегда излагаются в прилагаемой к нему инструкции от производителя. Ее всегда нужно тщательно изучать до начала работ с устройством. Чаще всего возникают вопросы по эксплуатации печей для керамики и стекла

Печь для керамики

Данное устройство практически всегда имеет значительный объем, но работает на относительно низких температурах. Это обычно 800-900 градусов. Отличает данные печи появление водяных испарений и конденсата. Следовательно устройство должно быть заземлено, установлено в удобном для загрузки и выгрузки материала месте. Работник, обслуживающий такой муфель, должен иметь рабочий халат, фартук, перчатки и очки для защиты от раскаленного воздуха и материалов.

Для стекла

Муфельные печи для обработки стекла всегда имеют значительно меньший объем (около 10 литров), но используют высокие температуры — до 1200-1300 градусов. Всегда нужно помнить о вероятности токсичных испарений из присадок для стекла (при его варке) и разбрызгивании расплава.

Важно. Средства индзащиты и хорошая вентиляция в помещении обязательны.

Отзывы

Николай М.: «Два года назад самостоятельно собрал первую свою муфельную печь. Делал работающую на электричестве. Рабочий объем — 90 литров. С тех пор успешно применяю для обжига керамики. Нареканий по работе особых нет. Совет всем, кто будет делать ее как и я самостоятельно — не экономьте на качестве термоизоляции и позаботьтесь об удобстве смены нихромовых спиралей — они иногда перегорают. Если не подумать заранее, замена нагревательных элементов превращается в по-сути новую сборку-разборку муфеля».

Олег В.: «У меня собственная зубоврачебная практика. Три года назад решил заняться протезированием и для этих целей приобрел SNOL 7.2(8.2)-1100. Качество муфеля достойное. Работает интенсивно до сих пор. И я и мои пациеты довольны — коронки льются на ура. Средства потраченные на данное оборудование вернулись буквально за полгода его эксплуатации».

Муфельная печь — это отличное приспособление для работы не только с керамикой, но и со стеклом, металлами. Ее приобретение не повредит любой серьезной мастерской. В домашних же условиях есть возможность существенно сэкономить средства и построить этот нужный агрегат своими руками из элементарных материалов. Его качество будет таково, что не сильно уступит фабричным моделям.

Всем привет! После изготовления пропановой горелки настало время изготовить печь для плавки. Долго думал из чего её сделать. Рассматривал различные варианты. Выложить из шамотного кирпича и обрамить уголком. Можно было сварить каркас из металла, выложить внутри кирпичом и изолировать от стенок ватой. Всё это показалось мне как-то сложно, да и достать ту же жаростойкую вату у нас в регионе оказалось проблемой. Самым идеальным вариантом было выложить печь из специальных плит похожих на пеноблок. Не помню точно, как они называются, но этот материал имеет отличную теплоизоляцию и держит температуру 1300°C. При этом он лёгкий и достаточно прочный и может выполнять функцию каркаса. К сожалению, достать у нас их очень сложно.
Поэтому пришлось сделать из доступных материалов.Попалась мне под руку пустая 50-ти кг бочка из-под грунтовки. Её я и решил использовать. Отступил от верха около 10 см и отрезал по кругу. Внутри были остатки грунтовки, и пришлось влить несколько бутылок растворителя, чтобы всё отмыть и растворить. Плюс получилось 2,5 л грунтовки на хознужды. Остальное, что не поддалась, пришлось выпалить. После всех процедур получился хороший корпус и крышка для будущей печи. Перед тем как выкладывать внутреннюю топку, необходимо сбоку проделать отверстие и вставить трубку, желательно нержавейку. В трубку будет вставляться газовая горелка. Чтобы горелка не выпадала, с краю трубы просверлил три отверстия, приварил гайки м8, и вкрутил болты. Ещё одно отверстие на боковой стенке бочки нужно для термопары, но это по желанию. Перед заливкой нужно вставить трубочку. Высоту под горелку подбираем исходя из толщины дна. А дно делаем таким, чтоб поставленный на него кирпич был заподлицо с бочкой и не выпирал. Далее из 2 мм железа вырезал квадратики. Это будут площадки для петель, так как толщина стенок бочки маленькая. Пластинки изогнул для плотного прилегания к стенкам. Пластинок нужно 4 штуки по 2 на каждую сторону. Одна будет снаружи другая внутри бочки. Скручиваются они между собой болтами М6. Такие же пластинки использовал и по бокам бочки. К ним будет привариваться обрезки трубок. На этих трубках бочка будет висеть на каркасе, и занимать либо вертикальное, либо горизонтальное положение. Только после этого нужно будет выкладывать внутреннюю часть.

Полный размер

Бочка донор.

Полный размер

Петли
Итак, начнем. Первым делом из стеклоткани я вырезал кружок по диаметру бочки и уложил его на дно. Далее в ход пошла печная огнеупорная смесь. Она его держит температуру 1700°C. Накидав и размазав эту смесь, добился необходимой толщины дна, и наверх пожил шамотный кирпич. Также в слой раствора была уложена армирующая сетка. Всё это дело оставил на ночь для схватывания раствора. На следующий день приступил к выкладыванию самой топки. Кирпичи ставил стояком. Вместилось 6 штук в форме шестиугольника. Один кирпич нужно подрезать в том месте, где будет проходить трубка. После этого залил полностью раствором всё пустое пространство. Хотел расположить внутри бочки стекломат для изоляции стенок. Но побоялся, что всё это будет болтаться. Ведь печь будет использоваться в горизонтальном и вертикальном положении. Теперь крышка. По центру есть отверстие и оно нужно для выхода газа. Из 2мм листа стали вырезал полоску шириной равной высоте крышки. Скрутил его кольцом и приварил в центре. Перед заливкой в крышку было уложено кольцо из стекломата. Для того чтобы раствор не высыпался и держался в крышке, внутрь была вварена армирующая решетка.

Полный размер

Кирпич

Полный размер

Подгоняю высоту раствором

Полный размер

Боковые стенки

Полный размер

Крышка
После всех подготовительных операций залил всё раствором. Сохла эта монументальная конструкция около 2 недель с периодическим прогревом. Пока всё это дело сохло, я сварил рамку. Она состоит из двух кусков уголка пятерки, связанных между собой арматурой по краям. По центру уголков установлены стойки, на которые приварены гайки. В гайки вкручиваются болты, и они выполняют роль поворотной оси. На этих болтах печь будет занимать горизонтальное или вертикальное положение. Для фиксации печи в нужном положении трубки на боковой стенке печки приварил две пластины с отверстием. А на стойки приварил гайки. При закручивании болта он попадает в отверстие пластины, и фиксируют бочку. После сборки рамки покрасил её остатками этой самой грунтовки. А сам корпус печки был тщательно зачищен и покрашен термостойкой краской из баллончика. Заранее скажу, что при пробных плавках краска не выгорела, и корпус печки нагревался примерно до 100°C.

Полный размер

Просушка

Полный размер

Выхожу на режим😁 Полный размерЗагрузка сырья Полный размерПроцесс идёт Полный размерЖара! Полный размерОтливка Полный размерРабочая температура, можно больше! Полный размерЗагрузка латуни Полный размерКрасиво
Для контроля температуры заказал в Китае контроллер и термопару. Ссылки в описании под роликом!

Ниже оставлю ролики про изготовление печки и про плавку алюминия. Отдохните под хорошую музыку и приятные кадры. Может чего забыл и там можно более подробно всё рассмотреть. Спасибо за внимание и до новых встреч. Пока!

Полный размерПродукт!

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *