Домашняя печь для плавки металла. Плавка металла в домашних условиях. Из чего делать

Для плавки металла в малых масштабах бывает необходимо какое то приспособление. Особенно это остро ощущается в мастерской или при малом производстве. Максимально эффективным на сегодняшний момент является печь для плавки металла с электрическим нагревателем, а именно индукционная. Ввиду особенности ее строения, она может эффективно использоваться в кузнечном деле и стать не заменимым инструментом в кузнице.

Устройство индукционной печи

Печь состоит из 3 элементов:

1. Электронно-электрическая часть.
2. Индуктор и тигель.
3. система охаждения индуктора.

Для того чтобы собрать действующую печь для плавки металла достаточно собрать рабочую электрическую схему и систему охлаждения индуктора. Самый простой вариант плавки металла приведен в видео ниже. Плавка производится во встречном электромагнитном поле индуктора, которое взаимодействует с наводимыми электро-вихревыми токами в металле, что удерживает кусочек алюминия в пространстве индуктора.

Для того чтобы эффективно плавить металл, необходимы токи большой величины и высокой частоты порядка 400-600 Гц. Напряжение из обычной домашней розетки 220В обладает достаточными данными для плавления металлов. Необходимо только 50 Гц превратить в 400-600 Гц.
Для этого подойдет любая схема для создания катушки Тесла. Мне наиболее приглянулись 2 следующих схем на лампе ГУ 80, ГУ 81(М). И запитывание лампы трансформатором МОТ от микроволновки.

Данные схемы предназначены для катушки тесла, но индукционная печь из них получается отменная, достаточно заместо вторичной катушки L2 поместить во внутреннее пространство первичной обмотки L1 кусочек железа.

Первичная катушка L1 или индуктор состоит из свернутой в 5-6 витков медной трубки, на торцах которой нарезается резьба, для подсоединения системы охлаждения. Для левитационной плавки последний виток следует сделать в обратном направлении.
Конденсатор С2 на первой схеме и идентичный ему на второй задаёт частоту генератора. При значении в 1000 пикоФарад частота составляет около 400 кГц. Этот конденсатор обязательно должен быть высокочастотным керамическим и расчитанным под высокое напряжение порядка 10 кВ (КВИ-2, КВИ-3, К15У-1), другие типы не подходят! Лучше ставить К15У. Можно подсоединять конденсаторы параллельно. Также стоит учитывать мощность на которую расчитаны конденсаторы (это у них на писано на корпусе), берите с запасом. другие два конденсатора КВИ-3 и КВИ-2 греются при длительной работе. Все остальные конденсаторы берутся тоже из серии КВИ-2, КВИ-3, К15У-1, изменяются в характеристиках конденсаторов только емкость.
Вот в итоге схематично, что должно получиться. В рамки обвел 3 блока.

Система охлаждения выполнена из насоса с подачей 60л/мин, радиатор от любой вазовской машины, и вентилятор охлождения я поставил напротив радиатора обычный домашний.

Чтобы изготовить муфельную печь для плавки алюминия своими силами, необходимо ознакомиться с ее основными элементами, после чего можно приступать к выбору материалов, подготовке инструментов и самой сборке. Но для начала стоит рассмотреть ее назначение, чтобы понимать, подходит ли она для выполнения поставленных целей.

Краткое описание муфельной печи

Основное предназначение муфельной печи - это нагрев металла. Использование такого устройства может помочь расплавить такие металлы, как алюминий или медь, а также другие цветные заготовки. Кроме того, с ее помощью можно успешно проводить операцию обжига керамических изделий, высушивать их. Можно также проводить кремацию. Стоит отметить, что существует большое разнообразие муфельных печей. Они могут быть электрического, газового, воздушного и некоторых других типов. Также существенно различаются по типу конструкции. Они бывают стандартными вертикальными или горизонтальными, а также трубчатыми.

Основное отличие муфельной от обычной печи для плавки алюминия своими руками состоит в том, что в ней есть специальный участок, который называется муфельным. Этот участок позволяет защищать металл, который подвергается обработке.

Основные элементы конструкции и материалы для сборки

Основной элемент - это, конечно же, нагреватель. Лучше всего выбрать электрический. Его наибольшее преимущество заключается в том, что им очень просто управлять. Кроме этого, есть такие детали, как нагревательная камера и специальный аккумулятор тепла. Для того чтобы успешно плавить алюминий, необходимо обеспечить регулирование тепла. Это поможет сделать процесс непрерывным.

В том случае, если придется плавить несколько разных материалов, то сам алюминий стоит подвергать процессу также не один раз, а несколько. При таком режиме работы нужно сделать так, чтобы выполнял еще и функцию регулятора. Это нужно для того, чтобы поддерживать нужную температура алюминия после плавки.

Для того чтобы изготовить печку для плавки алюминия, нужно подготовить такие материалы:

болгарка, проволока и металлическое ведро;
кирпичи в количестве семи штук;
защитные очки строительного типа, несколько ненужных металлических кусков;
молоток и другие стандартные инструменты.

Начало работ по сборке

Сборка самодельной печи для плавки алюминия начинается со следующего:

Необходимо взять заготовленные 7 кирпичей, которые будут играть роль аккумулятора температуры.
При помощи болгарки с каждой стороны кирпича сооружается по отсеку. Результатом должно стать пространство, которое будет использоваться для нагревателя электрического типа. Чтобы повысить прочность конструкции, можно взять проволоку и обмотать всю конструкцию ею.
В качестве огнеупорной камеры можно использовать металлическое ведро, которое было подготовлено. Если подходящего нет, то сделать камеру можно своими силами.

Сборка корпуса

Даже простая печь для плавления алюминия - такая как муфельная, к примеру - требует наличия корпуса. В данном случае его можно изготовить из отрезка ненужного листа металла, толщина которого будет от 1 до 1,5 мм. Стоит отметить, что здесь понадобится слой ржавчины. Еще один важный момент касается высоты ведра. Этот параметр должен быть с определенным запасом, так как рабочая камера будет монтироваться на слой кирпичей плюс теплоизоляция. Далее придется свернуть металлический лист в трубу. Этот процесс достаточно проблемный, а потому рекомендуется использовать специальные кольца из арматуры.

Окончание сборки печи

Чтобы завершить конструирование печи для плавки алюминия своими руками, необходимо сделать следующее:

Заготовленные кольца надеваются на скрученный лист металла и соединяются по окружности.
Дно для корпуса печи можно собрать из того же листа металла, который уже использовался для трубы. Монтируется он при помощи сварки к самому нижнему кольцу.
Необходимо в одном из кирпичей сделать специальное отверстие, через которое можно будет поместить электрический нагреватель непосредственно внутрь рабочей камеры.
Для удобства выкладки стоит сразу пронумеровать кирпичи, а потом уже начать их выкладывать. Необходимо, чтобы они очень плотно прилегали друг к другу. Полученная конструкция печи для плавки алюминия, своими руками сделанная, должна быть очень устойчивой.
К кирпичам необходимо также прикрепить нагревательную спираль.
Чтобы установить спиральный нагреватель, необходимо делать несколько канавок и по ним устанавливать кирпичи.
Также канавки можно пропилить в нужных местах при помощи болгарки. Во время работы рекомендуется использовать средства защиты глаз и дыхательных путей.
Чаще всего материалом для спирали служит либо нихром, либо фехраль.
Спираль наматывать нужно очень аккуратно и таким образом, чтобы витки были недалеко друг от друга. Расстояние необходимо для того, чтобы избежать замыкания.
Всю конструкцию следует обмазать раствором.

Таким образом можно сделать печь для плавки алюминия своими руками муфельного типа.

Небольшая печь

Универсальность заключается в том, что в таком случае мини-печь собирается из подручных средств.

В качестве корпуса печки будет использоваться жестяная банка от консервов, супа или чего-либо еще, то есть она фактически готова, в отличие от предыдущего типа устройства. Единственное, что важно - это выбрать банку, металл в которой будет как можно толще. В нижней части банки делается отверстие, через которое при помощи трубы можно будет подключить фен, выступающий в качестве нагревательного элемента. Диаметр отверстия должен быть точно равен диаметру трубы. Оно может быть квадратным, но тогда будут потери тепла, а потому лучше немного повозиться, но сделать его круглым.

Как уже говорилось ранее, в качестве нагревателя применяется бытовой фен. Важно, чтобы он имел минимум две скорости работы. При помощи скотча можно прикрепить к фену трубу, которая и будет вставляться в нижнее отверстие банки. Важно проверить, чтобы в месте стыковки не было потерь воздуха. Также стоит отметить, что кнопка подачи холодного воздуха должна быть все время нажата. Для этого ее можно зафиксировать все тем же скотчем.

Люди, использующие такие типы печей, остались довольны. Судя по отзывам, печи достаточно компактны, их легко собрать своими руками. Электрический нагреватель хорошо помогает поднимать температуру до нужного уровня. Муфельные печи хороши еще и тем, что в них можно плавить сразу большое количество алюминия.

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.

Свернуть

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.

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.

←Предыдущая статья Следующая статья →

Древние гончары, обжигавшие керамические изделия в горнах, иногда находили на их дне блестящие твердые кусочки с необычными свойствами. С того самого момента, когда они стали задумываться, что это за чудные вещества, как они там появились, а также куда их можно применить с пользой, и родилась металлургия - ремесло и искусство обработки металлов.

А основным инструментом для извлечения из руды новых чрезвычайно полезных материалов стали термоплавильные горны. Конструкции их прошли долгий путь развития: от примитивных одноразовых куполов из глины, разогреваемых дровами до современных электропечей с автоматическим управлением процессом плавления.

В металлоплавильных агрегатах нуждаются не только гиганты черной металлургии, использующие вагранки, домны, мартены и регенераторные конвертеры с выработкой за один цикл в несколько сотен тонн.
Такие величины характерны для выплавки чугуна и стали, на долю которых приходится до 90% промышленного производства всех металлов.
В цветной же металлургии и во вторичной переработке - объемы значительно меньшие. А мировые обороты производства редкоземельных металлов и вообще исчисляются несколькими килограммами в год.

Но потребность в плавке металлопродукции возникает не только при ее массовом производстве. Значительный сектор рынка металлообработки занимает литейное производство, где требуются металлоплавильные агрегаты сравнительно небольшой выработки - от нескольких тонн до десятков килограммов. А для штучного ремесленного и декоративно‑прикладного производства и ювелирного дела находят применение плавильные аппараты с выработкой в несколько килограммов.

Все виды металлоплавильных устройств можно поделить по типу источника энергии для них:

Термические. Теплоноситель - топочный газ либо сильно разогретый воздух.
Электрические. Используют различные тепловые действия электрического тока:
- Муфельные. Разогрев помещенных в теплоизолированный корпус материалов спиральным ТЭНом.
- Сопротивления. Нагрев образца прохождением через него тока большой величины.
- Дуговые. Используют высокую температуру электрической дуги.
- Индукционные. Плавление металлического сырья внутренним теплом от действия вихревых токов.
Потоковые. Экзотические плазменные и электронно‑лучевые аппараты.

Поточная электронно‑лучевая плавильная печь Термическая мартеновская печь Электро-дуговая печь

При небольших объемах выработки наиболее целесообразным и экономичным оказывается использование электрических, в особенности, индукционных плавильных печей (ИПП).

Устройство индукционных электропечей

Если говорить кратко, то действие их основана на явлении токов Фуко - вихревых индукционных токов в проводнике. В большинстве случаев инженеры‑электротехники борются с ними, как с вредным явлением.
Например, именно из‑за них сердечники трансформаторов выполняются из стальных пластин или ленты: в сплошном куске металла эти токи могут достигать значительных величин, приводящим к бесполезным потерям энергии на его нагревание.

В индукционно‑плавильной электропечи это явление применяется с пользой. По сути она и представляет собой своеобразный трансформатор, в котором роль короткозамкнутой вторичной обмотки, а в некоторых случаях и сердечника выполняет расплавляемый металлический образец. Именно металлический - нагревать в ней можно только проводящие электричество материалы, диэлектрики же будут оставаться холодными. Роль индуктора - первичной обмотки трансформатора выполняют несколько витков толстой свернутой в катушку медной трубки, по которой циркулирует охлаждающая жидкость.

Кстати, на том же принципе действуют ставшие чрезвычайно популярными кухонные варочные поверхности с индукционным высокочастотным нагревом. Положенный на них кусок льда даже не растает, а поставленная металлическая посуда нагреется почти мгновенно.

Особенности конструкции индукционных термопечей

Существует два основных типа ИПП:

Для обоих видов металлоплавильных агрегатов нет принципиальных различий в типе рабочего сырья: они с успехом плавят и черные и цветные металлы. Необходимо только выбрать соответствующий рабочий режим и тип тигля.

Параметры выбора

Таким образом, основными критериями выбора того или иного вида термопечи являются объемы и непрерывность производства. Для небольшой литейной мастерской, например, в большинстве случаев подойдет тигельная электропечь, а предприятию по переработке вторсырья - канальная.

Кроме того, в числе основных параметром тигельной термопечи - объем одной плавки, исходя из которого и следует выбирать конкретную модель. Немаловажными характеристиками являются также максимальная рабочая мощность и тип тока: однофазный или трехфазный.

Выбор места для монтажа

Размещение индукционной печи в цехе или мастерской должно обеспечивать свободный подход к ней для безопасного выполнения всех технологический операций в процессе плавки:

загрузки сырья;
манипуляций во время рабочего цикла;
выгрузки готового расплава.

Место установки должно быть обеспечено необходимыми электрическими сетями с требуемым рабочим напряжением и количеством фаз, защитным заземлением с возможностью быстрого аварийного отключения агрегата. Также установку нужно обеспечить подводом воды для охлаждения.

Настольные конструкции небольших габаритов должны тем не менее устанавливаться на прочные и надежные индивидуальные основания, не предназначенные для других операций. Напольным аппаратам также необходимо обеспечить прочный укрепленный фундамент.

В районе выгрузки расплава запрещено располагать пожаро‑ и взрывоопасные материалы. Рядом с местом размещения печи необходимо повесить пожарный щит со средствами тушения.

Инструкция по монтажу

Промышленные термоплавильные агрегаты - устройства с большим энергопотреблением. Их установка и электромонтаж должны проводиться квалифицированными специалистами. Подключение небольших агрегатов с загрузкой до 150 кг может быть выполнено квалифицированным электриком с соблюдением обычных правил монтажа электроустановок.

Например, печь ИПП‑35, мощностью 35 кВт с объемом выработки черных металлов 12 кг, а цветных - до 40 имеет массу 140 кг. Соответственно, установка ее будет заключаться в следующих шагах:

Выбор подходящего места размещения с прочным основанием для термоплавильного узла и высоковольтного индукционного блока с водяным охлаждением и конденсаторной батареей. Расположение агрегата должно соответствовать всем эксплуатационным требованиям и правилам электро‑ и пожарной безопасности.
Обеспечение установки линией водоохлаждения. Описываемая электроплавильная печь в комплекте поставки не имеет средств охлаждения, которые нужно приобрести дополнительно. Лучшим решением для нее будет двухконтурная градирня с замкнутым циклом.
Подключение защитного заземления.
Функционирование любых электроплавильных печей без заземления категорически запрещена.
Подведению отдельной электрической линии с кабелем, сечение которого обеспечивает соответствующую нагрузку. Силовой щит также должен обеспечивать требуемую нагрузку с запасом по мощности

Для маленьких мастерских и домашнего применения выпускаются мини‑печи, например, УПИ‑60‑2, мощностью 2 кВт с объемом тигля 60 см³ для плавления цветных металлов: меди, латуни, бронзы ~ 0,6 кг, серебра ~ 0,9 кг, золота ~ 1,2 кг. Вес самой установки - 11 кг, габариты - 40х25х25 см. Ее монтаж заключается в размещении на металлическом верстаке, подведении проточного водяного охлаждения и включении в розетку.

Технология использования

Перед началом работы с тигельной электропечью следует обязательно проверить состояние тиглей и футеровки - внутренней защитной теплоизоляции. Если она рассчитана на применение двух видов тиглей: керамических и графитовых, необходимо выбрать по инструкции соответствующий загружаемому материалу.

Обычно керамические тигли используются для черных металлов, графитовые - для цветных.

Порядок работы:

Тигель вставить внутрь индуктора и, загрузив рабочим материалом, накрыть теплоизоляционной крышкой.
Включить водяное охлаждение. Многие модели электроплавильных агрегатов не запустятся, если нет необходимого давления воды.

Процесс плавки в тигельной ИПП начинается с ее включения и выхода на рабочий режим. Если есть регулятор мощности, перед включением установить его в минимальное положение.
Плавно поднять мощность до рабочей, соответствующей загруженному материалу.
После расплавления металла мощность снизить до четверти от рабочей для поддержания материала в расплавленном состоянии.
Перед разливом убрать регулятор до минимума.
По окончании плавки - обесточить установку. Водяное охлаждение отключить после ее остывания.

Все время плавки агрегат должен находиться под наблюдением. Любые манипуляции с тиглями нужно производить с помощью щипцов и в защитных рукавицах. В случае возгорания установку следует немедленно обесточить и сбить пламя брезентом либо затушить любым огнетушителем, кроме кислотного. Заливать же водой категорически запрещено.

Преимущества индукционных печей

Высокая чистота получаемого расплава. В других типах металлоплавильных термопечей обычно имеется прямой контакт теплоносителя с материалом, и, как следствие, - загрязнение последнего. В ИПП нагрев производится поглощением внутренней структурой проводящих материалов электромагнитного поля индуктора. Поэтому такие печи идеальны для ювелирных производств.
Для термических печей главной проблемой является уменьшение содержания в расплавах черных металлов фосфора и серы, ухудшающих их качество.
Высокий кпд индукционно‑плавильных устройств, доходящий до 98%.
Большая скорость плавки благодаря нагреву образца изнутри и, как следствие высокая производительность ИПП, особенно для маленьких рабочих объемов до 200 кг.
Разогревание муфельной электропечи с загрузкой 5 кг происходит в течение нескольких часов, ИПП - не более часа.
Аппараты с загрузкой до 200 кг просты в размещении, монтаже и эксплуатации.

Главный недостаток электроплавильных устройств, и индукционные не являются исключением, - относительная дороговизна электроэнергии как теплоносителя. Но несмотря на это высокий кпд и хорошая производительность ИПП, в значительной мере окупают их в процессе эксплуатации.

В видео представлена индукционная печь во время работы.