Началось все с того, что мне понадобилась печь для... всякого. Хотелось и плавить и калить сталь и руки жечь, полный набор, короче. Решил пойти простым путем и заказал вот такую с али за 10к (+5к пересылка):
Проработала ровно две плавки >_< после чего спираль потекла и попортила муфель:
В общем крайне не советую брать печи у китайцев, дохнут на раз-два. Однако мне удалось полностью вернуть стоимость, али встал на мою сторону. Но без учета пересылки. Вроде как попал на 5 тысяч, но зато на руках осталось то, что осталось от печи, а именно: тигель графитовый, кучка огнеупоров, термопара и регулятор, а также модные щипцы. В итоге почти ничья, наверное.
Печь сдохла, да здравствует новая печь!
Эту я уже собирал сам из вот чего:
Шамотный кирпич ШЛ - 1 (вроде бы, точно не помню какой именно номер):
Нужен именно легкий шамот, так как в нем очень удобно резать канавки под спираль, а еще он правда очень легкий (ломкий весьма, с другой стороны). Нарезаем в 4 кирпичах бороздки так, чтобы получалась спираль, поднимающаяся снизу вверх, чтобы уложить в эту спираль, уже другую спираль из фехраля. Дно я сделал из пары таких же кирпичей, а еще пару порезал на заглушки в углах печи. Склеивать все в месте можно огнеупорным составом для кладки каминов и печей, огнеупорным герметиком или огнеупорным же клеем.
Затем, обязательно нужна фехраль, а лучше суперфехраль. Нихром не подойдет, он выгорает при контакте с воздухом. Я купил в Новосибе вот такой моток(на то что сверху лежит не обращайте внимания):
Продают ее на вес и тут 3 кг, удельное сопротивление этой проволоки 1.78 мкОм на метр. Расчет требуемой длинны проволоки очень прост: квадрат напряжения делится на мощность (мне нужно было 1.5 кВт) и на удельное сопротивление. То бишь в моем случае: 220*220/1500 = 32 Ом. 32/1.78=18 метров. Итого берем 18 метров проволоки и наматываем ее на какой-нибудь пруток нужного диаметра - чтоб хорошо укладывалась в бороздки, пропиленные в кирпичах. Быстро намотать можно, например, с помощью шуруповерта. Я мотал руками %-)
Спираль нужно будет растянуть, чтобы витки не касались друг друга и вложить в бороздки
Чем плотнее получится уложить спираль в борозды и углы, тем лучше - фехраль при нагревании становится мягче и может провисать и вываливаться из ложбинок. Наружу спираль выходит сверху и снизу (на фото сверху видно выход сверху). Стоит скрутить выходы вдвое, чтоб там проволока не грелась сильно. концы медными проводами я соединил с электронными останками китайской печи. Я не буду разбирать свою печь, чтобы их сфотографировать, но такие регуляторы продаются в крупных магазинах радиодеталей. Выглядят примерно так (слева):
В принципе уже можно включать и все, по идее, будет работать (для плавки аллюминия должно хватить). Однако, при более-менее длительно использовании будут большие теплопотери и не получится развить температуру для плавки меди, например. В этом случае поможет муллитокремнеземистая вата, такой же войлок или какое-нибудь керамоволокно. Все это продается в интернет-магазинах огнеупоров и вполне доступно по ценам. Вата стоит порядка 200 рублей за кг. Ее надо обмотать вокруг рабочей камеры и вообще позатыкать все дырки ею, чтоб тепло никуда не уходило из камеры. Крышку по идее лучше всего сделать опять же из легкого шамота и ваты напихать побольше и чтоб прилегала поплотнее %-) Короче сделать камеру как можно более изолированной от внешнего мира.
У меня, правда, руки до сих пор не доходят до крышки, поэтому я просто кладу керамоволокно от китайской печи в три слоя верху(при 1000 градусов внутри можно без проблем прижимать волокно сверху незащищенной рукой).
Ах да, забыл кое-что - муллитокремнеземистая вата пропитывается какой-то маслянистой ерундой для облегчения ее укладки. При нагреве она выгорает и довольно ощутимо воняет, поначалу вата будет дымить, потом норм.
Еще кое-что - термопару (он же термометр) точно не следует располагать сверху, как у меня. Дело в том, что в таком положении она врет о температуре, показывает, в моем случае, примерно на 100 градусов ниже, чем в рабочей зоне, где висит заготовка на фото выше.
Ну и, конечно, имейте в виду, что по спирали идет ток. Перед тем как лезть в печь, следует выключать питание или проявлять крайнюю осторожность, чтобы не задеть спираль под напряжением.
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.
Индукционная печь часто используется в сфере металлургии, поэтому данное понятие хорошо знакомо людям, которые в той или иной степени связаны с процессом плавки различных металлов. Устройство позволяет преобразовывать электричество, образованное магнитным полем, в тепло.
Подобные устройства продаются в магазинах по довольно высокой цене, но если вы обладаете минимальными навыками использования паяльника и умеете читать электронные схемы, то можно попробовать изготовить индукционную печь своими руками.
Самодельное устройство вряд ли подойдёт для выполнения сложных задач, но вполне справится с базовыми функциями. Собрать устройство можно на основе рабочего сварочного инвертора из транзисторов, либо на лампах. Самым производительным при этом является именно устройство на лампах за счёт высокого КПД.
Принцип работы индукционной печи
Нагревание металла, помещённого внутрь устройства, происходит путём перехода электромагнитных импульсов в энергию тепла. Электромагнитные импульсы вырабатываются катушкой с витками из медной проволоки или трубы.
Схема индукционной печи и схемы проведения нагрева
При подключении устройства через катушку начинает проходить электрический ток, а вокруг появляется электрическое поле со временем меняющее своё направление. Впервые работоспособность такой установки была описана Джеймсом Максвеллом.
Объект, который нужно нагреть, необходимо поместить внутрь катушки или недалеко от неё. Целевой предмет будет пронизываться потоком магнитной индукции, а внутри появится магнитное поле вихревого типа. Таким образом, индукционная энергия перейдёт в тепловую.
Разновидности
Печи на индукционной катушке, принято подразделять на два вида в зависимости от типа конструкции:
- Канальные;
- Тигельные.
В первых устройствах металл для расплавки находится перед индукционной катушкой, а в печах второго типа помещается внутри неё.
Собрать печь можно, соблюдая следующие шаги:
- Медную трубу сгибаем в виде спирали. Всего необходимо сделать около 15 витков, расстояние между которыми должно быть не меньше 5 мм. Внутри спирали должен свободно располагаться тигель, где и будет происходить процесс выплавки;
- Изготавливаем надёжный корпус для устройства, который не должен проводить электрический ток, и обязан выдерживать высокие температуры воздуха;
- Дросселя и конденсаторы собираются по обозначенной выше схеме;
- К схеме подключается неоновая лампа, которая будет сигнализировать о том, что устройство готово к работе;
- Также припаивается конденсатор для подстройки ёмкости.
Использование для обогрева
Индукционные печи подобного вида могут использоваться и для обогрева помещения. Чаще всего их используют вместе с котлом, который дополнительно производит нагрев холодной воды. На деле конструкции применяются крайне редко из-за того, что в результате потерь электромагнитной энергии КПД устройства минимален.
Ещё один недостаток основан на потреблении устройством больших объёмов электроэнергии в процессе работы, потому устройство относится к категории экономически невыгодных.
Охлаждение системы
Устройство, собранное самостоятельно, необходимо оборудовать системой охлаждения, так как при работе все составные части будут находиться под воздействием высоких температур, конструкция может перегреться и сломаться. В печах, продающихся в магазине, охлаждение производится водой или антифризом.
При выборе охладителя для дома предпочтение отдаётся вариантам, которые наиболее выгодны для реализации с экономической точки зрения.
Для домашних печей можно попробовать использовать обычный лопастной вентилятор. Обращайте внимание на то, что устройство не должно стоять слишком близко к печи, так как металлические детали вентилятора негативно воздействуют на работоспособность устройства, а также способны размыкать вихревые потоки и снижать производительность всей системы.
Меры предосторожности при использовании устройства
Работая с устройством следует придерживаться следующих правил:
- Некоторые элементы установки, а также металл, который плавится, подвергаются сильному нагреву, в результате чего существует риск получить ожог;
- При использовании ламповой печи, обязательно размещайте её в закрытом корпусе, иначе велика вероятность поражения электрическим током;
- Перед работой с устройством уберите из зоны работы прибора все металлические элементы и сложные электронные приборы. Использовать устройство не стоит людям, у которых установлен кардиостимулятор.
Печь для плавки металлов индукционного типа может применяться при лужении и формовке металлических деталей.
Самодельную установку легко подогнать под работу в конкретных условиях, меняя некоторые настройки. Если придерживаться указанных схем при сборе конструкции, а также соблюдать элементарные правила безопасности, самодельное устройство практически не будет уступать магазинным бытовым приборам.
Выходные прошли довольно плодотворно. Мне удалось соорудить плавильную печь своими руками. Работает она на твердом топливе (угле, коксе) и способна за один раз расплавить более 5 кг алюминия! Постоянные читатели моего техноблога Dimanjy могут заметить, что я уже делал . Но она работает на электричестве и предназначена для плавки небольших объемов алюминия.
Благодаря использованию твердого топлива (угля) мне удалось поплавить алюминий в моей новой плавильной печи «по-взрослому». Сгорающий кокс дает столько тепла, сколько не выжать из муфельной печи, работающей на электричестве. Ни одна домашняя проводка (даже в частном доме) не позволит получить столько тепловой энергии! Несомненно, плавильная печь на угле — это безальтернативный вариант для плавки больших объемов алюминия, хотя для небольших отливок выгоднее использовать именно электрическую муфельную печь. Далее немного расскажу о процессе сборки плавильной печи своими руками.
Как и моя первая муфельная печь, новая печь на угле сделана из огнеупорного кирпича, который связан между собой шамотной глиной. Особенность плавильной печи на угле (или коксе) заключается в необходимости принудительного наддува. Для этого в нижней части печи мной был предусмотрен специальный воздушный канал.
Внутри печи над воздушным каналом располагается так называемый колосник. Это специальная решетка, обычно сделанная из чугуна, на которую выкладывается топливо. Найти такую можно в магазине домашних печек и каминов. Я, собственно, и вынул ее из простаивающей домашней печурки.
Для улучшения прочности конструкции я слегка обварил свою плавильную печь металлическим пояском и прихватил его через арматуру ко внешней стене гаража. Лишняя прочность никогда не помешает, не сосиски же я в ней собираюсь плавить! Кроме того, выкладывал я ее огнеупорным кирпичом, поставленным на ребро — решил сэкономить кирпич и рабочее пространство. Получается, печь сложена даже не в пол-, а в четверть кирпича.
Остатками шамотной глины я обмазал внешнюю стенку плавильной печи. Может как-то повлияет на прочность. Хотя вся эта обмазка впоследствии потрескалась от нагрева.
Чтобы снизить количество потерь тепла, да и просто не обжечься о плавильную печь в процессе ее эксплуатации, я решил печь утеплить. Для этого использовал минеральную вату. Она не горит. Только руки от нее до сих пор чешутся! Если будете такую использовать, то работать надо в резиновых перчатках, защитных очках и респираторе!
Конечно, минеральную вату нельзя так просто оставлять торчащей наружу. По-хорошему ее нужно изолировать от влаги. Обычно в комплекте с такой ватой покупают еще защитную пленку. Я ее почему-то совсем забыл взять с собой из гаража, поэтому я просто соорудил кожух для своей плавильной печи из оцинкованного листа. Оцинкованный лист гнуть очень просто, если место сгиба хорошенько продубасить заостренной стороной молотка
Следующим этапом нужно изготовить тигель, специально адаптированный под мою плавильную печь на угле. Чтобы кокс отдавал максимум тепла плавящемуся алюминию, тигель нужно располагать как можно ближе к поверхности горящего кокса. Более того, в настоящих кузнях тигель полностью обкладывают углем со всех сторон. В результате жар и пламя полностью опоясывают тигель.
У меня в качестве тигля выступает обычный чугунный казанок, который мне удалось выпросить у тещи. Он, кстати, оказался эмалированным, поэтому его не пришлось красить специальными составами, отделяющими расплав алюминия от чугунной поверхности. Эта эмаль ни капельки не обгорела в процессе плавки!
В ручках казанка я просверлил пару отверстий и приделал на болтах удлинительные ушки. К ушкам приварил обрезки трубы, в которые вставляется специальная рогатулина, которую я также сварил чтобы тягать мой тигель вместе с расплавом из печки. Надо сказать, что даже без расплава эта оснастка получилась весьма увесистая!
Ну и под конец дня я решил-таки немного поплавить алюминий. Испытать возможности своей новой плавильной печи, да и вообще, познакомиться с технологией растапливания печи углем. К вентиляционному каналу я прислонил обычный форточный вентилятор, который очень быстро раздул кокс практически до бела.
В процессе плавки я немного угорел, потому как постоянно заглядывал в недра моей печки. Интересно же! Ощущения при этом, надо сказать, испытываешь какие-то странные — первобытные, что ли… На радостях даже заснял немного видео. В первом видео я только заложил немного алюминия.
А в следующем видео уже идет плавка алюминия.
Благодаря этой печке я научился отливать и делать из нее для РЭА (радио-электронной аппаратуры).
Обновление от 4.10.2016
Несмотря на всю крутость печи на угле, у нее есть недостатки, и весьма существенные. Первый и основной — затяжной и трудоемкий запуск печи. Угли сперва нужно разжечь и как следует раздуть. Второй — невозможность нормально контролировать температуру и управлять ей. Люди в угольных печах умудряются расплавить чугунный тигель вместо его содержимого — это и есть прямое следствие перегрева и невозможности контролировать процесс горения.
ПЛАВИЛЬНАЯ ПЕЧЬ – это литейная печь c индуктором для плавки металла. Преимущество в том, что плавильная масса отлично перемешивается до однородного состава, если используется индукционная плавильная печь. Индукционная технология ускоряет процесс плавки металла (время плавки 45 минут), такие печи имеют хорошие характеристики! ZAVODRR – плавильные печи для стали, алюминия, меди от профессионалов!
Как устроены плавильные печи?
Плавильные печи представляют собой рабочую камеру, в которую помещается исходное сырьё (шихта), материалы и интенсифицирующие образование расплава. Камера отделяется от внешнего корпуса с помощью огнеупорной футеровки, а также теплоизолирующего слоя. В зависимости от вида применяемого энергоносителя или способа нагрева (метод индукции, графитовые электроды, газовые горелки), зависит устройство камеры, а так же время и качество материала на выходе. Давайте рассмотрим устройство плавильных печей.
– В дуговых плавильных печах устройство для слива расплава и отделения шлаковых масс расположено в нижней части печи. Электроды помещаются сверху их количество от 1 до 4 штук. В качестве источника питания выступает трансформатор. Недостатком этого способа может быть спекание металла.
– Индукционная плавильная печь состоит из индуктора, внутри которого находится тигель с огнеупорной футеровкой. Оборудование оснащено механизмами загрузки шихты, системами, обеспечивающими полный слив готового расплава, системами управления и регулировки. В индукционных плавильных печах металл сливается сверху. В качестве источника питания выступают тиристорные или транзисторные преобразователи. Качество переплавленного металла таким способом самое лучшее, ведь метод индукции – это постоянное равномерное перемешивание шихты во время плавки; Устройство плавильных печей зависит от их вида.
– Газовые плавильные печи имеют самую простую и дешевую конструкцию. В плавильный узел в нижней части подключена газовая горелка, которая работает от обычного магистрального газа (метана). Как правило, эти печи используют для переплавки металлов с небольшой удельной теплотворной способностью, таких как алюминий или медь.
Плавильные печи – преимущества
При выборе плавильной печи, нужно знать ее недостатки и преимущества. Основное преимущество газовых плавильных печей – это минимальные затраты при плавки металла, ведь газ является самым дешевым энергоносителем. Индукционные плавильные печи позволяют получить отличное качество расплава на выходе. Электродуговые – достичь максимальную температуру плавки, для тугоплавких материалов или сплавов. Все виды печей имеют хорошую автоматизацию процесса и небольшой объём вредных атмосферных выбросов.
Преимущества использования индукционных печей очевидны:
- технология производства позволяет получать высококачественные расплавы с однородным химическим составом,
- есть возможность введения дополнительных легирующих элементов,
- печи обладают высоким КПД около 95%,
- сравнительно малый угар,
- безопасная для здоровья персонала технология производства,
- экономичность производства, достигаемая за счет выделения большого количества тепла металлом, что позволяет потреблять меньшую мощность.
Основными характеристиками тепловых установок является вместимость рабочей камеры, которая предопределяет производительность, тип материала, для выплавки которого она предназначена и номинальная мощность нагревательного элемента, задающая максимальную рабочую температуру, а также энергоёмкость процесса.
Обращая внимание на характеристики оборудования при выборе индукционных печей, стоит уделить особое внимание качеству тигля. В среднем тигель рассчитан на количество плавок от 20 до 60. Комплект индукционной печи, кроме тигля, включает в себя:
- преобразователь частоты (транзисторный или тиристорный),
- конденсаторные батареи,
- плавильные узлы,
- водоохлаждаемые кабели,
- системы охлаждения и пульты управления.
Управление и контроль над процессом плавки должен осуществлять специально обученный персонал.
Нагревательный элемент таких установок может работать как в промышленных, так и в средних частотах. Преимуществами такого решения является полный контроль над окислительными процессами, а также полный слив расплава. В качестве футеровочных могут быть использованы как кислые, так и основные материалы.
Плавильные печи для плавки металла являются самым востребованным оборудованием для металлургических предприятий. Индукционные плавильные печи делают процесс плавки более экономичным и качественным. В зависимости от типа металла и объема шихты процесс плавки металла в индукционной печи занимает в среднем от 30 минут до 1,5 часов. Индукционные печи позволяют проводить термическую обработку черных, цветных и даже драгоценных металлов.
Плавка стали происходит при температуре 1500-1600 градусов Цельсия. В процессе плавки необходимо снизить содержание веществ, ухудшающих качество стали, таких как сера, фосфор и кислород. Выбор футеровки зависит от состава желаемого расплава. Индукционные печи идеально подходят для производства легированных сталей. Время плавки стали в среднем занимает около 1 часа.
Эти печи работают, преимущественно, на промышленных частотах в 50 Гц и оснащаются высокоточной автоматикой, позволяющей контролировать как температуру, так и интенсивность ликвации. Величина угара в них едва достигает 2%, кроме того, они не требовательны к качеству подготовки шихтовых материалов.
Температура плавления алюминия составляет 660 градусов Цельсия, поэтому важно, чтобы тиристорный преобразователь не был слишком мощным. Плавильный узел для плавки алюминия не стоит использовать для плавки других металлов. Использование индукционной печи для плавки алюминия и его сплавов позволит получить однородный расплав высокого качества.
Отличительной особенностью таких печей является низкая температура разогрева и. как следствие, малое энергопотребление. В качестве основного материала для тигля распространён графит, кроме того, для интенсификации процесса, может быть использован и металлический сердечник, подключаемый к среднечастотной сети через понижающий трансформатор. Максимальная температура нагрева, как правило, не превышает 750 ºС.
Плавильные печи для меди
Плавка меди в индукционной печи занимает не более 40 минут. Процесс получения расплава происходит при температуре 1000-1300 градусов Цельсия. Плавить можно в вакууме, в среде защитных газов или в открытой среде. Благодаря высокой тепло- и электропроводности и гибкости медь широко используется в различных отраслях промышленности.
При производстве медного расплава очень важно обеспечить химическую чистоту, поэтому, печи, в ряде случаев, имеют герметичную рабочую камеру, а индукционный нагрев осуществляется в мягком режиме. Существенных конструктивных отличий от индукционных печей для цветных металлов здесь нет, основное же требование - отсутствие непосредственной реакции между материалом тигля и расплавом.
Плавильные печи – транзисторные
Для расплавления шихты на небольших литейных предприятиях используются транзисторные печи. В таких печах используется среднечастотный индукционный нагреватель. Плавка металлов осуществляется в графитовом тигле. В транзисторных печах происходит динамическая циркуляция металлического расплава внутри тигля, благодаря чему происходит выравнивание температуры по всему объему тигля, что способствует получению однородного химического состава многокомпонентного сплава. В таких печах возможен быстрый переход со сплава одной марки на другой.
Транзисторные индукционные печи отличает универсальность и крайне высокий КПД, который может достигать 99%, вместо привычной медной обмотки, в них применяется нагреватель индукционного типа, собранный на системе взаимосвязанных транзисторов. Преимуществом является и электродинамическая циркуляция, обеспечивающая равномерное перемешивание расплава.
Ещё одной разновидностью индукционных печей являются установки. В которых для стабилизации процесса нагрева и обеспечения возможности его регулирования применяются тиристорные частотные преобразователи тока, обеспечивающего образование электромагнитного поля.