Мебельный справочник
  к разделам. Форум
Форум
.
мебельные технологии, производство мебели
Мебельные
технологии
.
О дизайне
О дизайне
.
мебельное искуство
Мебель
ART
.
обзор мебельной фурнитуры
Фурнитура
.
Инструмент
Инструмент
.

Мебельный справочник.
Оглавление.

Печь для обжига керамики своими руками. Расчёт камерной печи.

 

Автор: Юрий Горний 01.11.2010


Печь для обжига керамики своими руками  Самый главный вопрос для начинающего керамиста это не «где взять глину«, т.к. ее можно найти где угодно, и не «как сделать гончарный круг из стиральной машинки», т.к. можно лепить и без круга. Самый главный вопрос — «где обжигать?» Для обжига керамики нужна специальная печь, нагревающая изделия до температуры в 1000°С.

  Можно, конечно, купить готовую печь, если позволяют средства. Или же сделать печь для керамики самому. Мы рассмотрим, как своими руками сделать печь для обжига керамики объёмом около 30 литров и работающую от сети 220В.

Муфельная печь

  Муфельная печь. Нагревательный элемент расположен снаружи вокруг камеры.

 

  Есть два типа электрических печей для обжига: муфельные и камерные. У муфельной печи нагревательные элементы располагаются вокруг муфеля — цельной емкости из огнеупорного материала. Такими печками оборудованы наши отечественные школы.

  У камерной печи — нагревательные элементы — внутри. Этот тип для нас предпочтительнее, т. к. мы хотим сделать печку не очень маленькую, а слепить большой и прочный муфель довольно сложно. К тому же в муфельной печи потери тепла значительно больше, чем в камерной.

 

Изготовление печи для обжига керамики.

  Первым делом нужно найти корпус для будущей печки. Для этого достаточно немного оглядеться по сторонам. У нас нашлась вот такая стиральная машинка, а точнее то, что от нее осталось.

корпус от стиральной машины корпус для муфельной печи

  металлическое дноЕсли же вы оказались в таком месте, где старые стиральные машинки и холодильники не выбрасывают, то можно прикупить лист оцинковки и собрать корпус из него. Размеры корпуса: около полуметра ширина и длина, высота — немного меньше метра.

  Металлическая коробка у нас есть, теперь нужно укрепить дно нашей будущей печки. Для этого лучше всего использовать уголок. У нас уголка под рукой не оказалось, поэтому мы приварили обычную трубу, миллиметров 15 в диаметре. По углам привариваем кусочки из трубы диаметром побольше — это будут ножки.

  Также нужно будет укрепить верх корпуса, дверцу и хотя бы одно ребро, на которое будут приварены петли для дверцы.

  На дно выкладываем слой базальтовой ваты толщиной около 10 мм. (Такой же слой нужно будет проложить и по стенкам.) Для того, чтобы вата не смялась под весом камеры, нужно проложить несколько кусочков квадратной трубы или уголка. После этого закрываем вату листом металла.

делаем печь для обжига слой базальтовой ваты

  Теперь нужно определиться с огнеупорами, из которых будет сделана камера.

чертёж печи для обжига керамики

Вариант 1. Очень хороший вариант — волокнистые огнеупорные плиты. Их можно заказать нужного размера, или разрезать на месте. Понадобится всего шесть таких плит.

шамотный кирпич

Шамотный кирпич.

 

  Вариант 2 — шамотный огнеупорный кирпич. Обычно везде продается тяжелый шамотный кирпич. Из него кладут камины и другие печи. Для нашей же печки лучше использовать легковесы — марки ША или ШЛ. В наших окрестностях таких кирпичей почему-то никто не продает, в итоге кирпичи нашлись у друзей. Кирпичи оказались б/у, на зато достались совершенно бесплатно. огнеупорная кладочная смесь

  Для связки кирпичей лучше всего использовать мертель, соответствующий марке кирпича. Но есть варианты попроще. Например огнеупорная глина или готовая огнеупорная кладочная смесь. Смесь можно найти там, где продаются камины, или же там, где вы найдете огнеупорный кирпич. А для того, чтобы приклеить кирпич к металлическому листу к смеси нужно добавить цемент — до 30%.

 

Камера печи для обжига керамики.

  Приступаем к кладке. Кирпичи должны быть плотно подогнаны друг к другу. Швы — не больше 5 мм. Для этого некоторые кирпичи нужно подпилить до нужных размеров. Если же вам достанется б/у кирпич, как в нашем случае, то на каждом нужно будет еще и опилить края, чтобы сформировать ровные грани.

дно печи   Сначала выкладываем дно печи. Огнеупорная смесь затворяется водой, размешивается. Для наружнего слоя делаем отдельный расствор — с цементом. Перед кладкой каждый кирпич нужно вымочить в воде, иначе смесь будет высыхать на нем очень быстро.
стенки печи из шамота   Теперь поднимаем стенки. Между кирпичем и коробом прокладываем базальтовую вату и лист металла. (Если же укладывать кирпичи не торцом, а плашмя, то можно обойтись и без слоя ваты.
камера печи для обжига   С верхом придется повозиться подольше: крайние кирпичи наклонены немного вверх, между ними — в середине закладываются блоки в виде трапеции.

  Дверцу также выкладывем кирпичём, по периметру вырезаем четверть, так чтобы образовался выступ, который будет заходить в окно печи.

дверца камерной печи   Теперь можно приварить петли и притереть нашу дверцу. Важно сделать так, чтобы зазор между кирпичами дверцы и корпуса был как можно меньше.

установка нагревательных элементов

  Когда кладка готова и немного подсохла приступаем к следующему этапу. Теперь нужно сформировать канавки для укладки нагревательных элементов. В нашем случае это будут спирали из нихромовой проволоки диаметром 1мм. Диаметр витка проволоки где-то 6-7 мм. Такой же толщины и глубины и делаем канавки.

  Спирали можно найти уже готовые, (например на рынке) или свить самим из нихромовой или фехралевой проволоки. Важно, чтобы витки спирали не соприкосались друг с другом.

  Сделаем два контура спиралей, так чтобы можно было регулировать температуру переключателем как в электрической плитке. Концы проволоки выводим наверх. Наверху, снаружи устанавливаем керамическую пластину от электроплитки и закрепляем болтами концы проволоки.

нагревательные элементы муфельной печиподключение нагревательных элементов

  Переключатель спиралей. Вот такой переключатель нам нужен. С одной стороны 2 контакта, с другой — 3. Устанавливаем переключатель, так чтобы его выступающий штырь выходил наружу, на переднюю панель. Подсоединяем провода. К двум контактам подходят фаза и ноль.

 переключатель тэнов

 В итоге должно получиться так:

В первом положении: контуры спиралей подключаются последовательно — это самая низкая температура. Во втором положении: подключается один из контуров — это более высокая температура. Здесь важно, чтобы подключался тот контур, который идет понизу, чтобы изделия, расположенные в самом низу тоже прогревались.
спирали в муфельной печи температура в муфельной печи

В третьем — подключаются оба контура параллельно, это самая высокая температура.

  Вот, собственно и все. Теперь нужно хорошенько высушить нашу печку. Для этого ее нужно поставить в теплое место — к батарее отопления или на солнце и забыть про нее на месяц, а лучше на два. После этого, нужно будет окончательно просушить печку, включив ее в сеть на первой «скорости» на несколько часов. Когда из нее престанит валить пар — печка высохла. Можно начинать обжиг.

сушка печи для обжигаобжиг керамики

  Подключать такую печь желательно к усиленной розетке — той, к которой подключается электроплита. Или провести толстый провод от щитка. Также хорошо бы поставить еще дополнительный автоматический выключатель (автомат защиты).

  Да, и последнее: не забывайте — с такой электрической печью для обжига, тем более с открытыми спиралями, нужно быть очень осторожным. Любая оплошность может привесть к очень печальным последствиям. Если вы слабо разбираетесь в электрике, обязательно посоветуйтесь со специалистом. Ни в коем случае не прикасайтесь к спиралям под напряжением. Чтобы обезопасить себя и своих близких, можно поставить концевой выключатель, — так, чтобы при открывании дверцы печь выключалась. И заземление — тоже одно из условий безопасности.

По метериалам: www.goncharnoe-delo.ru

 


 

Существенное техническое дополнение от www.makuha.ru

Расчёт нагревателей печи для обжига керамики.

  Формулы и принцип расчёта подходит, как для камерных, так и для муфельных печей. Хоть представленный расчёт упрощенный, но тем не менее, его более чем достаточно для изготовления самодельной муфельной, камерной печи, электротигеля и т.п.

 Коротко, вся суть расчёта заключается в том, что исходя из заданной мощности оборудования подобрать нагреватель такого сопротивления, чтобы проходящий через него ток был необходимой плотности, и был способен разогреть нагреватель до заданной температуры.

  Температура до которой раскалиться нагреватель зависит от удельного сопротивления материала нагревателя (физическое свойство), его сечения и тока который через него проходит.

  Существуют профессиональные, сложные методы расчёта, учитывающие много различных нюансов, но все они, в итоге, базируется на описаном выше принципе.

 

Пример расчёта нагревателя для печи.

  Требуется: печь для обжига керамики мощностью 3 кВт., напряжение сети U = 220 В; температура нагревателя 950°C.

  Расчётную температуру следует брать с некоторым запасом. Заданная исходная мощность определяется эмпирически исходя из 100 Вт. мощности на 1 литр объёма камеры печи. 3 кВт мощности - достаточно для камеры объёмом в !!! 30 литров. Это уже крупная печь !!!

  Для работы при таких температурах можно использовать как нихром, так и фехраль.

Недостатки нихрома: 1200°C - это практически предельная температура работы, а значит такой нагреватель будет не очень долговечен. Из достоинств: широко доступен, дёшев, хорошие механические свойства как при низких, так и при высоких температурах.

Недостатки фехрали: при высоких температурах очень хрупок и очень сильно удлиняется, отчего спираль может выпадать из пазов. Дешевые марки могут вступать в реакцию с шамотной камерой и окислами железа. Из достоинств: выдерживает более высокие температуры, до 1400°C.

  В качестве нагревателя в нашем варианте лучше выбрать нихром.

1. Сначала необходимо определить силу тока, которая будет проходить через нагревательный элемент. формула "Закон Ома", где U - напряжение сети; P - мощность в Ватах; А - сила тока в Амперах.
I = P / U = 3000 / 220 = 13,64 А.

2. Теперь нужно найти необходимое сопротивление R нагревателя:
R = U / I = 220 / 13,64 = 16,13 Ом;

  В нихромовой проволоке нужно создать такую плотность тока при вычисленной его силе (А), чтобы она смогла разогреться до нужной температуры. Если взять кусок нихромовой проволоки, пусть даже подходящей по сопротивлению, но маленького сечения, то плотность тока будет такой, что проволока сгорит. Если сечение окажется слишком большим, то проволока не выдаст нужной температуры, даже при полном потреблении расчётной мощности.

3. Диаметр проволоки следует подбирать по таблице, приведённой в ГОСТ 12766.1-90 "Проволока из прецизионных сплавов с высоким электрическим сопротивлением. Технические условия."

  Согласно этого ГОСТа для наших условий подходит нихромовая проволока диаметром 0,9 мм., сечение такой проволоки составит (площадь круга, геометрия 7 класс) = 0,636 мм2. Удельное сопротивление нихрома такого диаметра составит ρ = 1,11 Ом · мм2 / м.

4. Определим необходимую длину нихромовой проволоки.
R = ρ · l / S,
где R - сопротивление нагревателя; Ом, ρ - удельное электрическое сопротивление материала нагревателя [Ом · мм2 / м]; l - длина нагревателя, м; S - площадь поперечного сечения, мм2.

Таким образом, получим длину нагревателя:
l = R · S / ρ = 16,13 · 0,636 / 1,11 = 9,24 м.

 

Скорость разогревания печи.

  Для того чтобы, убедиться, что изначальная мощность выбрана правильно, можно очень просто подсчитать скорость разогревания печи до максимальной температуры, как на холостом ходу, так и в рабочем.

  Для подсчёта необходимо знать такую физическую величину, как удельная теплоёмкость материалов. Это физические данные, их получают эксперементальным путём и они есть в таблицах свойств материалов. Удельная теплоёмкость шамотно-глиняных материалов, в среднем = 0,88 кДж/кг °С.

  Для расчёта необходимо будет узнать общий вес (в килограммах) футеровки печи, т.е. того самого шамотного кирпича, из которого сложена камера печи, т.к. он тоже забирает тепло от нагревателя. И общий вес загруженных в печь керамических изделий. Допустим он составит 10 кг.

  Базовая формула: Q=cm(t2 -t1), где t1 - начальная температура (температура окружающей среды); t2 - максимальная температура разогрева; m - масса в кг.; c - удельная теплоёмкость; Q - колличество теплоты в джоулях для разогрева массы m до температуры t2.

Отсюда, необходимое колличество теплоты: Q=cm(t2 -t1) = 0,88х10(950-20)=8184 кДж.

  КПД камерной печи, с учётом теплопотерь через минеральную вату, дверцу и т.п. = 70%, т.е. коэффициент 0,7. Отсюда, для разогрева печи необходимо Qитог = 8184/0,7 = 11690 кДж.

 Далее, применим закон Джоуля-Ленца: Qитог = I2 х Rt, где I2 - ток в нагревателях, А; R - сопротивление нагревателя; t - искомое время нагрева.   Отсюда t = Q /  I2R = 11690/ 13,642 х 16,13 = 3,9 часа.

Итог.

  Для такой самодельной печи, мощностью 3 кВт, время нагрева до максимальной температуры вполне нормально. Плавный продолжительный нагрев идёт на пользу при обжиге керамики, когда все процессы преобразования в глине происходят равномерно.

  Если нужно, чтобы печь разогревалась быстрее, то достаточно увеличить мощность нагревателей или уменьшить толщину футеровки. В последнем случае надо всего навсего распилить шамотные кирпичи пополам по толщине и улучшить теплоизоляцию минеральной ватой.

 


Вспомогательная информация.