Простой, надежный муфель для высокотемпературной печи
Самой сложной и ответственной частью высокотемпературной муфельной печи, является, собственно – муфель с нагревателем поверх него. Для изготовления муфеля печи применяют металлы и керамику. Металлы позволяют достичь в рабочем объеме печи особенно равномерного распределения температуры – в ряде случаев (например, отжиг стеклянных приборов) это весьма важно. Чаще применяют керамику.
Для специальных лабораторных печей, оперирующих малыми объемами веществ, часто применяют готовые керамические трубки, при этом остается только намотать и скрепить высокотемпературной обмазкой проволочный нагреватель. Снабдив миниатюрный муфель кожухом с теплоизоляцией, получаем готовую специальную печь. Для больших объемов рабочей камеры, умельцы в качестве муфеля используют керамическую трубку от мощного реостата. Изготовление печи аналогично. В более общем случае, муфель приходится изготавливать специально. Рождать, так сказать, в муках.
Действительно — самостоятельное изготовление керамического муфеля, как правило, вызывает затруднения – гончарное дело, просто только на первый взгляд и подразумевает множество нюансов и отработка технологии – дело длительное. Кроме того – высохший муфель требует обжига при высокой температуре, осуществить который, также, чаще всего затруднительно, тем более для муфелей, сколь ни будь существенных размеров.
Предлагаю «сухой» способ изготовления муфеля не требующий специального оборудования или навыков керамиста. Основная часть муфеля, представляет собой коробку из двух П-образных частей, каждая из которых выпилена из огнеупорного (шамотного) кирпича. Толщина стенки – около 10 мм. Преимущества способа очевидны – шамотный кирпич – фабричным способом выполненный огнеупор, прессованный, обожженный, все как положено по уставу. Теплопроводность шамота изрядная – много выше обычного глиняного кирпича, именно поэтому из него запрещено складывать печи – внешние стенки быстро и сильно разогреваются, печь становится пожароопасной. Шамот в отопительных дровяных печах применяется только для футеровки.
При использовании в качестве заготовки шамотного кирпича снимается целый пласт задач, связанных с керамикой, который, как правило, и встает камнем преткновения и могильной плитой задуманной конструкции. Резка же кирпича, УШМ с алмазным диском — навык куда более распространенный. В конце концов, можно потренироваться на дешевых глиняных кирпичах. Муфель получается вполне приличного размера – более 4л.
Что было использовано при работе.
Инструменты.
Главным героем этого действа, была безусловно — углошлифовальная машинка с алмазным диском, в народе – «болгарка». Сверление отверстия в шамоте (для термопары) – перфоратор в режиме сверления с обычным буром. Пригодился небольшой молоток. Обязательно использование защитных очков, желательно и наушников или берушей. Посуда для воды. Удлинитель (работы уличные).
Материалы
Три шамотных кирпича. Вода.
Итак.
В начале, следует сказать, что шамотный кирпич пилится существенно хуже глиняного, порой, со звоном и искрами. Очень помогает делу вода – при выпиливании держать рядом ведро воды с ковшиком и после всякого мелкого реза, поливать заготовку водой. Это кроме прочего, смывает пыль и кусочки шамота, что позволяет лучше видеть место работы. Но лучше всего, вымочить кирпич несколько суток в воде. Это на порядок облегчает обработку – шамот пилится почти так же легко, как глиняный кирпич, периодически поливать при этом место резов, также не повредит.
Мощность УШМ и соответственно – диаметр диска. С одной стороны – большая машинка позволяет орудовать большим диском, которым удобно делать глубокие пропилы. С другой – маленькая, с диском ø125мм, позволят кое-где работать одной рукой (не при глубоких резах), лучше контролировать инструмент при вероятном заклинивании диска. Но придется поизворачиваться. Да, помним, что «болгарка» — инструмент один из самых опасных – в отличии от остальных, он абсолютно не имеет упора и рассчитывать следует только на твердость рук и соответствующий навык – будьте осторожны. Да, обрабатываемый кирпич следует зафиксировать, хотя бы от горизонтальных поползновений, ну хотя бы несколькими реечками, приколоченными к рабочему столу.
Разметку можно делать как по сухому кирпичу, так и после вымачивания.
Привожу последовательность собственных действий, для инструмента с диаметром пильного диска – 125мм.
Несколько резов до середины кирпича на максимально возможную глубину. На расстоянии 5…7мм друг от друга. Пилить лучше так, чтобы линия разметки была снаружи. Кирпич переворачивается и действия повторяются.
После выполнения пропилов, заготовку-кирпич стоит промыть водой и приступать к удалению сердцевины. Орудовал рычагом – хорошо подошел ключ от УШМ, но можно и молотком. Ближайший к оставляемой стенке зубец, таким образом ломать не стоит – наружная стеночка немногим толще выламываемого, мало ли что, лучше осторожненько молоточком.
Вымываем обломки, осколки и пропиливаем второй ярус, таким же образом. Увы, корпус редуктора машинки не позволяет добраться до середины, ее приходится пластать косыми резами. Вот здесь, много пыли (а в вымоченном кирпиче – скорее грязи) и мелких обломков образуется при каждом резе, так что поливать водой приходится ежечасно.
После выбивания зубцов остается множество неровностей которые также следует выровнять, но не обычными резами,
а длинными боковыми движениями машинки, примерно так, чтобы работала боковая поверхность алмазного диска. Не забывать про воду.
Порядок, остались утолщения в углах, их пришлось выбирать несколько иначе, причем оказалось, что никак туда диском не забраться. Проблему решила замена изношенного диска новым – недостающих 5…7мм, в аккурат хватило.
После подобных экзерциций, выпилить донышко – пустяковая работа – из кирпича была выпилена пластинка толщиной около 20мм, по периметру ее сделана «четверть» глубиной 10мм. На эти 10мм, дно вставляется в корпус муфеля.
В дне было высверлено отверстие ø10 мм, для термопары. Как уже говорилось – твердосплавным сверлом (буром).
Здесь был применен состав для кладки огнеупорных кирпичей «Терракот».
Слой 12 мм без растрескивания, вероятно, позволит изготовить муфель из одного этого состава.
Разведенная водой смесь очень удобна в работе, приходилось применять ее для кладки шамотной футеровки в дровяной печи. Здесь же, на нее установлено дно муфеля, смесь применена также для обмазки нагревателя. П-образные половинки не склеивались – все равно будет трещина при нагревании-охлаждении, кроме того, половинки насмерть стягивались плотной намоткой проволочного нагревателя. В сущности, дно тоже было не обязательно клеить, достаточно плотной подгонки. Шов дна также впоследствии растрескался, а как же.
Выводы, замечания общего свойства
-Ну, в принципе, нет ничего невозможного, для человека с интеллектом.
Служебный роман.
Казавшееся страшным выпиливание, паче чаяний, оказалось вовсе не обременительным, а при тщательном вымачивании (несколько суток) кирпичей, и где то приятным занятием. Муфель получился, по меркам высокотемпературных печей вполне приличных размеров. При необходимости меньшего объема (специализированная печь, например для lampwork) можно взять один «швеллер», перекрыв его пластинкой.
Температура применения муфеля при использовании нагревателя из нихромовой проволоки – до 950°С, при применении фехралей – несколько выше. В последнем случае следует помнить, что контакт фехраля с асбестом не допустим.
В данном муфеле отсутствует специальная крышка – она будет выполнена из асбестового картона, на манер дверки миниатюрной печи.
Описанные выше работы электрическим инструментом с резкой-сверлением кирпичей, изрядно снижают его ресурс – абразивная пыль, коллекторные двигатели. Очень полезно после подобных работ, не полениться продуть дрели-болгарки сжатым воздухом, хоть даже и без разборки – через штатные проемы в корпусе.
На фото, муфель с нагревателем и асбестовой обмоткой, извлеченный для осмотра, после месячной эксплуатации.
Источник: