Содержание
- Принцип работы оборудования
- Охлаждение
- Канальные печи индукционной плавки
- Техника безопасности при выплавке металла в индукционной печи
- Охлаждение оборудования
- Процесс изготовления самодельной плавильной печи
- Плaвильныe печи для стали
- Индукционная печь своими руками
- Как безопасно эксплуатировать
- Плавильные печи для меди
- Как работают муфельные печи для эмалирования с программатором
- Размещение печи
Принцип работы оборудования
Важно знать особенности действия данного вида печи, чтобы хорошо разбираться в ее работе и параметрах. Работает оборудование за счет того, что с помощью специальных вихревых токов обеспечивается разогрев материала. Получаются такие токи за счет специального индуктора, являющегося катушкой индуктивности
В ней имеется насколько витков провода, обладающего довольно существенной толщиной
Получаются такие токи за счет специального индуктора, являющегося катушкой индуктивности. В ней имеется насколько витков провода, обладающего довольно существенной толщиной.
https://youtube.com/watch?v=Pue1HucdDx4
Индуктор может нагреваться за счет сварочного инвертора или другого оборудования. Принцип работы индукционной печи предполагает, что питание индуктора поступает от сети переменного тока, а также для этого может применяться генератор высокой частоты. Ток, протекая по индуктору, формирует переменное поле, пронизывающее пространство. Если в нем имеются какие-либо материалы, то именно на них наводятся токи, обеспечивая их эффективное нагревание.
Если используется печь для создания системы отопления в доме, то обычно в качестве материала выступает вода, которая нагревается. Если же оборудование предназначено для промышленных целей, то в качестве материала может использоваться металл, который под действием тока начинает плавиться. Таким образом, принцип работы индукционной плиты считается простым и понятным, поэтому создать ее своими силами достаточно просто.
Устройство индукционных печей может быть разным, поскольку можно выделить два совершенно разных вида:
- оборудование, оснащенное магнитопроводом;
- печи без магнитопровода.
В первом случае индуктор находится внутри специального металла, который под действием токов начинает плавиться. Во втором индуктор располагается снаружи. Схема каждого варианта имеет свои специфические отличия.
Считается, что особенности действия конструкции с магнитопроводом является более эффективным, поскольку этот элемент повышает плотность создаваемого магнитного поля, поэтому нагрев более оперативный и качественный.
Самым популярным примером печи, оснащенной магнитопроводом, является канальная конструкция. Схема данного оборудования состоит из замкнутого магнитопровода, созданного из трансформаторной стали. На этом элементе имеется индуктор, являющийся первичной обмоткой, и тигель, обладающий кольцеобразной формой. Именно в нем находится материал, предназначенный для плавления. Тигель создается из специального диэлектрика, обладающего хорошей устойчивостью к возгоранию. Используются данные конструкции для создания чугуна высокого качества или для плавления цветных металлов.
Охлаждение
Этот вопрос, наверное, самый сложный из всех тех, которые ставятся перед человеком, решившим самостоятельно собрать плавильный аппарат на основе индукционного принципа. Дело в том, что ставить вентилятор непосредственно вблизи печи не рекомендуется. Металлические и электрические части охлаждающего устройства могут негативно сказаться на работе печки. Стоящий же в отдалении вентилятор может не обеспечить нужное охлаждение, что приведёт к перегреву.
Второй вариант – это провести водяное охлаждение. Однако качественно и правильно выполнить его в домашних условиях не только сложно, но и финансово не выгодно. В этом случае стоит задуматься: не экономнее ли будет приобрести промышленный вариант индукционной печи, выпущенный на заводе, с соблюдением всех необходимых технологий?
Канальные печи индукционной плавки
Такой тип нашел широкое применение в плавильном деле цветных металлов. Эффективно используется для меди и медных сплавов на основе латуни, мельхиора, бронзы. Активно плавят в канальных агрегатах алюминий, цинк и сплавы в составе этих металлов. Широкое использование печей этого типа ограничено из-за невозможности выполнить футеровку, стойкую к разрушениям, на внутренних стенках камеры. Расплавленный металл в канальных печах индукционного типа совершает тепловое и электродинамическое движение, что обеспечивает постоянную однородность смешивания компонентов сплава в печной ванне. Использование канальных печей индукционного принципа оправдано в случаях, если к расплавленному металлу и изготовленным слиткам предъявляются особые требования. Сплавы получаются качественными в плане коэффициента насыщения газами, присутствия в металле органических и синтетических примесей.
Индукционные канальные печи работают по типу миксера и предназначаются для выравнивания состава, поддержки постоянной температуры процесса, и выбора скорости разлива в кристаллизаторы или формы. Для каждого сплава и состава литья существуют параметры специальной шихты.
Достоинства
- подогревание сплава происходит в нижней части, к которой нет воздушного доступа, что уменьшает испарение с верхней поверхности, нагретой до минимальной температуры;
- канальные печи относят к экономичным индукционным печам, так как происходящее расплавление обеспечивается маленьким расходом электрической энергии;
- печь имеет высокий коэффициент полезного действия благодаря применению в работе замкнутого контура магнитного провода;
- постоянная циркуляция в печи расплавленного металла вызывает ускорение плавильного процесса и способствует однородности перемешивания компонентов сплава.
Недостатки
- стойкость каменной внутренней футеровки снижается при использовании высоких температур;
- футеровка разрушается при плавлении химически агрессивных сплавов из бронзы, олова и свинца.
- при плавлении загрязненной низкосортной шихты происходит засорение каналов;
- поверхностный шлак на ванне не нагревается до высокой температуры, что не позволяет проводить операции в промежутке между металлом и укрытием и расплавлять стружку и скрап;
- канальные агрегаты плохо переносят перерывы в работе, что заставляет постоянно хранить в жерле печи значительное количество жидкого сплава.
Полное удаление расплавленного металла из печи ведет к ее быстрому растрескиванию. По этой же причине невозможно выполнить быструю перестройку с одного сплава на другой, приходится делать несколько промежуточных плавок, получивших название балластных.
Техника безопасности при выплавке металла в индукционной печи
Сильно распространяться на эту тему не нужно, так как практически каждый знает основные положения техники безопасности. Следует остановиться лишь на тех вопросах, которые присущи исключительно этому виду оборудования.
Начнём всё-таки с личной безопасности. При работе с индукционной печью следует хорошо понимать, что температуры здесь очень сильно повышены, а это риск получения ожогов
Так же прибор электрический и требует повышенного внимания
Если вы купили готовую печь, следует обратить внимание на радиус воздействия электромагнитного поля. В противном случае часы, телефоны, видеокамеры и другие электронные гаджеты могут начать сбоить или совсем поломаются
Рабочую одежду следует подбирать с неметаллическими застёжками
Их наличие наоборот будет влиять на работу печи
Особое внимание в этом отношении следует уделить ламповой печи. Все элементы с высоким напряжением должны быть упрятаны в корпус
Конечно, в городской квартире вряд ли пригодится такая аппаратура, но радиолюбителям, которые постоянно занимаются лужением, и ювелирных дел мастерам без индукционной печки не обойтись никак. Для них эта вещь очень полезная, можно сказать незаменимая, а как она помогает в их работе, лучше спросить у них самих.
https://youtube.com/watch?v=XYi1Z2fYXto
Охлаждение оборудования
При создании индукционной печи своими руками больше всего проблем возникает с охлаждением. Это связано со следующими моментами:
- Во время работы нагревается не только расплавляемый металл, но и некоторые элементы оборудования. Именно поэтому для длительной работы требуется эффективное охлаждение.
- Метод, основанный на применении воздушного потока, характеризуется низкой эффективностью. Кроме этого, не рекомендуется проводить установку вентиляторов вблизи печи. Это связано с тем, что металлические элементы могут оказывать воздействие на генерируемые вихревые токи.
Как правило, охлаждение проводится при подаче воды. Создать водяной охлаждающий контур в домашних условиях не только сложно, но и экономически невыгодно. Промышленные варианты печи имеют уже встроенный контур, к которому достаточно подключить холодную воду.
https://youtube.com/watch?v=KEgRcaUrREs
Процесс изготовления самодельной плавильной печи
Можно изготовить плавильную печь своими руками. Ее размеры составят 100х65х50 мм. В такой конструкции можно расплавить 70-80 г серебра или другого металла. Такие возможности для самодельного плавильного устройства являются очень хорошими.
Материалы и инструменты:
- щетки от электрического мотора высокой мощности;
- графит;
- электродные стержни, используемые в дугоплавильных печах;
- провод из меди;
- гвозди;
- слюда;
- цементная плитка;
- кирпич;
- металлический поддон;
- углеграфитовый порошок;
- тонкопроводящий провод;
- трансформатор;
- напильник.
Схема плавильной печи из трансформатора.
Чтобы изготовить плавильную печь своими руками, для электродов можно применить щетки от электромотора высокой мощности. В них имеется отличный токоподводящий провод.
Если вы не сможете приобрести такие щетки, то их можно выполнить своими руками из куска графита. Можно использовать стержень-электрод, который применяется в дугоплавильных печах.
По бокам в этом стержне надо сделать 2 отверстия, имеющие диаметр 5 мм, затем для придания прочности аккуратно забить туда гвоздь, подходящий по размеру. Для улучшения контакта с графитовым порошком при помощи напильника надо выполнить сетчатую насечку на внутренней поверхности этих электродов.
Для изготовления внутренней поверхности стенок печки используют слюду. Она имеет слоистую структуру и поэтому может быть использована как хороший теплоизолирующий экран.
Снаружи поверхность конструкции надо покрыть цементной или асбестовой плиткой, которая имеет толщину в 6-8 мм. После монтажа стенок их надо обвязать медной проволокой.
В качестве изолирующей подставки для устройства нужно использовать кирпич. Снизу устанавливают металлический поддон. Он должен быть эмалированным и иметь по бокам бортики.
Затем надо изготовить углеграфитовый порошок. Его можно приготовить из ненужных стержней. Работу лучше выполнять напильником или ножовкой по металлу.
Схема муфельной печи для плавления.
При использовании печки графитовый порошок постепенно выгорает, поэтому его нужно иногда досыпать.
Для работы устройства используют понижающий трансформатор с напряжением в 25 В.
При этом сетевая обмотка трансформатора должна иметь 620 витков медного провода, который имеет диаметр 1 мм. В свою очередь, понижающая обмотка должна иметь 70 витков медного провода. Этот провод должен иметь изоляцию из стекловолокна и прямоугольное сечение размерами 4,2х2,8 мм.
Плaвильныe печи для стали
Плавильные печи нагреваются до своей максимальной температуре при плавки стали 1500 — 1600 °С и сопровождается сложными физико-химическими процессом. При переплавке стали, необходимо снизить содержания кислорода, серы и фосфора, образующих оксидные и сульфидные элементы, который снижают качество стали.
Особенность плавки стали в плавильных печах является использование футеровочных смесей, в отличие от плавки меди, где применяется графитовый тигель. Плавильные печи хорошо перемешивают металл, за счет индукционного поля, которое выравнивает химический состав стали.
Указанные выше преимущества, отлично подходят при выплавке легированных сталей, с минимальными потерями легирующих элементов: вольфрама — около 2%, марганца, хрома и ванадия — 5 — 10%, кремния — 10 — 15%, учитывая дефицитность и высокую стоимость легирующих элементов.
Плавка стали имеет следующие особенности и преимущества:
- Самые важные отливки плавятся, используя метод окисления, ведь во время кипения металла, удаляются все неметаллические включения, и происходит понижение содержания фосфора. Состав шихты берется лома углеродистых сталей или чугуна, для получения среднего содержания углерода 0,5 %;
- Если вы собираетесь плавить сталь с высоким содержанием марганца, алюминия, хрома надо выбирать кислую футеровку, ведь стойкость тигля будет в два раза выше;
- Перед началом плавки тигель забивается металлом, но верх не следует забивать плотно, это может привести к образованию сводов и соответственно угару металла, так как шихта будет осаживаться во время плавки нижних кусков;
- Время плавки стали составляет от 50-70 минут, в зависимости от разогрева плавильного узла;
- Плавильные печи для стали, имеют высокую производительность при производстве отливок небольшой массы и размера.
Индукционная печь своими руками
Благодаря пошаговому руководству можно самостоятельно создать достаточно хорошие и продуктивные агрегаты разных размеров. Для работы с мелкими и крупными деталями потребуется предварительно продумать все нюансы, касающиеся будущего корпуса установки и важных составляющих.
Простая схема индукции
Подготовительные моменты также требуют особого внимания, прежде чем приступать к сборке, стоит закупить все составляющие в специализированных магазинах. Если точно придерживаться алгоритма действий, то печь для плавки металла, получится сконструировать своими руками за короткий промежуток времени.
Конструкция из транзисторов
Из инструмента понадобится паяльник и плоскогубцы, место для работы также нужно подготовить заранее, удобство и скорость создания агрегата напрямую зависит от этого фактора. Питание аппарата предполагает подключение к сети в 220 В, не будет лишним использовать выпрямители. Закупить нужно такие составляющие как:
- Диоды, в количестве 2 шт.(UF4007).
- Конденсаторы.
- Два полевых транзистора.
- Резистор(470 Ом).
- Дроссельные кольца(2 штуки).
- Провод с сечением в 2 мм.
Без специальной схемы не обойтись, на ней наглядно можно увидеть все интересующие нюансы, бумаги лучше держать перед собой и в случае необходимости сразу заглянуть туда.
Транзисторы необходимо расположить на радиаторы, параметры которого должны соответствовать возможным повышениям температур, ведь в момент работы агрегата схема будет греться. После чего переходят к изготовлению дросселя, для этого на кольца наматывают медную проволоку, не стоит делать больше 15 витков.
Конденсаторы следует объединить, чтобы получилась батарея, благодаря параллельному соединению элементов можно достичь показателей в 4,7 мкФ.
Индикатор также обматывается проволокой диаметром 2 мм, 8 витков будет достаточно, концы необходимо оставить длинные, благодаря этому дальнейшее подключение не вызовет проблем.
С графитовыми щетками
Подобная конструкция отлично подойдет для выплавки сплавов из любого металла, прежде чем приступать к работе потребуется приобрести следующий список составляющих:
- Щетки.
- Гранит порошкового типа.
- Трансформатор.
- Шамотрые кирпичи.
- Проволоку из стали.
- Алюминий тонкого образца.
За основу стоит взять бокс, он конструируется из кирпича, который следует положить на плитку огнеупорного типа. Поверх кладут асбестокартонный лист, чтобы придать элементу нужную форму, стоит только смочить поверхность водой. Размеры конструкции напрямую зависят от мощности, которую будет выдавать трансформатор. Если деталь берется из сварочного аппарата старого образца, то ее следует предварительно перемотать.
Чтобы не допустить перегрева, потребуется обмотать корпус тонким алюминием, который возьмет лишнюю температуру на себя. Глиняная подложка достаточно практична, ее укладывают, чтобы расплавленный металл не растекался по поверхности. На последнем этапе устанавливают графитовые щетки, этот элемент при необходимости можно заменить новым.
Печь на лампах
Я всегда советую перед началом конструирования любого устройства сделать подробную разработку будущей модели, составить схему и спроектировать работу. Без минимального опыта в физике и электричестве лучше не браться за изготовление, а изначально найти хорошую и полезную информацию как сделать индукционную печь.
Медную проволоку необходимо согнуть так, чтобы получилась спираль, витки не стоит делать слишком близко, 5 мм считается минимальным показателем. Диаметр готового элемента варьируется от 8 до 16 см. Индуктор следует подбирать так, чтобы тигель достаточно легко помещался.
Схема печи на лампах
Созданную схему обрамляют корпусом из графита или текстолита, материал в обязательном порядке не должен проводить ток. Для удобства большинство экземпляров оснащают лампой-индикатором, а благодаря подстроечному конденсатору получится регулировать мощность.
Как безопасно эксплуатировать
Ожог от конструкции и расплавленного металла получить достаточно легко, поэтому работать с самодельной установкой необходимо аккуратно. Схема лампового образца предполагает использование большого напряжения, без хорошего корпуса, при любом прикосновении можно получить удар током.
На одежде не должно быть металлических вставок, ведь электромагнитное поле будет воздействовать на них. Качественная индукционная печь, сконструированная своими руками, может достаточно эффективно нагревать элементы, это будет удобно при лужении или формовке. Эксперты не рекомендуют работать с оборудованием людям, у которых вживлены кардиостимуляторы.
Плавильные печи для меди
Медь, медные сплавы, бронза, латунь можно расплавить во всех плавильных печах, где поддерживается температурный режим 1000 — 1300 °С. Однако предпочтительнее использовать индукционные плавильные печи, так как одна плавка в них не будет превышать 40 минут. Медь, которую сегодня используют в России, не отличается особой чистотой. Обычно она содержит следующие примеси: железо, никель, сурьма, мышьяк. Чистым металлом считается медь с содержанием примесей 1%.
Основное важное качество металла — это высокие показатели электропроводности и теплопроводности. Этим обуславливается невысокая температура для плавки
Температура плавки меди — 1084°С. Медь является достаточно гибким металлом, который широко используют в различных технических отраслях промышленности, вот некоторые ее особенности:
- Плавить медь можно в открытой среде, в вакууме и в среде защитных газов;
- В вакууме плавят медь для получения бескислородной меди, с возможностью понизить O (Oxygenium) кислород практический до нуля 0,001 %;
- Основная шихта при получении бескислородной меди это катодные листы 99,95 %, перед тем как загрузить листы в печь необходимо их разрезать, промыть и просушить от электролита;
- Футеровка плавильной печи выше уровня металла делают из магнезита;
- Чтобы избежать окисления, плавка ведется с применением древесного угля, флюсов, стекла и других компонентов.
Как работают муфельные печи для эмалирования с программатором
Муфельная печь — приспособление для нагревания металла до нужной температуры. Свое название агрегат получил благодаря присутствию муфеля, необходимого для защиты материала, подвергающегося обработке.
Замкнутая камера предохраняет эмаль от прямого контакта с топливом. При термическом воздействии материал располагается внутри герметичного короба, поэтому процедура продолжительна по времени.
Однако рабочий процесс проходит более качественно. На металле не образуются разнообразные окалины, он сохраняет чистую поверхность.
Печь для эмалирования включает в свою конструкцию вентилятор, при помощи которого осуществляется отвод вредоносных веществ, выделяемых при нагревании. Аппарат также оборудуется регулятором, позволяющим устанавливать необходимый температурный режим для работы. В современных моделях присутствуют компьютерные технологии (программатор), автоматизирующие процесс. Так, программу, выполняющую определенные операции, можно задавать.
Разогрев металлических объектов, помещенных в короб, проводится специальными нагревательными элементами. Как правило, их несколько. Количество подобных компонентов напрямую зависит от размеров внутреннего пространства. Нагреватели подразделяются на два типа:
- Открытые. Для них характерны высокая скорость нагревания и выделение вредоносных веществ, неблагоприятно действующих на качество металла.
- Закрытые. Они не допускают негативного влияния внешних факторов. Такие компоненты могут размещаться в муфелях и делать процесс обработки более тщательным.
Важно! Муфель изготавливается из разнообразных материалов, которые позволяют производить термическую обработку на основе уникальных методик
Устройство и разновидности. Насколько «горячими» бывают печи?
В зависимости от способа нагрев, агрегаты работают как на газу, так и на электричестве.
Все модели подобных термических приспособлений объединяет присутствие муфеля, который представляет собой специальную камеру для нагревания.
Она является основным составляющим элементом прибора.
Муфельная печь производится с использованием огнеупорных материалов и сталей конструкционной разновидности.
Основные элементы агрегата:
- Корпус, который изготавливается из листового железа.
- Днище, вырезанное из стали.
- Базальт выкладывается с внутренней стороны металлического корпуса.
- Кирпичи состыковываются по 7 штук в виде трубы, образуя пространство, которое в будущем станет нагревательной камерой.
- Проволокой обматывается конструкция, выложенная из кирпича.
- Теплоизоляционный слой опускается в металлический корпус вслед за кирпичной кладкой. КПД всей установки напрямую зависит от этого элемента.
- Рабочую камеру монтируют в корпусе печи с установленной тепловой изоляцией.
- Нагревательные элементы представляют собой спирали, изготовленные из нихромовой проволоки.
Фото 1. Схематичное изображение устройства муфельной печи. Отмечены основные элементы конструкции.
Муфельные печи подразделяются в зависимости от температурного режима:
- На умеренные, где температура колеблется от 100 до 500 градусов.
- На средние, которые разогреваются до 400—800 градусов.
- На высокотемпературные. Способны давать от 400 до 1400 градусов.
- На сверхвысокотемпературные. Предназначаются для особых случаев и нагреваются до 2000 градусов.
Важно! Принадлежность печи к одному из описанных типов определяется за счет нагревательных элементов. Чем больше подобных компонентов входит в состав устройства, тем выше температура и больше габариты. Каждая упомянутая разновидность используется для определенных задач и имеет положительные и отрицательные стороны
Более мощное устройство стоит дороже и требует больше топлива для эффективного выполнения своих функций. При покупке следует учитывать все эти факторы
Каждая упомянутая разновидность используется для определенных задач и имеет положительные и отрицательные стороны. Более мощное устройство стоит дороже и требует больше топлива для эффективного выполнения своих функций. При покупке следует учитывать все эти факторы.
Размещение печи
Компактная индукционная печь, в зависимости от размеров может быть напольной и настольной. Какой бы вариант вы не выбрали, есть несколько основных правил для выбора места, куда её поставить.
- При всей простоте обращения с печью – это всё-таки электрический прибор, который требует соблюдения мер безопасности. И первое, что необходимо учитывать при установке – наличие правильного источника питания, соответствующего модели аппарата.
- Возможность провести качественное заземление.
- Обеспечение установки подводом воды.
- Для настольных печей необходимо устойчивое основание.
- Но самое главное, во время работы ничего не должно мешать. Если даже расплав по объёму и массе не слишком большой, его температура больше 1000 градусов и случайно выплеснуть его из формы, значит, нанести очень сильную травму или себе или тому, что находится рядом.
Про то, что вблизи работающей индукционной печи не должно быть никаких горючих и тем более взрывоопасных материалов и говорить нечего. А вот пожарный щит в шаговой доступности абсолютно необходим.
