Муфельная печь для обжига керамики своими руками

Легко изготовить, удобно пользоваться. Муфельная печь для обжига керамики – мечта мастера!

Обжиг — процесс воздействия высоких температур на изделия, который меняет физические и химические свойства материалов.

При обжиге происходит испарение воды, химические реакции, растворение, раскристаллизация аморфных минералов. Технология применяется для повышения плотности, прочности изделий и изменения их внешнего вида.

Что необходимо учитывать при выборе готовой муфельной печи?

При выборе заводской муфельной печи учитывают вид и состав обжигаемых изделий. Заводские печи позволяют устанавливать большой диапазон температур и задавать время обжига.

На выбор влияют:

• вид материалов, подлежащих обжигу;
• объем изделий для обжига.

Обрабатываемые материалы: глина, фарфор, фаянс, камень

Материалы для обжига в своей основе содержат глины. В муфельных печах обжигают:

• красную глину (гончарные и декоративные изделия);
• терракоту (декоративные элементы интерьера, скульптуру, черепицу);
• шамот (гончарные изделия, декоративные поделки для интерьера);
• фарфоровые статуэтки, посуду;
• изделия из каменных масс;
• фаянсовые изделия.

Обжиг проводится в один, два или в три этапа. Количество этапов увеличивается, если на поверхность изделий наносятся глазурь и роспись.

Красную глину и терракоту обжигают при температуре 900—1100 градусов. Первый (утильный) обжиг ведут при 900—960 градусах. Температура второго (политого) и третьего обжига зависит от характеристик эмали и краски.

Фарфор и каменные массы при первом обжиге нагревают до 800—1000 градусов. Температура второго и третьего обжига в пределах 1250—1420 градусов и зависит от технических параметров красок и глазурей.

Фаянс сначала обрабатывают при температуре 1200—1250 градусов. Температура второго-третьего обжигов — 900—1250 градусов.

Шамотную керамику и гончарные изделия обжигают при температуре 1350—1400 градусов (утильный обжиг). Поливной и декорирующий проводят при температуре от 900 градусов.

Объем изделий

Объем изделий оказывает решающее влияние на выбор готового устройства. В продаже есть модели с фронтальной и верхней загрузкой, объемы их рабочих камер сильно различаются.

Для обжига небольших изделий, выпускаемых малыми сериями, подойдет компактная муфельная электропечь ПМ-8 (производитель ЗАО «Электроприбор», Россия). Размер рабочей камеры — 19х12х30 см, максимальный объем изделий для обжига — 0,0068 куб. м.

Для обжига крупных керамических изделий подойдет муфельная электропечь российского производителя ЗАО «Накал», модель ПК-1000/14. Внутренние размеры муфеля — 160х78х78 см. Камера позволяет обжигать продукцию общим объемом 0,97 куб. м.

Для обжига изделий объемом до 0,064 куб. метра, подойдет муфельная электропечь немецкого производителя Welte, модель WF-35 (внутренний размер муфеля 40х40х40 см).

Фото 1. Муфельная печь WF-35 от производителя Welte (Германия). Видна рабочая камера с нагревательными элементами.

В камеру обычно загружают максимальное количество изделий, чтобы использовать весь рабочий объем муфеля. Если продукция производятся непостоянно, небольшими сериями, сувениры имеют малые размеры, достаточно приобрести печь с компактной рабочей камерой. Если изделия большого объема (или мастер создает малые изделия крупными сериями), следует выбрать агрегат с просторной обжиговой камерой.

Справка. При загрузке учитывают коэффициенты линейного расширения каждого вида керамики.

Обжиг керамики в муфельных печах

Привет всем любителям и профессионалам керамического дела и тем, кто только делает первые шаги в постижении этого ремесла!

В своей профессиональной практике, я часто сталкивался с проблемой обжига. Зачастую не понимая принципов и значимости этой технологической операции и не придавая ей большого значения. Я «наступал на грабли» и хуже всего, что на детские))) и не один раз.

И если вы, читающие сейчас эту статью, «творители» и «виртуозы» керамического искусства не хотите совершать такие же ошибки, предлагаю дочитать эту статью до конца и поставить лайк и оставить комментарий.

Стоит отметить, что все рекомендации, которые будут приведены в этой статье относятся к обжигу в электрических муфельных печах. На сегодняшний день в России (имеются ввиду небольшие производственные мастерские и учебные центры) это самый распространенный вид печей.

1. 1. Загрузка(садка) изделий в печь.

Загрузку в печь надо производить таким образом, чтобы максимально использовать пространство камеры печи. Для этого возможно выполнить предварительное размещение изделий на специальном столе. При этом вы сможете без труда определить высоту и количество огнеупорных стоек необходимым для поддержки лещадок (огнеупорных полок).

Отмечу, что лещадки при первом применении необходимо покрыть каолином (развести сухой порошок каолина водой и кистью обмазать полки), это поможет увеличить срок службы печной фурнитуры.

Плотность расположения неглазурованных изделий больше, чем глазурованных.

Вниз следует ставить более тяжелые изделия, а выше – более легкие.

При обжиге неглазурованные изделия могут соприкасаться. Вы также можете ставить одно изделие на другое.

Плитки устанавливают на ребро или друг на друга, если они имеют толстый черепок. Большие плоские и толстостенные чаши, обжигаемые на утель, лучше обжигать вверх дном на огнеупорной полке, а тонкие небольшие чашки — тоже вверх дном, но на специальных сырых дисках (бомзах), чтобы избежать даже незначительной деформации по окружности.

Изделия в печь нужно устанавливать на расстоянии не менее 2-3 см от спиралей или стенок муфельной печи. Слишком близкое размещение может привести к их деформации. То же правило касается размещения изделий возле термопары. НЕЛЬЗЯ ЗАКРЫВАТЬ ТЕРМОПАРУ.

Глазурованные изделия располагают друг от друга на расстоянии достаточном, чтобы при обжиге они не соприкасались друг с другом, со стенками печи, спиралями и не приклеивались к лещадкам (лучше установить изделия на специальные подставки).

Вначале температуру обжига повышают медленно. В первые два-три часа идет процесс «досушки», выпаривание физически связанной воды. Температуру печи стараются не поднимать выше 150—200°С, пока не исчезнет влага. При этом технологические отверстия в печи должны быть открыты для того, чтобы через них выходила влага.

Ступень 1: 1-1,5 часа до температуры 150-200°С с выдержкой от 30 минут до 1 часа.

После предварительного нагрева можно уже быстрее повышать температуру до 300—500°С. Однако при достижении температуры 600°С следует соблюдать осторожность, так как при слишком быстром нагреве даже совершенно высохших изделий они могут разорваться из-за слишком большого давления паров воды, образующихся в результате диссоциации глинистого вещества (удаление химически связанной воды). При температуре около 600°С пары начинают выделяться интенсивно. Кроме того, примерно при этой температуре резко расширяется кварц.

Ступень 2: 2-3 часа до температуры 570-600°С с выдержкой 20-30 минут.

На последнем этапе скорость может быть максимально высокой, но при достижении заданной температуры важно сделать выдержку для того, чтобы нагрев по всему рабочему пространству камеры стал равномерным.

Ступень 3: скорость нагрева 150-200°С с выдержкой 20 минут.

Чтобы избежать образования трещин, изделия надо охлаждать по возможности медленно. К тому же, износ печи значительно уменьшается, если охлаждение («студка») длится приблизительно такое же время, что и нагрев.

Во всех случаях надо твердо придерживаться правила: охлаждение в первые часы должно быть замедленным, пока температура не снизится до 450—400°С.

Особенно важно медленно охлаждать большие изделия и скульптурные произведения. При этом лучше совсем не открывать дверь печи до тех пор, пока температура не снизится по крайней мере до 220—200°С, а затем не открывать ее полностью; выгрузку не рекомендуется производить, пока температура не снизится до 120—100°С. Лучше всего разгружать печь при температуре изделий 50—60°С. Эта предосторожность имеет еще большее значение для глазурованных изделий.

Стоит отметить что существуют частные случаи, когда обжиг может осуществляться совершенно по другой схеме.

Вдохновляйтесь, экспериментируйте, творите.

Обустройство печи для обжига глиняных изделий

Изделия из глины с древних времён верно служат человеку. Керамическая посуда до сих пор очень популярна. Кроме широкого применения в быту, художественные произведения из этого материала можно увидеть в любом музее искусств. Многие умельцы в домашних условиях до сих пор создают неповторимые творения в печи для обжига, ведь керамикой глина становится только под воздействием больших температур.

Классификация печей

Люди давно заметили, что при сильном нагревании глина из мягкого материала превращается в непробиваемый камень. Никто сейчас и не вспомнит, когда появилась первая печь для обжига глиняных изделий. За тысячелетия человеческой деятельности постоянно развивалось и совершенствовалось не только гончарное дело, но и необходимые для него печи.

Такая печь поможет изготовить керамику ручной работы

Существует несколько основных категорий обжиговых печей:

• по типу топлива или источника энергии, на котором работает агрегат. В этом разделе выделяются газовые, электрические и твердотопливные;
• по расположению нагревателя. Существует два основных вида: муфельные, когда нагреватели размещены вокруг муфеля, и камерные — нагреватель внутри камеры для обжига;
• различие в типе камерной среды. Эту классификацию делят на три вида: вакуумные, когда воздух откачивается из камеры, воздушные — обычные печи, и с защитной газовой средой, когда закачивают вспомогательный газ для лучшей обработки изделий;
• отличия по типу загрузки. Три категории: трубчатые — загрузка сверху, для равномерного обжига художественных изделий, колпаковые — такая же загрузка, но для габаритных предметов, горизонтальные — когда загружают спереди;
• по мощности и максимальной температуре нагрева. От температуры обжига зависит конечное качество и цвет изделия, поэтому эта категория имеет большое значение для тех, кто экспериментирует в этих направлениях.

Большинство народных умельцев пользуется промышленными образцами печей для обжига керамики, но есть и те, кто решается сделать это сложное сооружение своими руками.

Обзор печей для обжига керамики:

Технология выбора

Современный рынок предлагает большое разнообразие печей для обжига глины, поэтому к выбору нужно подходить основательно. Такое приобретение довольно затратно: минимальные цены на промышленные образцы колеблются от 30 тысяч рублей и выше, а самые продвинутые печи для керамики могут стоить до половины миллиона рублей.

При выборе печи стоит обратить внимание на муфельную печь

Для начала нужно определиться с предстоящими задачами. Если мастер решил просто освоить новый вид искусства и создавать красивые сувениры для себя и близких, то лучше остановиться на муфельных образцах. В случае решения заняться керамикой профессионально понадобится камерная печь.

Далее нужно выбрать тип загрузки. Самый удобный — это колпаковые варианты, они же и самые дорогие. Когда расстояние между предметами при обжиге не имеет значения, выбирают горизонтальную. В противном случае — лучше трубчатую.

Важны такие показатели, как температура и мощность, они влияют на цвет и качество изделия. К примеру, для посуды нужна мощная печь, а для сувениров можно обойтись чем-то попроще. Не стоит забывать и про габариты печи, чтобы потом не возникло проблем с её размещением. Взвесив все за и против, можно отправляться в магазин или заказать нужный агрегат в интернете.

В этом видео вы узнаете о дровяной печи для обжига керамики:

Изготовление своими руками

В качестве домашнего варианта печки для обжига керамики чаще выбирают камерные печи с обогревателем внутри печи. Они более экономичны и их легче сделать своими руками. Старый холодильник или стиральная машина — это основа корпуса будущего сооружения. Также понадобятся нагревательные спирали и камера из шамотного материала.

Собрав всё необходимое, можно приступать к изготовлению по следующей схеме:

1. Из металлических труб или уголка сваривают каркас днища и укрепляют его листом тонкого железа.
2. Затем укрепляют каркас всей конструкции, обваривая стальным уголком углы корпуса будущей печи.
3. На дно и все стены укладывают сантиметровый слой базальтовой ваты для теплоизоляции. Закрепляют её листами железа.
4. Готовят материал для камеры. Обычно выбор падает на шамотные плиты, которые можно сразу заказать нужных размеров или приобрести 6 шт. таких плит. Также делают камеру из огнеупорного кирпича.
5. Для связки используют специальную огнеупорную кладочную смесь. Для фиксации на металлической поверхности в смесь добавляют около 30% цемента.
6. Начинают выкладывать внутреннюю камеру со дна камеры, подгоняя кирпичи и плиты как можно плотнее друг к другу.

Изготовить печь для обжига глины можно своими руками

1. При выкладывании стен между корпусом и кирпичом закрепляют утеплитель и металлический лист.
2. Верхнюю часть делают в виде небольшой арки, закладывают трапециевидными блоками.
3. Сооружают дверку из шамотного кирпича таким образом, чтобы она заходила плотно внутрь камеры. Для этой цели делают выступ в ¼ кирпича.
4. Приваривают петли и подгоняют дверь на печь.
5. После высыхания кладки делают канавки на внутренних стенках камеры для укладки спирали.
6. Фиксируют спирали, чтобы при нагревании они не вылезали из канавок.
7. Делают два электрических контура из спиралей и выводят из концы сверху на крышку.
8. Устанавливают керамическую пластинку для фиксации контактов болтами.
9. На передней панели устанавливают переключатель с тремя контактами и подсоединяют к нему спирали с помощью изолированных электропроводов.
10. Проверяют правильность подключения контуров. Должно быть три варианта интенсивности нагрева. Один контур — самая низкая, второй контур — средняя и оба контура — самая сильная.
11. Просушивают конструкцию 1,5-2 месяца, потом включают на полную мощность и ждут, пока не перестанет идти пар изнутри. После этого печь готова к эксплуатации.

Соорудив печку для обжига глины своими руками, начинающие мастера керамики могут приступать к творению первых художественных работ. Глина позволяет делать сказочные произведения, ведь вылепить из неё можно всё что угодно. Главное — автору не мешать своей фантазии воплощать задуманное.

В этом видео вы узнаете об изготовлении печи для обжига керамики:

Как сделать муфельную печь для обжига керамики своими руками

Муфельная печь представляет собой нагревательный прибор, предназначенный для выполнения работ при очень высоких температурах. Агрегат используют ювелиры и керамисты для плавки в нем металлов, проведения работ со стеклом или обжига глиняных изделий. Цена готового устройства очень высока, потому многие считают, что муфельная печь для обжига керамики и глины своими руками — весьма выгодное изделие, особенно для маленьких мастерских.

Особенности конструкции

Муфельная электропечь для обжига керамики состоит из камеры нагрева и теплоизоляционного корпуса, сохраняющего жар и защищающего от него окружающую среду и работников. Внутри печи температура может достигать 1000°С и выше.

В зависимости от конструкционных особенностей существует несколько разновидностей муфельных печей. Но самостоятельно изготовить можно только воздушный агрегат с электрическим нагревом. Такой агрегат допускается сооружать любой формы, горизонтальный или вертикальный из имеющихся материалов.

Материалы и элементы

Для самостоятельного изготовления муфельной печи потребуются следующие материалы:

• стальной лист толщиной 2,5 мм или корпус от газовой плиты, стиральной машины или небольшого холодильника;
• металлические уголки или труба;
• шамот – огнеупорный кирпич;
• связующий раствор с огнеупорными свойствами;
• силикон или термостойкие прокладки;
• терморегулятор и автомат-стабилизатор (25 А)
• нихромовая проволока с сечением 1-2 мм, из которой делают спираль;
• базальтовая вата;
• петли, розетка, электрические провода.

к содержанию ↑

Инструменты

Чтобы собрать из подготовленных материалов полноценный прибор понадобятся некоторые инструменты:

• болгарка и несколько дисков для нее;
• слесарные инструменты;
• сварка электро-дуговая и электроды.

Кроме инструментов и материалов понадобятся знания термодинамики, навыки сварочных работ и кладки кирпича. Если опыта в проведении таких работ нет, лучше обратиться за помощью к специалисту.

Схема и чертеж

Рисунок 1. Схема муфельной печи для обжига керамики

Особенностью муфельной печи является расположение нагревательных элементов внутри камеры (муфеля).

Перед началом работы желательно набросать чертеж устройства, чтобы понимать укладку слоев и схемы соединения нагревательных элементов. Чертеж устройства может выглядеть так:

Рисунок 2. Примерный чертеж муфельной печи для обжига керамики.

Главное, чтобы человеку было понятно строение будущего прибора до мелочей. Далее подбирают необходимые материалы, комплектующие и инструменты.

Пошаговая инструкция по изготовлению

1. Лучше всего для корпуса подойдут металлические коробки бытовых приборов (например, старой стиральной машины), если таковых не оказалось, придется сделать корпус из оцинкованной стали.
2. На дно корпуса приваривают уголки для укрепления основания. Вместо них можно использовать металлические трубы 1,5 см в диаметре. К углам основания приваривают ножки из тех же материалов. Так же укрепляют верхнюю часть корпуса, дверь и стенку, на которую эта дверь будет крепиться.
3. Дно и внутренние стенки конструкции обкладывают слоем базальтовой ваты в 1 см и закрепляют его с помощью металлических уголков. Закрывают слой металлическими листами.
4. Укладывают на дно будущего агрегата легкие огнеупорные кирпичи марки «ШЛ» или волокнистые шамотными плитами, которые нарезают по размеру. Для связывания кирпичей используют мертель, шамотную глину или кладочную смесь. Для качественной фиксации кирпичей на металлической поверхности в смесь добавляют 30% цемента.
5. Кладку кирпичей осуществляют максимально близко друг к другу, на расстоянии не более 0,5 см. Огнеупорную смесь растворяют в воде, перед установкой каждый кирпич увлажняют. Вначале закладывают дно корпуса. Затем поднимают стены и заканчивают верхнюю часть, укладывая кирпичи с небольшим уклоном вверх. Дверку тоже выкладывают кирпичом таким образом, чтобы заложенный слой входил в отверстие в корпусе.
6. Приваривают петли к корпусу и подгоняют дверь так, чтобы зазор между кирпичной кладкой двери и стен был минимальным. Чтобы достичь герметичности при закрывании двери, слой кирпича необходимо уплотнить. Лучше всего для этого подойдет термостабильный уплотнитель или обычный силикон.
7. После того, как кладка высохнет, в кирпичах делают канавки для укладывания в них нихромовой спирали с диаметром витка от 0,5 до 0,7 см. Канавки делают такой же глубины. Спирали фиксируют любым удобным способом: с помощью укрепления проволокой или МКР-трубки, сделав углубление в кирпиче под углом. Витки спирали не должны соединяться друг с другом.
8. Прокладывают 2 контура для возможности регулировки температуры. Концы спиралей выводят на верхнюю часть корпуса через сквозные отверстия в верхних кирпичах и фиксируют их на керамической пластине болтами.
9. На переднюю сторону печи устанавливают переключатель с тремя контактами с одной стороны и двумя — с другой. Провода питания (ноль и фазу) подключают к стороне с двумя контактами. Оставшиеся 3 контакта соединяют проводом с керамической пластиной. Такое подключение необходимо для регулировки включения спиралей поочередно или вместе.
10. Для безопасного использования печи устанавливают усиленную розетку с заземлением. Можно подвести питание к прибору из щитка через отдельный автоматический выключатель.
11. Готовый аппарат просушивают на солнце или возле радиатора в течение 1-2-х месяцев. Завершают работу над печью прогрев ее несколько часов при минимальной температуре до тех пор, пока не перестанет клубиться дым. Мини-муфельная печь своими руками готова к использованию.

к содержанию ↑

Эксплуатация

Правила безопасности

Прежде чем начать применение муфельной печи, нужно удостовериться в исправности ее элементов. Это правило безопасности следует выполнять каждый, когда планируется обжиг.

С прибором, имеющим открытые спирали следует обращаться очень осторожно. Ни в коем случае нельзя прикасаться к спиралям работающей или остывающей печи.

Правила обжига глины

До начала работ керамист должен знать, как обжигать глину в муфельной печи, подходит ли изготовленная печь для обжига керамики, эмали и других веществ.

Прежде чем приступить к обжигу, необходимо провести пробную процедуру. Если просушенный кусок глины размером с кулак при обжиге растрескался, значит надо увеличить температуру внутри камеры. Если его не разорвало, значит, режим подобран правильно.

Обжиг глины производят при увеличении температуры. Вначале просушенные глиняные изделия выдерживают при 200°С. Затем постепенно увеличивают жар в течение 6-7 часов до температуры 900-1000°С. После этого печь отключают, а изделия оставляют остыть в приборе.

Обжиг керамики (фарфора и фаянса) требует более высоких температур. Самодельные конструкции не всегда могут выдержать жар в 1200-1400°С. Вместо изготовления такого прибора лучше найти заводскую муфельную печь, бывшую в употреблении.

А муфельная печь для эмали ничем не отличается от прибора для обжига глины. Эмали запекают при температуре 600-800°С в печах с открытой спиралью. Каждый предмет помещают на подставку из никеля и его сплавов или других подходящих материалов.

При отсутствии термометра температуру можно определить по цвету каления:

• 500-600°С – слабое красное свечение;
• 600-700°С – темно-красный цвет;
• 800-900°С – светло-красный оттенок;
• 900-1000°С – оранжевое свечение.

к содержанию ↑

Вывод

Для удешевления процесса обжига глиняных изделий муфельную печь можно собрать самостоятельно. Грамотно сконструированный прибор по функциональности мало чем будет отличаться от промышленного оборудования.