Самодельная электропечь для плавки металлов. Печь индукционная для плавки металла Индукционная печь для плавки своими руками схема

Индукционная печь – это нагревательное устройство, где для плавки стали, меди и других металлов применяется метод индукционного воздействия (металл нагревается токами, возбуждаемыми не переменным полем индуктора). Некоторые считают одним из видов отопительных приборов сопротивления, однако отличие состоит в способе передачи энергии нагреваемому металлу. Сначала электрическая энергия становится электромагнитной, затем опять электрической, и только в самом конце превращается в тепловую. Индукционные печки считаются самыми совершенными из всех газовых и электрических ( , сталеплавильные, мини печки), благодаря своему методу нагрева. При индукции тепло выделяется внутри самого металла, и использование тепловой энергии является наиболее эффективным.

Индукционные печи делятся на два типа :

• с сердечником (канальные);
• без сердечника (тигельные).

Вторые считаются более современными и полезными (отопительные приборы с сердечником, из-за своего устройства, ограничены в мощности). Переход от канальных к тигельным печкам начался еще в начале 1900-х . На данный момент они широко применяются в промышленности.

Достаточно популярны такие виды электрических приборов, как муфельная плавильная печь, сталеплавильная печь и дуговая сталеплавильная печь. Первые являются очень эффективными и безопасными в использовании. На прилавках имеется большой ассортимент муфельных печей этого вида. Очень важную роль для металлургии сыграло такое изобретение как сталеплавильная печь. С ее помощью стало возможным нагревать любые материалы.

Однако, на данный момент, выплавка стали чаще производится при помощи такого нагревательного сооружения как , в ней для плавки используется тепловой эффект, а он является более удобным и практичным.
Своими руками вы можете сделать множество несложных нагревательных конструкций. Например, очень популярна . Если вы решили соорудить нагревательную мини конструкцию своими руками, необходимо знать ее устройство. Видов индукционных печей существует много, но мы опишем только некоторые из них. При необходимости, вы сможете воспользоваться нужными схемами, чертежами и видео записями.

Читайте также: Печь-пошехонка

Компоненты индукционной печи

Для простейших конструкций существуют только две основные части: индуктор и генератор. Однако, вы сможете добавить что-то свое, усовершенствовать агрегат, с помощью нужных схем.
Индуктор
Нагревательная катушка является важнейшей составляющей. От нее зависит абсолютно вся работа нагревательного сооружения. Для самодельных печек с маленькой мощностью допустимо использование индуктора из голой медной трубки с диаметром 10 мм . Внутренний диаметр индуктора должен быть не менее 80 мм. и не более 150 мм. , количество витков – 8-10. Необходимо учесть то, что витки не должны соприкасаться, поэтому расстояние между ними должно составлять 5-7 мм. Также никакая часть индуктора не должна касаться его экрана.
Генератор
Вторая по важности составляющая печи – генератор переменного тока. При выборе схемы генератора следует всячески избегать чертежей , дающих жесткий спектр тока. В качестве того, что НЕ нужно выбирать приведем популярную схему на тиристорном ключе.

Устройство тигельной печи

Внутри находится плавильный тигель со сливным носком (“воротником “). По внешним бокам конструкции, в вертикальном положении расположен индуктор. Далее идет слой тепловой изоляции , а вверху располагается крышка. С одной из внешних сторон возможно наличие подвода тока и охлаждающей воды . Снизу находится устройство для сигнализации износа тигля.

Плавильный тигель является одной из самых важных составляющих агрегата, он в огромной степени определяет её эксплуатационную надежность. Поэтому к тиглю и к другим используемым материалам предъявляются очень жесткие требования.

Как сделать индукционную печь

Сначала нужно собрать генератор для индуктора. Здесь вам понадобится схема К174ХА11. Трансформатор должен быть намотан на мини-кольцо с диаметром 2 сантиметра. Вся обмотка выполняется проводом с диаметром 0,4 сантиметра и должна составлять 30 витков. Для первичной обмотки характерно наличие ровно 22 витков провода с диаметром 1 миллиметр , а во вторичной должно содержаться всего 2-3 витка такого же провода, но уже сложенного в четыре раза. Индуктор надо сделать из 3 мм. проволоки с диаметром в 11 мм. Должно быть ровно 6 витков. Чтобы настроить резонанс, лучше всего установить обычный или мини светодиод .

Если вы хотите плавить металл и придавать ему различную форму, вам понадобится печь, способная разогреться до достаточно высокой температуры, чтобы расплавить металл. Можно купить готовую печь или сделать ее самостоятельно из герметичного ведра для мусора. Для начала обрежьте ведро, чтобы оно имело подходящие размеры, и застелите внутреннюю поверхность термостойким изоляционным материалом. Затем покройте крышку теплоизоляцией и плотно приладьте ее, чтобы она удерживала тепло и избыточное давление. Наконец, установите нагревательный элемент, и вы сможете плавить металл!

Шаги

Часть 1

Обрежьте с помощью угловой шлифовальной машины стальное мусорное ведро так, чтобы его высота составляла 45 сантиметров. Найдите стальное ведро для мусора высотой хотя бы 45 сантиметров и диаметром не меньше 40 сантиметров. Если ведро выше 45 сантиметров, поставьте на угловую шлифовальную машину круг для резки металла и включите ее. Осторожно обрежьте верхнюю кромку ведра до нужной высоты.

• При работе с угловой шлифовальной машиной наденьте защитные очки, чтобы прикрыть глаза от металлической стружки.
• Будьте осторожны и не порежьтесь об острые обрезанные края мусорного ведра.
• Если у вас нет угловой шлифовальной машины или вы хотите сделать меньшую печь, можно использовать стальное ведро объемом 10 литров и высотой около 30 сантиметров.

1. Просверлите в боковой стенке мусорного ведра отверстие на расстоянии 10 сантиметров от дна. Прикрепите к дрели кольцевую пилу диаметром 2,5 сантиметра и плотно зажмите ее. Отметьте место отверстия сбоку ведра примерно на 10 сантиметров выше дна. Просверлите боковую стенку ведра насквозь.

   • Через боковое отверстие в печь будет поступать воздух или другой газ.
   • Не делайте отверстие возле самого дна, иначе оно может забиться, если в печи разольется жидкость.

2. Выстелите внутреннюю поверхность ведра слоем ваты из керамического волокна толщиной 5 сантиметров. Вата из керамического волокна обладает теплоизоляционными и огнеупорными свойствами и хорошо подходит для самодельных печей. С помощью универсального ножа вырежьте круглый кусок ваты из керамического волокна такого же диаметра, что и дно мусорного ведра. Протолкните этот кусок в ведро и плотно прижмите его ко дну. После этого плотно оберните ватой внутреннюю сторону боковых стенок мусорного ведра.

   • Вату из керамического волокна можно приобрести в магазине хозяйственных товаров или заказать через интернет.
   • При контакте с кожей вата из керамического волокна может вызвать раздражение. Чтобы избежать этого, наденьте одежду с длинными рукавами и рабочие перчатки.

   Предупреждение: при разрезании ваты из керамического волокна выделяется пыль, которая может нанести вред, если попадет в легкие, поэтому обязательно наденьте респиратор.

   Вырежьте вату в том месте, где она закрывает отверстие в мусорном ведре. Найдите отверстие, которое вы проделали в стенке мусорного ведра, и вырежьте в этом месте вату универсальным ножом. Для этого пройдитесь ножом вдоль края отверстия. После того как вы вырежете вату по всей окружности, вытяните ее из отверстия.

   Распылите на вату отвердитель и подождите 24 часа. Отвердитель представляет собой химическое соединение, которое активирует частицы керамической ваты, в результате чего она становится тверже и сохраняет свою форму. Залейте отвердитель в бутылку с распылителем и нанесите его на всю поверхность ваты. Подождите хотя бы 24 часа, пока отвердитель застынет на воздухе и укрепит слой ваты.

   • Отвердитель можно заказать в интернете.
   • Пометьте бутылку, которую вы использовали для отвердителя, чтобы не спутать ее с другими бутылками.
   • Некоторые виды керамической ваты уже обработаны отвердителем и начинают затвердевать на воздухе. Проверьте, нет ли на упаковке ваты каких-либо указаний насчет этого.

3. Нанесите на поверхность ваты печной цемент и дайте ему полностью затвердеть. Перемешайте печной цемент палочкой, чтобы получить однородную смесь. После этого нанесите цемент на поверхность ваты с помощью кисти для краски с 5-сантиметровой щетиной. Необходимо покрыть всю поверхность, чтобы из печи не выходило тепло. Подождите хотя бы 24 часа, чтобы цемент застыл, прежде чем использовать печь.

   • Уже разведенный печной цемент можно приобрести в магазине хозяйственных товаров или заказать через интернет.
   • Можно обойтись и без печного цемента, однако он поможет продлить срок службы печи и получить гладкую чистую поверхность.

   Часть 2

   Теплоизоляция крышки

   1. Просверлите вентиляционное отверстие диаметром 5 сантиметров в крышке мусорного ведра. Возьмите крышку к тому ведру, которое вы использовали для корпуса печи. Прикрепите к дрели кольцевую пилу диаметром 5 сантиметров и плотно зажмите ее. Просверлите в крышке вентиляционное отверстие в 7,5–10 сантиметрах в стороне от ручки.

      • Используйте кольцевую пилу, предназначенную для сверления металла, чтобы не повредить инструмент.
      • Ни в коем случае не используйте крышку, в которой нет вентиляционного отверстия, иначе возросшее давление внутри печи может привести к ее взрыву и разрушению.

   2. Заполните нижнюю часть крышки 5-сантиметровым слоем керамической ваты. Вырежьте круглый кусок ваты из керамического волокна диаметром на 2,5–5 сантиметров больше нижней стороны крышки. Вдавите вату в дно крышки, чтобы она прижалась к бокам и крепко держалась на месте. Продолжайте добавлять слои керамической ваты, пока ее толщина не достигнет 5 сантиметров, чтобы обеспечить максимальную термостойкость.

      • При работе с керамической ватой наденьте одежду с длинными рукавами и респиратор N95 или более высокой степени защиты, чтобы предотвратить раздражение и зуд.
      • Обязательно изучите этикетку на керамической вате и соблюдайте все рекомендованные меры предосторожности.
      • Если керамическая вата не пристает к дну крышки, можно предварительно напылить на него термостойкий клей. Термостойкий клей можно приобрести в магазине хозяйственных товаров или заказать через интернет.

   3. Вырежьте вату там, где она закрывает отверстие в крышке. Переверните крышку ручкой кверху и найдите отверстие, которое вы просверлили в ней. Просуньте универсальный нож вдоль края отверстия и проткните им слой ваты. Разрежьте вату вдоль края отверстия и достаньте вырезанный кусок.

      • Отверстие в крышке не должно быть закрыто ватой, иначе в печи не будет нужной вентиляции.

      Совет: если вам сложно вырезать вату в отверстии с помощью универсального ножа, попробуйте использовать зазубренный нож для хлеба - возможно, им легче будет разрезать вату.

   4. Нанесите на вату отвердитель и оставьте его застывать на 24 часа. Залейте отвердитель в бутылку с распылителем и нанесите его прямо на керамическую вату на дне крышки. Покройте отвердителем всю поверхность ваты, чтобы она как следует затвердела. После того как вы нанесете отвердитель на вату, оставьте крышку хотя бы на 24 часа в хорошо проветриваемом месте, чтобы он застыл.

      • Если у вас нет под рукой бутылки с распылителем, можно нанести отвердитель с помощью кисти для краски.

   5. Нанесите печной цемент на всю поверхность ваты для лучшей теплоизоляции. Перемешайте печной цемент палочкой, чтобы получилась однородная смесь. С помощью 5-сантиметровой кисти нанесите цемент на внешнюю поверхность ваты. Разровняйте цемент кистью и оставьте его хотя бы на 24 часа, чтобы он застыл.

      • Прежде чем наносить цемент, подложите под крышку лист картона или салфетки, чтобы не испачкать рабочую поверхность.

   Часть 3

   Нагревательный элемент

   1. Проденьте через отверстие в стенке печи стальную трубу или форсунку. Тип трубы зависит от того, что вы собираетесь использовать в качестве источника тепла. Если вы хотите разогревать печь древесным углем, пропустите через отверстие стальную трубу длиной 30 сантиметров и диаметром 2,5 сантиметра. При этом труба должна выступать из внутренней стенки печи хотя бы на 3 сантиметра. Если вы собираетесь использовать пропан, поместите горелку внутрь печи и пропустите конец клапана через боковое отверстие. Расположите конец горелки внутри печи так, чтобы он был направлен от центра.

      • Пропановую горелку для печей можно заказать через интернет.
      • Не используйте для пропана обычную стальную трубу, так как в этом случае вам будет сложно контролировать пламя.
   2. • К печи можно подсоединить любой баллон с пропаном, однако учтите, что в небольших баллонах быстрее закончится газ.

   3. Разогрейте печь. Если вы используете древесный уголь, заполните дно печи на 5–8 сантиметров брикетами и подожгите их с помощью зажигалки. Включите воздуходувку на минимальной мощности, чтобы печь разогревалась. Если вы используете пропан, откройте вентили на баллоне и горелке. Просуньте зажигалку в середину печи и подожгите пропан. Накройте печь крышкой, чтобы из нее не выходило тепло.

      • Регулируйте интенсивность пламени с помощью вентилей на баллоне с пропаном и горелке.
      • Пламя может выходить из вентиляционного отверстия в крышке, поэтому будьте осторожны.
      • Как правило, печи на угле могут разогреваться примерно до 650 °C, в то время как при использовании пропана температура может достигать 1250 °C.

   4. Расплавьте металл в тигле. Тигель представляет собой металлическую емкость внутри печи, в которой находится расплавленный металл. Положите в тигель металл, который вы хотите расплавить, и поместите его в центр печи с помощью жаростойких щипцов. Подождите, пока печь разогреет тигель и расплавит металл, а затем достаньте его щипцами, чтобы залить в форму.

      • С помощью подобной печи можно расплавить легкоплавкие металлы, например алюминий или латунь.

Алюминиевые сплавы обладают невысокой температурой плавления и хорошей обрабатываемостью деталей. А в хозяйстве всегда найдётся много алюминиевого лома.

Поэтому алюминий часто плавят в домашних условиях для замены нестандартных или мелких частей механизмов: отливают болванку, а после обрабатывают её на токарном станке. Иногда из алюминия своими руками изготавливают сувениры и небольшие предметы интерьера.

Устройство плавильной печи

Самодельные печи для плавки алюминия состоят из корпуса — металлического цилиндра (2), облицованного огнеупором (шамотом с песком или бетоном). Внутри шахты находится древесный уголь (8) , служащий топливом. В него устанавливается тигель (3) — ёмкость, в которой будет плавиться металл. Тиглем может быть толстая консервная банка, чайник или любая ёмкость из нержавеющей стали.

В нижней части шахты (6) сделано отверстие для нагнетания воздуха (7) через решетчатое основание (4) , что позволяет поддерживать горение и регулировать температуру в печи.

В качестве нагнетателя применяют фен или трубу пылесоса. Заслонка (5) необходима для отведения излишнего воздуха.

Для печей ёмкостью несколько десятков килограммов нужна крышка (1) для быстрого и равномерного прогревания металла. В маленьких печах можно обойтись без неё.

Элементы печи не должны деформироваться и плавиться при нагреве. Поэтому использование алюминиевых корпусов, трубок и тиглей недопустимо. Лучше всего для постройки конструкции взять стальные или чугунные детали.

Справка. В качестве топлива для плавки алюминия используют также природный газ или электроэнергию .

Как сделать печь для плавки металла?

Создание небольшого агрегата, позволяющего расплавить несколько килограмм алюминиевого лома — задача несложная. Для выкладки печи на садовом участке потребуются следующие материалы :

• красные кирпичи — 20—25 шт. ;
• высокая консервная банка — 1 шт. ;
• гриль-решётка — 1 шт. ;
• сушильный фен — 1 шт. ;
• кусок трубы , по диаметру подходящий к выходному отверстию фена — 1 шт. ;
• моток изоленты ;
• отрезок стальной проволоки длиной 30—50 см ;
• уголь для розжига (количество зависит от того, сколько алюминия нужно расплавить).

Кирпичи будут являться одновременно и корпусом, и огнеупорным покрытием печи, консервная банка выполнит роль тигля. В верхней части банки делаются два отверстия напротив друг друга, и через них продевается проволока . За неё можно будет поднять и вытащить тигель с расплавом из печи. Воздух будет подаваться от включённого в режиме холодного воздуха фена. К выходному отверстию фена необходимо скотчем или изолентой примотать кусок трубы — это и будет воздухопровод.

Такая простая схема печи удобна тем, что инструментов для её создания фактически не требуется, все выполняется руками.

Важно! Не использовать для печи элементы с цинковым покрытием , т. к. при плавке алюминия будут выделяться токсичные пары цинка.

План установки кирпичного колодца

1. Выкладывается один ряд кирпичей в виде прямоугольного колодца . Внутренние габариты отверстия должны составлять примерно длину и ширину одного кирпича . На одной из сторон два кирпича выкладываются так, чтобы образовать коридор для воздуховода. Ширина коридора равна диаметру трубки для подачи воздуха.
2. На выложенный ряд устанавливается решётка . Вместо решётки от гриля можно использовать любую металлическую крышку или пластину с отверстиями для подачи воздуха.
3. На решётку выкладывается второй ряд кирпичей, уже без зазора для воздуховода.

Фото 1. Законченный кирпичный колодец для плавильной печи. Края усилены металлическими полосами, видно отверстие воздуховода.

1. Создаётся воздуховод . К фену скотчем или изолентой приматывается кусок трубы . Для обеспечения прочности конструкции место соединения оборачивается плотной бумагой , а потом соединяется клейкой лентой . Изолента — более эластичный материал по сравнению со скотчем, поэтому работать с ней удобнее. Также скотчем на фене фиксируется кнопка подачи холодного воздуха. Готовый механизм подводится к нижнему ряду кирпичей.
2. В печной колодец на решётку насыпается и растапливается уголь для розжига. Включается фен, который активизирует процесс горения.

Совет. Интенсивность подачи воздуха можно регулировать, изменяя режим работы фена , а также расстояние между трубой и окном для воздуховода.

1. Консервная банка устанавливается на верхний ряд кирпичей за продетую в неё проволоку. Подобно котелку над костром, она висит над решёткой.
2. После растопки печи и установки тигля третьим рядом кладутся ещё два кирпича так, чтобы из прямоугольного отверстия получить квадратное. Это зафиксирует банку внутри корпуса и быстрее разогреет печное пространство.

После разогрева банки в неё можно загружать лом для переплава. Признаком прогрева банки служит её покраснение.

Принцип устройства и работы такой печи очень прост и не вызывает трудностей. Однако всегда стоит помнить о технике безопасности :

• работать в огнеупорных перчатках;
• избегать попадания воды в расплав;
• не использовать материалы, содержащие токсичные вещества.

Вам также будет интересно:

Конструкция из двух банок

Другой разновидностью самодельной печи для плавки алюминия является конструкция из двух больших банок . Одна из них служит корпусом , в котором вырезается отверстие для подачи воздуха, а дно второй банки с отверстиями служит рассекателем .

Внутрь банок устанавливается тигель.

Такой аппарат очень компактен , и небольшие объёмы металла можно плавить даже в проветриваемом гараже. Однако конструкция не отличается устойчивостью и огнеупорностью , и прослужит лишь несколько циклов.

Возможные проблемы и их решение

Небрежно собранный аппарат приводит к неэффективной работе печи и делает её опасной для использования. Вот несколько моментов, на которые следует обратить внимание:

• Щели и зазоры в кирпичном корпусе. Их могут образовывать сколы на кирпичах или неплотное прилегание огнеупоров друг к другу. Зазоры снижают КПД топлива, уменьшают интенсивность и температуру горения. Алюминий в тигле может просто не расплавиться.

Поэтому после выкладывания каждого ряда проводится визуальная проверка на наличие отверстий. Дыры замазываются песчано-глинистой смесью или закрываются огнеупорным материалом .

​

Бетонный раствор рекомендуется использовать лишь в случае стационарного агрегата, который не планируется разбирать. Но не следует использовать асбестовые листы и крошку в местах нагрева печи, т. к. этот материал является канцерогеном.

• Нарушение горизонтального уровня постройки. Перекос снижает устойчивость конструкции и создаёт условия для неравномерного распределения угля. Как следствие — неравномерный прогрев тигля и металла в нём.

Выкладка каждого, особенно нижнего ряда кирпичей контролируется уровнем . Также горизонтальность можно проверить, поставив на решётку банку с водой . На ровной поверхности верхняя кромка воды будет параллельна краю банки.

Плавка металла методом индукции широко применяется в разных отраслях: металлургии, машиностроении, ювелирном деле. Простую печь индукционного типа для плавки металла в домашних условиях можно собрать своими руками.

Нагрев и плавка металлов в индукционных печах происходят за счет внутреннего нагрева и изменения кристаллической решетки металла при прохождении через них высокочастотных вихревых токов. В основе этого процесса лежит явление резонанса, при котором вихревые токи имеют максимальное значение.

Чтобы вызвать протекание вихревых токов через расплавляемый металл, его помещают в зону действия электромагнитного поля индуктора - катушки. Она может иметь форму спирали, восьмерки или трилистника. Форма индуктора зависит от размеров и формы нагреваемой заготовки.

Катушка индуктора подключается к источнику переменного тока. В производственных плавильных печах используют токи промышленной частоты 50 Гц, для плавки небольших объемов металлов в ювелирном деле используют высокочастотные генераторы, как более эффективные.

Виды

Вихревые токи замыкаются по контуру, ограниченному магнитным полем индуктора. Поэтому нагрев токопроводящих элементов возможен как внутри катушки, так и с внешней ее стороны.

Поэтому индукционные печи бывают двух типов:
• канальные, в которых емкостью для плавки металлов являются каналы, расположенные вокруг индуктора, а внутри него расположен сердечник;
• тигельные, в них используется специальная емкость - тигель, выполненный из жаропрочного материала, обычно съемный.

Канальная печь слишком габаритная и рассчитана на промышленные объемы плавки металлов. Её используют при выплавке чугуна, алюминия и других цветных металлов.
Тигельная печь довольно компактна, ей пользуются ювелиры, радиолюбители, такую печь можно собрать своими руками и применять в домашних условиях.

Устройство

Самодельная печь для плавки металлов имеет довольно простую конструкцию и состоит из трех основных блоков, помещенных в общий корпус:
• генератор переменного тока высокой частоты;
• индуктор - спиралевидная обмотка из медной проволоки или трубки, выполненная своими руками;
• тигель.

Тигель помещают в индуктор, концы обмотки подключают к источнику тока. При протекании тока по обмотке вокруг нее возникает электромагнитное поле с переменным вектором. В магнитном поле возникают вихревые токи, направленные перпендикулярно его вектору и проходящие по замкнутому контуру внутри обмотки. Они проходят через металл, положенный в тигель, при этом нагревая его до температуры плавления.

Достоинства индукционной печи:

• быстрый и равномерный нагрев металла сразу после включения установки;
• направленность нагрева - греется только металл, а не вся установка;
• высокая скорость плавления и однородность расплава;
• отсутствует испарение легирующих компонентов металла;
• установка экологически чиста и безопасна.

В качестве генератора индукционной печи для плавки металла может быть использован сварочный инвертор. Также можно собрать генератор по представленным ниже схемам своими руками.

Печь для плавки металла на сварочном инверторе

Эта конструкция отличается простотой и безопасностью, так как все инверторы оборудованы внутренними защитами от перегрузок. Вся сборка печи в этом случае сводится к изготовлению своими руками индуктора.

Выполняют его обычно в форме спирали из медной тонкостенной трубки диаметром 8-10 мм. Ее сгибают по шаблону нужного диаметра, располагая витки на расстоянии 5-8 мм. Количество витков - от 7 до 12, в зависимости от диаметра и характеристик инвертора. Общее сопротивление индуктора должно быть таким, чтобы не вызывать перегрузки по току в инверторе, иначе он будет отключаться внутренней защитой.

Индуктор можно закрепить в корпусе из графита или текстолита и установить внутрь тигель. Можно просто поставить индуктор на термостойкую поверхность. Корпус не должен проводить ток, иначе замыкание вихревых токов будет проходить через него, и мощность установки снизится. По этой же причине не рекомендуется располагать в зоне плавления посторонние предметы.