Плавильная печь своими руками. Самодельная электропечь для плавки металлов Мини плавильная печь для алюминия своими руками

Самодельная плавильная печь может быть изготовлена из графита, цемента, слюды или кафельной плитки. Размеры печи зависят от мощности электропитания и напряжения трансформатора на выходе.

Самодельная плавильная печь нагревается постепенно, но достигает значительного нагрева. Для данной конструкции надо устанавливать на электроды напряжение в 25 В. Если в конструкции будет использоваться промышленный трансформатор, то расстояние между электродами должно составлять 160-180 мм.

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.

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.

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.

Вернуться к оглавлению

Как изготовить трансформатор?

Если вы не сможете купить трансформатор, обладающий достаточно высокой мощностью, его можно изготовить из нескольких однотипных трансформаторов с более низкой мощностью. Они должны быть рассчитаны на одинаковую величину напряжения в сети.

С этой целью необходимо соединить параллельно выходные обмотки этих трансформаторов.

Можно изготовить . Для этого надо приготовить Г-образные металлические пластины, имеющие внутреннее сечение 60х32 мм. Сетевая обмотка такого трансформатора выполняется из эмалированного провода с сечением в 1 мм. Она должна иметь 620 витков. При этом понижающая обмотка выполняется из провода, имеющего прямоугольное сечение размерами 4,2х2,8 мм. Она должна иметь 70 витков.

После монтажа печи ее подключают к трансформатору при помощи медного провода, имеющего толщину в 7-8 мм. Провод должен иметь наружную изоляцию, для того чтобы в процессе работы печи не произошло короткого замыкания.

Когда печь будет полностью готова к работе, ее надо хорошо прогреть. При этом должны выгореть органические вещества в составе конструкции. Во время этой процедуры помещение должно хорошо проветриваться.

Устройство будет работать без копоти. После этого проводят проверку работы печи. Если все работает нормально, то можно приступать к эксплуатации прибора.

Вернуться к оглавлению

Как выполняют плавку металла в печи?

Плавку металла выполняют следующим образом. При помощи маленькой лопатки (в центре печки) в графитовом порошке надо сделать небольшую лунку, положить туда металлический лом и закапать его.

Если куски металла, подлежащего плавке, имеют различные размеры, то прежде всего укладывают большой кусок. После того как он расплавится, кладут мелкие кусочки.

Для того чтобы проверить, расплавился ли уже металл, можно немного покачать агрегат. Если порошок будет колыхаться, значит, металл расплавился.

После этого надо подождать, когда заготовка остынет, затем перевернуть ее на другую сторону и опять расплавить.

Такую процедуру нужно повторять несколько раз, до тех пор, пока металл не примет форму шара. В этом случае считается, что плавка металла выполнена качественно.

Если необходимо расплавить опилки или металлическую стружку недорогих металлов, надо засыпать их в лунку порошка и выполнять обычную плавку.

Более дорогие или драгоценные металлы надо положить в стеклянную ампулу из-под лекарственных препаратов и плавить вместе с этой ампулой. При этом на поверхности расплавленного металла образуется пленка из стекла, которую легко можно удалить, поместив его в воду.

Металлы, которые плавятся легко, нужно класть в железную посуду. Если нужно выполнить сплав различных металлов, то в печь кладут сначала металл, который хуже плавится. После того как он расплавится, добавляют легкоплавкий. Например, для получения сплава меди с оловом надо сначала поместить в порошок медь, а потом — олово. Для получения сплава меди и алюминия плавят сначала медь, а потом — алюминий.

В данном устройстве можно плавить такие металлы, как олово, железо, медь, алюминий, никель, серебро, золото. После плавки металла его подвергают ковке. Его куют на наковальне при помощи молотка. При этом надо часто раскалять заготовку на огне докрасна, а затем снова ковать молотком. После этого металл помещают в холодную воду, а затем снова обрабатывают молотком, пока заготовка не приобретет необходимые размеры.

Ни в коем случае нельзя расплавлять такие металлы, как свинец, магний, цинк, кадмий, мельхиор, так как, выгорая, они образуют очень токсичный желтый дым, который губительно действует на здоровье человека. Нельзя плавить серебряные контакты от реле и других приспособлений, потому что они содержат до 50% кадмия.

Сейчас печи с индукционной системой повсеместно используются в процессе плавки металлов. Ток, производимый в поле индуктора, способствует нагреву вещества, и эта особенность таких устройств является не только основной, но и важнейшей. Обработка приводит к тому, что вещество претерпевает несколько превращений. Первым этапом преобразования является электромагнитная стадия, после нее электрическая, а потом и тепловая. Температура, которую выделяет печка, применяется практически без остатка, поэтому такое решение является самым лучшим среди всех прочих. Многих может заинтересовать печь изготовленная. Далее будет рассказано о возможностях реализации подобного решения.

Типы печей для плавки металлов

Этот вид оборудования можно условно разделить на основные категории. У первой в качестве основания выступает сердечный канал, а металл размещается в таких печах кольцевым способом вокруг индуктора. У второй категории нет такого элемента. Этот вид имеет название тигля, и металл тут размещается внутри самого индуктора. Замкнутый сердечник в этом случае использовать технически невозможно.

Базовые принципы

Плавильная печь в данном случае работает на базе явления магнитной индукции. И тут имеется несколько компонентов. Индуктор - это важнейшая составляющая этого приспособления. Он представляет собой катушку, проводниками в которой служат не обычные провода, а медные трубки. Это требование выставляет сама конструкция плавильных печей. Ток, который проходит в индукторе, порождает магнитное поле, оказывающее воздействие на тигель, внутри которого расположен металл. В этом случае на материал возложена роль вторичной трансформаторной обмотки, то есть сквозь него проходит ток, нагревающий его. Так и осуществляется плавление, даже если сделана индукционная печь своими руками. Как построить такой тип печи и увеличить ее эффективность? Это важный вопрос, на который есть ответ. Использование токов повышенной частоты позволяет заметно увеличить степень эффективности оборудования. Для этого уместно использовать специальные блоки питания.

Особенности индукционных печей

Этот тип оборудования обладает определенными характерными чертами, которые являются как преимуществами, так и недостатками.

Так как распределение металла должно быть равномерным, полученный материал характеризуется хорошей однородной массой. Этот тип печи работает за счет транспортировки энергии по зонам, при этом представлена и функция фокусировки энергии. Для использования доступны такие параметры, как емкость, рабочая частота и способ футеровки, а также регуляция температуры, при которой происходит плавление металла, что заметно облегчает рабочий процесс. Имеющийся технологический потенциал печи создает высокий темп плавки, устройства являются экологически чистыми, совершенно безопасными для человека и готовыми к работе в любой момент.

Самым заметным недостатком такого оборудования является сложность его чистки. Так как нагревание шлака происходит исключительно за счет тепла, выделяемого металлом, этой температуры не хватает для обеспечения его полноценного использования. Высокая разница в температуре металла и шлака не позволяет делать процесс удаления отходов максимально простым. В качестве еще одного недостатка принято выделять зазор, из-за которого требуется всегда уменьшать толщину футеровки. Из-за таких действий спустя некоторое время она может оказаться неисправной.

Использование индукционных печей в промышленных масштабах

В промышленности чаще всего встречаются тигельные и канальные индукционные печи. В первых осуществляется плавка любых металлов в произвольных количествах. Емкости для металла в таких вариантах способны умещать до нескольких тонн металла. Конечно, индукционные плавильные печи своими руками в данном случае сделать невозможно. Канальные печи предназначены для выплавки цветных металлов разных видов, а также чугуна.

Этой темой часто интересуются любители радио-проектирования и радио-технологий. Сейчас становится понятно, что создавать индукционные печи своими руками - это вполне реально, а сделать это удавалось очень многим. Однако для создания подобного оборудования требуется воплотить в жизнь действие электрической схемы, которая содержала бы прописанные действия самой печи. Подобные решения требуют привлечения способных производить волновые колебания. Простая индукционная печь своими руками по схеме может быть построена с использованием четырех электронных ламп в комбинации с одной неоновой, подающей сигнал о том, что система готова к работе.

В данном случае ручка конденсатора переменного тока размещается не внутри прибора. Благодаря этому может быть создана индукционная печь своими руками. Схема прибора подробно описывает расположение каждого отдельного элемента. Убедиться в том, что устройство получилось достаточно мощным, можно, если воспользоваться отверткой, которая должна доходить до раскаленного состояния буквально за несколько секунд.

Особенности

Если вами создается индукционная печь своими руками, принцип работы и сборка которой изучается и производится по соответствующей схеме, вам стоит знать, что на скорость плавления в данном случае может повлиять один или несколько факторов, перечисленных далее:

Импульсная частота;

Гистерезисные потери;

Генераторная мощность;

Период выхода тепла наружу;

Потери, связанные с возникновением вихревых токов.

Если вами собирается печь индукционная своими руками, то при использовании ламп требуется помнить, что их мощность должна распределяться так, чтобы четырех штук было достаточно. При использовании выпрямителя получится сеть примерно в 220 В.

Бытовое применение печей

В быту такие устройства используются достаточно редко, хотя подобные технологии можно встретить в отопительных системах. Их можно увидеть в форме микроволновых духовок и В среде новых технологий данная разработка нашла широкое применение. К примеру, использование вихревых индукционных токов в индукционных плитах позволяет готовить огромное разнообразие блюд. Так как для разогрева им требуется очень мало времени, конфорку нельзя включить, если на ней ничего не стоит. Однако для использования таких особых и полезных плит требуется специальная посуда.

Процесс сборки

Индукционная своими руками состоит из индуктора, который представляет собой соленоид, произведенный из водоохлаждаемой медной трубки и тигля, который может быть изготовлен из керамических материалов, а иногда из стали, графита и прочих. В таком устройстве можно выплавлять чугун, сталь, драгоценные металлы, алюминий, медь, магний. Индукционные печи своими руками изготавливаются с емкостью тигля от пары килограмм до нескольких тонн. Они могут быть вакуумными, газонаполненными, открытыми и компрессорными. Питаются печи токами высокой, средней и низкой частоты.

Итак, если вас интересует индукционная печь своими руками, схема предполагает использование таких основных узлов: плавильной ванны и индукционной единицы, в которую включаются подовый камень, индуктор и магнитный сердечник. Канальная печь отличается от тигельной тем, что электромагнитная энергия преобразуется в тепловую в канале тепловыделения, в котором постоянно должно быть электропроводящее тело. Чтобы произвести первичный пуск канальной печи, в нее заливают расплавленный металл либо вставляют шаблон из материала, способного расправиться в печи. Когда плавка завершается, металл сливается не полностью, а остается «болото», предназначенное для заполнения канала тепловыделения для пуска в будущем. Если собирается печь индукционная своими руками, то для облегчения замены подового камня для оборудования он делается отъемным.

Компоненты печи

Итак, если вас интересует индукционная мини-печь своими руками, то важно знать, что ее главным элементом является нагревательная катушка. В случае самодельного варианта достаточно использовать индуктор, выполненный из голой медной трубки, диаметр которой составляет 10 мм. Для индуктора используется внутренний диаметр 80-150 мм, а количество витков - 8-10. Важно, чтобы витки не соприкасались, а расстояние между ними было 5-7 мм. Части индуктора не должны соприкасаться с его экраном, минимальный зазор должен быть 50 мм.

Если вами собирается печь индукционная своими руками, то вы должны знать, что в промышленных масштабах охлаждением индукторов занимается вода или антифриз. В случае малой мощности и непродолжительной работы создаваемого прибора можно обойтись и без охлаждения. Но при работе индуктор сильно нагревается, а окалина на меди может не просто резко снизить КПД устройства, но и привести к полной утрате его работоспособности. Самостоятельно невозможно сделать индуктор с охлаждением, поэтому потребуется его регулярная замена. Нельзя использовать принудительное воздушное охлаждение, так как корпус вентилятора, размещенного поблизости с катушкой, «притянет» к себе ЭМП, что приведет к перегреву и падению КПД печи.

Генератор

Когда собирается индукционная печь своими руками, схема предполагает использование такого важного элемента, как генератор переменного тока. Не стоит пытаться делать печь, если вы не владеете основами радиоэлектроники хотя бы на уровне среднеквалифицированного радиолюбителя. Выбор схемы генератора должен быть таким, чтобы он не давал жесткий спектр тока.

Использование индукционных печей

Данный тип оборудования получил широкое распространение в таких областях, как литейное производство, где металл уже прошел очистку и требуется придать ему какую-то конкретную форму. Так же можно получить некоторые сплавы. В ювелирном производстве они тоже получили распространение. Несложный принцип работы и возможность того, чтобы была собрана печь индукционная своими руками, позволяют повысить рентабельность ее использования. Для этой области можно использовать приборы с емкостью тигля до 5 килограмм. Для небольших производств такой вариант будет оптимальным.

В этой инструкции я расскажу вам, как я из кирпичей создал плавильную печь для термической обработки ножей.

Недавно я начал вникать в изготовление ножей, и часть процесса заключалась в термообработке металла. Я посмотрел разные инструкции как сделать плавильню, где для изготовления использовалась дрель с битой для сверления отверстий, но я решил сделать всё проще и менее затратно.

Для создания отверстия я использовал ножовку по металлу, отвёртку с плоским профилем и рашпиль. Для соединения кирпичей я использовал цемент для печей. Далее я понял, что в этом не было абсолютной необходимости, но для меня это стоило потраченных денег.

Шаг 1: Покупаем кирпичи

Вам нужно купить три жаропрочных кирпича (почему именно три вы узнаете позже). Они очень легко крошатся и ломаются, что делает работу с ними достаточно лёгкой.

Шаг 2: Размечаем окружности




Первое, что я сделал – положил один кирпич на другой и отметил их центр. Затем я поискал круглые объекты, которые можно использовать в качестве шаблона для разметки окружности. Мне отлоично подошла внутренняя стоона мотка изоленты и бита для создания отверстий на 5.5 см. Я уже говорил, что эта бита не понадобится для проекта и я использовал её лишь в качетсве шаблона для рисования окружности.

Вы можете поискать любую подручную круглую вещь, например стакан. Вам нужно получить большое отверстие с одной стооны и чуть более мелкое с другой – это приведёт к тому. Что отверстие будет конусообазным. Не нужно стараться сделать его идеальным – посто делайте все максимально точно.

Шаг 3: Соединяем окружности



Теперь я соединяю переднее отверстие с задним при помощи линейки. Результат вы видите на последней фотографии.

Шаг 4: Пропиливаем в кирпичах пазы



Теперь, при помощи ножовки, я делаю пропилы вдоль длины кирпича и расстояние между ними (на глаз) равно примерно 5-7 мм. Материал поддаётся очень легко и все пропилы можно сделать примерно за 5 минут, даже более того, это заняло настолько много времени, потому что я пилил аккуратно, стараясь максимально приблизиться к нарисованным радиусам. Я начинал пилить, затем проверял, насколько я близко подошел к линиям.

Еще раз повторюсь, что не обязательно всё делать идеально – вы можете слегка выйти за пределы линии, просто уделите этому процессу ваше внимание. Не забудьте одеть защитные очки, перчатки и респиратор, так как материал кирпича не очень полезен для здоровья, а распиловка производит очень мелкий порошой, который может попасть вам в легкие.

Шаг 5: Ломаем перегородки



Как только вы проделали все распилы, возьмите плоскую отвертку и вклинивайте её в пазы. Используйте её как клин, чтобы выломать нужные части. Кирпич не оказывает сопротивления и ломается очень легко.

Шаг 6: Формируем отверстия


Как только все большие перегородки выломаны, возьмите рашпиль и придайте отверстию более правильную форму. Для этого процесса вам скорее всего подойдёт и обычный круглый напильник. Не следует сильно давить на него, просто прикладывайте легкое равномерное давление. В качестве направляющих линий используйте окружности, которые вы ранее нарисовали на кирпичах.

Шаг 7: Дорабатываем отверстие



Далее я совместил кирпичи и посмотрел, какие зоны нужно доработать. Я старался, чтобы отверстие получилось максимально круглым, опять же. Я не старался сделать его идеальным. А просто скруглял его до приемлемой формы.

Шаг 8: Цемент для соединения кирпичей

Для соединения кирпичей я использовал печной цемент. В горне будет использоваться пропановая горелка, которая не превысит максимальный предел моего цемента, равный 1500 градусов Цельсия. Если вы будете соединять кирпичи подобным раствором, то почитайте инструкцию к нему.

Шаг 9: Нанесите цемент



Следуя инструкциям, нанесите цемент на соединения

Шаг 10: Соединяем кирпичи


Я нанес немного цемента также и на стороны кирпичей. Как только я соединил кирпичи вместе, то поставил сверху банку краски в качестве груза. По иснтрукции, цемент схватывается в течение одного часа.

Шаг 11: Запекаем цемент



По инструкции, после высыхания нужно запечь цемент при 260 градусах Цельсия. Я положил кирпичи в свой газовый гриль, включил горелку, дождался нужной температуры, включил вторую горелку и тоже немного подождал, а затем повторил всё с третьей горелкой. Датчик грила показывал 260 градусов, но кирпичи нагрелись всего до 150 градусов, поэтому я перенёс их прямо на огонь и с помощью лазерного термометра проверял, пока они не будут нагреты до нужной температуры. Как только датчик показал, что кирпичи нагрелич до 260 градусов, я выключил горелки и закрыл крышку гриля, оставив горн остывать до комнатной температуры.

Шаг 12: Сверлим отверстие в горне


Затем при помощи дрели с битой, диаметр которой равен диметру сопла пропановой горелки (1 см в моем случае), я просверлил отверстие под углом, на расстоянии примерно 3 см от края со стороны рта горна. Сопло горелки само по себе находится под углом. Так что возьмите это на заметку, когда будете сверлить отверстие – вам не понравится, если угол будет слишком большим или отверстие будет неудобным. Я поместил сопло горелки на кирпич, чтобы понять, какой угол будет идеальным в мом случае.

Шаг 13: Тестируем горн




Пришло время протестировать горн и вот где нам понадобится третий кирпич. Он помещается позади горна и действует в качестве регулятора. Мне еще нужно поэкспериментировать с этим процессом, но могу сказать, что если вы закрываете отверстие. То горн нагревается не очень сильно. Если же вы ставите кирпич под углом, давая воздуху проходить в горн, то горн нагревается сильнее. Также я обнаружил, что при разном расположении кирпича горн звучит по-разному. В закрытом видео звук не впечатляет вообще, но если слегка приоткрыть отверстие, то горн издаёт звук, похожий на рокот ракеты и чем круче звук, тем горячее горн.

Шаг 14: Послесловие




Я взял кусок мягкой стали, чтобы посмотреть, раскалится ли она до красна. На фотографиях вы видите, что я преуспел в этом деле. Я не знаю, сколько времени уходит на это, так как пробовал разные углы для третьего кирпича, но сталь раскалилась быстрее, чем я ожидал. На последней фотографии вы видите свечение после того, как я выключил горелку. Также я хочу заметить, что от сопла горелки зависит, насколько высокой будет температура в горне. Со своей мини печью из кирпича я успешно прокалил кусок стали и закалил нож.

Также у меня получилось создать технику Мокумэ-ганэ, объединив 8 кусков стали. В итоге я был очень доволен полученными результатами и в будущем я найду способ обернуть плавильню для алюминия своими руками в металл, чтобы повысить срок его жизни — кирпичи очень хрупкие и так и крошатся при любом сильном воздействии. Также важным будет заметить, что наружная поверхность кирпичей греется примерно до 120-190 градусов Цельия, поэтому не ставьте горн на воспламеняющиеся материалы. Также будет неплохо, если недалеко от горна будет находится огнетушитель.

Плавку металлов лучше всего производить на специальном оборудовании после соответствующей теоретической подготовки или же под руководством опытного литейщика - это, так сказать, идеальный вариант. В том случае, если вне пределов досягаемости находится и первое, и второе, и третье, а обстоятельства вынуждают вас стать литейщиком-любителем, можно попытаться самому построить плавильную печь. Талантливый ученый-металлург, Евгений Ярославович Хомутов, рекомендует изготовить кустарную высокотемпературную печь по собственной разработке.

Основой печной конструкции будет являться стандартная огнеупорная труба, входящая в комплект огнеупорной шамотной кладки. Длина трубы должна быть равна 300 мм. С обоих краев трубы сверлятся по два замковых отверстия для крепежа нихромовой нити, которая будет являться нагревательным элементом. Вычислить длину проволоки можно по формуле:

L=RxS/p ,

Где:
R - сопротивление нагревательного элемента, определяемое по закону Ома;
S - сечение нихромовой проволоки;
р - удельное сопротивление нихрома, равное 1,2;
L - искомая длина.

Проволока крепится в первом замке, затем берется кусок какого-либо шнура диаметром 1-2 мм, который будет служить в качестве "проводника" при намотке нихромовой проволоки, предохраняя витки нихрома от замыкания между собой. "Проводник" и нихромовая проволока плотно наматываются в виде спирали на трубу, второй конец проволоки крепится во втором замке, а вся намотанная спираль обмазывается "жидким стеклом" (конторским клеем).

Когда силикатный клей немного подсохнет, "проводник" удаляется, и на трубе останется одна лишь спираль из нихромовой нити, зафиксированная клеем. После полного высыхания "жидкого стекла" труба многослойно обматывается асбестом. Следующий этап постройки печи, будет, пожалуй, самым трудным - это сооружение датчика температуры. Дело в том, что широко применяемые в технике готовые термопары содержат в себе драгоценные металлы, и поэтому дорогостоящи. Евгений Ярославович предлагает схему изготовления самодельной термопары, изготовляемой из более дешевых материалов - хромелевой и алюмелевой проволок. Правда температурный порог работы такой термопары - немногим больше тысячи градусов, но для плавки золота и серебра такой температуры вполне достаточно. Два куска упомянутых проволок скручиваются друг с другом, длина скрутки должна быть 5- 10 мм. Для спайки проводов автор разработки предлагает довольно необычный метод: к одному свободному концу скрутки подсоединяется провод, идущий от латра (регулируемого трансформатора), регулятор латра ставится на нулевое деление, на какую-либо диэлектрическую поверхность насыпается смесь графитового порошка и буры в пропорции 5:1.

Второй провод от латра подносится к месту пайки, как показано на рисунке. Далее, по мнению автора, наступает самый "аккуратный" момент: на несколько секунд подается ток. Сигналом к окончанию операции пайки служит появление на месте контакта шарика расплава, состоящего из двух металлов. Рабочая часть термопары готова, остается вмонтировать ее в крышку печи, подсоединить к милливольтметру, рассчитанному на пятьсот милливольт и заново отградуировать шкалу, пользуясь, в качестве ориентира, точками плавления различных чистых металлов. Эта операция проводится уже в рабочей печи.

Датчик температур (слева): 1 - латр, 2 - первый контакт на зажиме, 3 - второй контакт от латра, 4,5 - алюмелевая и хромелевая проволоки, 6 - чашка из диэлектрика, 7 - смесь графита и буры, 8 - скрутка двух спаеваемых проводков.

Для завершения постройки печки остается сделать верхнюю крышку из шамотной глины и дно, или, как его называют, под, который изготавливается из шамотного кирпича. Вся печка в сборе будет выглядеть так, как показано на рис. Дополнительно печь можно обустроить смотровым окошком из кварцевого стекла.

Самодельная плавильная печь (справа): 1 - асбестовая термоизоляция, 2 - шамотная труба, 3 - нихромовая спираль, 4 - верхняя крышка, 5 - выходы нихромовой нити 6 - термопары 7 - милливольтметр 8 - под из шамотного кирпича.

Если шихта будет загружаться непосредственно в печь, а не в тигли, то внутреннюю поверхность печи следует промазать графитовой пастой, замешенной на "жидком стекле". Такой смазки хватает на несколько рабочих плавок. Следует заметить, что плавка и отливка металлов - один из наиболее опасных процессов, при котором несоблюдение правил безопасности может повлечь серьезные травмы. Выполнять плавку можно только на отлаженном оборудовании. Вся плавильная оснастка должна быть заранее подготовлена и разложена на удобных для работы участках.

Плавку следует проводить в защитных очках . Загружать шихту в горячий тигель нужно при помощи жестяного совочка, размеры которого позволяют безопасно проводить эту операцию. Для помешивания расплава и снятия шлака служит специальная графитовая или кварцевая мешалка, длина которой должна обеспечивать удобство работы и надежную защиту рук от ожогов. Особая осторожность требуется при разливе металла в изложницы. Кроме того, что необходим навык, нужно убедиться в правильности установки изложницы и степени ее смазки. Лишняя смазка может вызвать разбрызгивание металла. Чтобы предотвратить это, участок стола для отливки должен иметь бортик. Плавильщик обязан работать в защитном фартуке из кожи, брезента или войлока. Выбрасывать слитки из изложниц и охлаждать их следует в асбестовых рукавицах. Можно соорудить стационарную печь для выплавки металлов.

Для создания такой печи уместно будет воспользоваться опытом древних литейщиков: Металлурги начали с относительно простых приемов. Эти приемы использовались затем в течение ряда тысячелетий в большинстве районов Старого Света, а в некоторых используются вплоть до наших дней. Самые древние печи часто представляли собой простую яму, обложенную вертикально поставленными плитами. Плавильные печи, видимо, были довольно разнообразны, но реконструировать их очень и очень трудно. Дело в том, что каждое их этих устройств сооружалось преимущественно для одной-единственной плавки, а затем разваливалось, чтобы извлечь выплавленный металл. По этому вопросу археология может сказать нам не очень-то много. Гораздо больше материала дает этнография.

Вероятно, об одной из самых примитивных конструкций печей, которой пользовались зулусы, пишет Брайант: "...Мы расспрашивали пожилых туземцев, которые детьми должны были видеть этот процесс, однако о нем у них сохранились лишь очень смутные воспоминания. Плавку производили на особом месте, подальше от дома и кузницы. В земле выкапывали неглубокую яму, на ее дно укладывали глиняную чашу диаметром около 50 см, поверх чаши насыпали слой древесного угля, на уголь - слой железной руды, размельченной до размеров щебня. Руду и уголь засыпали слоями, пока не получалась достаточно высокая куча, которую закрывали последним верхним слоем древесного угля. Под нижний слой угля подкладывали конец сопла и начинали нагнетать воздух. Постепенно металл в руде плавился, стекал и собирался в чаше на дне ямы. Скопившиеся на поверхности металла шлак и окалину снимали; окалину переносили в другие формы, предварительно выкопанные в твердой земле.

Другим важнейшим компонентом плавки было, безусловно, топливо - древесный уголь. В полупустынных и пустынных районах добыча топлива представляла собой достаточно сложную проблему. Вот почему крупное металлургическое производство могло возникнуть только в областях с изобильной растительностью. Древесный уголь готовился специально - для него годилось далеко не всякое дерево, и это превращалось в весьма ответственную операцию. Ученик и преемник Аристотеля, выдающийся древнегреческий ученый-ботаник Феораст (370-285 годы до н. э.) посвятил древесному углю специальный раздел в своем фундаментальном "Исследовании о растениях": "Самые лучшие угли получаются из самых плотных пород, например... дуба и земляничного дерева. Угли из этих деревьев очень тверды: потому они горят очень долго и дают жару больше всех других углей. Поэтому ими пользуются в серебряных рудниках для переплавки руды... Дерево для углей должно быть сырым. Лучшие угли получаются из деревьев, когда они в самой поре, и особенно в том случае, если у них срезана верхушка: у таких деревьев плотность их, количество землистого вещества и влаги находится в равномерных соотношениях... Для обжигания углей выбирают и рубят поленья прямые и гладкие, потому что для обжига их надо уложить как можно плотнее. Когда вся "печка" кругом укрыта, дрова постепенно зажигают и помешивают их шестами".

Обращает на себя внимание тщательность, с которой написан отчет, и то, что особо подчеркнуто отсутствие мертвых деревьев среди срубленных. Вероятно, самые ранние печки были без принудительного дутья. Жар раздувался ветром, поэтому они, как правило, сооружались на вершинах гор. Сила дутья регулировалась каменными плитами, которыми загораживали или приоткрывали костер. Принудительное дутье являлось, конечно, шагом вперед в металлургической технике. Нагнетался воздух при помощи мехов, которые еще и сегодня можно встретить в деревенских кузнях. Они были самой разнообразной конструкции.

Один из видов таких мехов, применявшихся индийскими металлургами прошлого века, описан Джоном Перси: "Берут кожу козла или лани, которая снимается с животного таким образом, что надрезается лишь задняя часть ее. Отверстия, соответствующие ногам, зашиваются, а в отверстие шеи ввязывается бамбуковое сопло. Хвост разрезается вдоль, и только утлы этой прорези сшиваются; таким образом, получается довольно узкая и длинная щель, служащая для притока воздуха в мех. С наружной стороны к краям этой щели плотно прикрепляются бамбуковые трости, при помощи которых удобно раскрывать и закрывать их. Таким образом, щель эта выполняет роль клапана. Натирая кожу сильно маслом или кислым молоком, ей сообщают надлежащую мягкость. К каждой печи приспособляется по крайней мере два меха, которыми управляет один человек".

Советский археолог Я. И. Сунчугашев, работая на древних медеплавильнях Тувы, обнаружил печь оригинальной конструкции, относящуюся к раннему железному веку. Горшок со "слоеным пирогом" угля и руды ставился на каменную плиту. Под плитой плавильщики устраивали дополнительную топку, обеспечивавшую нагревание плиты. Туда же подводилось дутье. Вероятно, каждый раз разбиралась лишь верхняя часть печи: горшок раскалывался, и из него извлекался слиток черновой меди. Слиток этот всегда имел форму односторонней линзы, т. е. повторял форму горшка. Медь плавится при температуре 1083°С. Стало быть, чтобы получить слиток меди, плавильщику нужно было достичь, по крайней мере, этой температуры.

В опыте, проведенном, например, Когленом, такого слитка не получилось, потому что температура оказалась недостаточной. Медь скорее походила на губку. Металлургический горн изобрели много позднее - видимо, не ранее римского времени. Принцип металлургического предела здесь оставался тем же, но все сооружение каждый раз не разбиралось. Расплавленная медь либо выпускалась из пода печи, либо вынималась вместе со шлаком после остывания. Последний вариант горна был более примитивным. На тот случай, если у кустарного старателя в результате поисков где-нибудь на просторах Сибири возникает нужда выплавить черновую медь из найденных им медных руд, предлагаются следующие рекомендации того же автора вышеупомянутой книги. Медь легче всего выплавляется из окисленных рудных минералов, но залежи таковых, как правило, маломощны и встречаются довольно редко. Чаще всего встречаются сульфидные минералы меди, в которых находится много серы. Для получения черновой меди серу необходимо удалить.

Раскаленный углекислый газ, так успешно отнимавший у меди кислород в окисленных минералах, оказался бессильным отнять у нее серу в сульфидах. Возникла необходимость применения новых, более сложных приемов металлургического передела. Наибольшая трудность металлургического передела медных пиритов заключается в том, что медь и сера являются самыми близкими химическими родственниками. В природе почти нет реагентов, которые могли бы "привлечь" к себе серу больше, чем медь, и, соответственно, разъединить их. Вот почему процесс выплавки меди из халькопирита носит длительный характер. Чтобы выплавить медь из сернистых медных минералов, нужно было проделать не менее трех последовательных операций, каждая из которых преследовала одну и ту же цель: уменьшить в промежуточном продукте количество серы и увеличить содержание меди. К счастью для историков металлургии, в 1831 году в Индии была описана весьма примитивная плавка халькопирита, протекавшая несколько иначе. Руда обжигалась в небольшой куче, где горючим служил кизяк. Этот обжиг длился с вечера до утра, пока обожженная руда не становилась красного цвета. Вероятно, что это - наиболее древний вид подобного процесса и, кстати, самый консервативный, так как он широко использовался еще в начале нашего века даже в европейских странах, только величина обжигаемых куч руды стала больше. Черновая медь, получаемая таким путем, всегда содержала значительное количество примесей, и прежде всего - железо.

В прошлом и нынешнем веках черновая медь должна была еще пройти рафинирование, или очистку. Лет 100 назад черновую расплавленную медь для этого продували воздухом или кислородом для окисления. Затем ее "дразнили" деревянными жердями, чтобы медь закипела, а большинство примесей ушло в шлак. С дымом выходил избыток серы, а руда частично окислялась. Обжиг в огромных кучах продолжался много недель. В XIX-XX веках, например, на полный обжиг кучи затрачивали от полутора до трех месяцев. Лишь после этого обожженную руду плавили на "медный камень" - штейн. А третьей операцией была переплавка штейна без промежуточного обжига на черновую медь. В шихту плавки добавлялись флюсы (плавни) - известняк или кварцит - для лучшего шлакования примесей.

Определите необходимый размер вашей печи. Для литья небольших предметов весом менее 1-2 килограмм, таких как ручная печать и т.п., достаточно будет 30-сантиметровой (12 дюймов) плавильной камеры с тиглем вместимостью 1 литр.

Подберите материалы, которые выдержат температуры, создаваемые в вашей печи. В нашем примере в качестве топлива мы используем древесный уголь, поскольку он доступен и недорог. Температура его горения (теплотворность) в потоке воздуха составляет около 1250 градусов Цельсия. В то же время температура горения каменного угля в воздушном потоке превышает 1650 градусов Цельсия, так что древесный уголь более пригоден в качестве топлива для плавильной печи, собранной из легко доступных конструкционных материалов - ведь в пламени каменного угля, обдуваемого воздухом, расплавится даже сталь. Мы используем для изготовления плавильной камеры листовую оцинкованную сталь 14-го калибра.

Сделайте из вашего материала два цилиндра. На рисунке изображены цилиндры высотой около 30 сантиметров (12 дюймов), свернутые из листового материала, хотя алюминий вполне можно расплавить и в банках из-под краски или металлических ведрах для мусора. Но такие ненадежные емкости придут в негодность после нескольких плавок, поэтому лучше, приложив небольшие усилия, сделать более надежную емкость, которая выдержит запланированное вами число плавок.

  • Внутренний цилиндр должен быть достаточно большим, чтобы вместить ваш плавильный тигель, оставив при этом место для топлива вокруг тигля; также он должен быть достаточно глубоким, чтобы вы смогли накрыть этот цилиндр вместе с тиглем крышкой, как будет описано ниже. Для тигля диаметром 20 сантиметров (8 дюймов) понадобится камера диаметром 36 сантиметров (14 дюймов), а если глубина тигля также составляет 20 сантиметров (8 дюймов), то высота камеры должна быть не менее 30 сантиметров (12 дюймов).
  • Внешняя стенка камеры (больший цилиндр) предназначена для обеспечения дополнительной безопасности в случае расплавления внутренней стенки, а также для лучшей теплоизоляции внутренней камеры. Внешняя камера должна быть больше в диаметре на 10 см (4 дюйма), и по крайней мере на 5-10 см (несколько дюймов) выше, чем внутренняя. Согласно приведенной выше схеме, диаметр внешнего цилиндра составляет 41 см (16 дюймов), а его высота - 41-46 см (16-18 дюймов).

  • Прикрепите внешний цилиндр к металлическому дну. Это можно сделать путем сварки, или прикрутив шурупами. Если размер дна значительно превышает диаметр цилиндра, это сделает конструкцию более устойчивой и безопасной.

    Поставьте дно внешнего цилиндра на огнеупорные кирпичи, добившись как можно большей устойчивости. Эти термостойкие кирпичи будут поддерживать вашу печь во время плавки и термоизолируют ее раскаленное дно.

    Вставьте внутренний цилиндр во внешний, проследив, чтобы он поместился ровно посередине. Пространство между стенками цилиндров можно заполнить огнеупорным известковым раствором или сухим песком, что придаст конструкции бо льшую устойчивость; можно и просто зафиксировать цилиндры относительно друг друга металлическими клиньями.

    Просверлите или вырежьте во внешнем и внутреннем цилиндрах отверстие диаметром около 6 см (2 1/4 дюйма) вблизи дна под наклоном внутрь и вверх, так чтобы воздух свободно поступал к тиглю, обеспечивая горящее топливо кислородом.

    Отрежьте металлическую трубку диаметром 6 см и длиной полметра или более (подойдет тонкостенная металлическая трубка для проводов) - она послужит для подвода воздуха к плавильной камере; приварите ее к отверстию во внешнем цилиндре или прикрепите шурупами.

    Отрежьте круг листового металла, достаточно большой, чтобы он полностью закрывал камеру сверху. Вырежьте в этом круге отверстие размером 15X15 см (6X6 дюйма), которое будет служить для свободной циркуляции воздуха и для добавления металла в тигель; вырезанный фрагмент послужит в качестве крышки. Для удобства вы можете прикрепить крышку цепью к внешней стенке печи, а также приделать к крышке ручку.

    Изготовьте тигель (плавильный котел). Можно использовать подходящий по размерам металлический баллон от старого термоса, или котел из нержавеющей стали. Для того, чтобы можно было выливать расплавленный металл из тигля, прикрепите к нему стальную ручку, которая выступала бы сверху из плавильной камеры.

    Подсоедините воздуходувку к металлической трубке, встроенной ранее вблизи дна корпуса. Можно использовать старый фен или маломощную машинку для сдувания листьев, прикрепив их к трубке скотчем. Если же у вас нет ни фена, ни машинки, подойдет любое приспособление, которое обеспечит необходимый воздушный поток через трубку. При этом помните, что слишком сильный поток воздуха может привести к интенсивному и быстрому сгоранию угля, а недостаточный воздушный поток подавит горение и не обеспечит вам необходимую температуру.

    • mob_info