Как своими руками собрать индукционную печь для плавки металла в домашних условиях. Как сделать печь для плавки металла Печь плавить металл

Печь для плавки металлов в домашних условиях может использоваться также для быстрого нагрева металлических элементов, например, при их лужении или формовке. Характеристики работы представленных установок можно подогнать под конкретную задачу, меняя параметры индуктора и выходной сигнал генераторных установок - так можно добиться их максимальной эффективности.

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

принцип действия
Нагрев и плавка металлов в индукционных печах происходит за счет внутреннего нагрева и изменения кристаллической решетки металла при прохождении через нее 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. Ее используют при выплавке чугуна, алюминия и других цветных металлов. Тигельная печь достаточно компактная, ей пользуются ювелиры, радиолюбители, такую печь можно собрать своими руками и применять в домашних условиях.

устройство
Самодельная печь для плавки металлов имеет достаточно 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 изменяемым вектором. В магнитном поле возникают вихревые токи, направленные перпендикулярно его вектора и проходят по замкнутому контуру внутри обмотки. Они проходят через металл, положенный в тигеле, при этом нагревая его до температуры плавления.

Индукционная печь и ее преимущества:

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 чистая и безопасная.

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 вызвать 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 замыкания вихревых токов будет проходить через него, и мощность установки снизится. По этой же причине не рекомендуется располагать в зоне плавления посторонние предметы. При работе от сварочного инвертора его корпус нужно обязательно заземлить! Розетка и проводка должны быть рассчитаны на потребляемый инвертором ток.

Индукционная печь на транзисторах: схема

Существует множество различных способов собрать индукционный нагреватель своими руками.
Чтобы собрать установку своими руками, понадобятся следующие детали и материалы:
два полевых транзистора типа IRFZ44V;
два диода UF4007 (можно также использовать UF4001)
резистор 470 Ом, 1 Вт (можно взять два последовательно соединенных по 0,5 Вт)
пленочные конденсаторы на 250 В: 3 штуки емкостью 1 мкФ; 4 штуки — 220 нФ; 1 штука — 470 нФ; 1 штука — 330 нФ;
медные обмоточные провода в эмалевой изоляции Ø1,2 мм;
медные обмоточные провода в эмалевой изоляции Ø2 мм;
два кольца от дросселей, снятых с компьютерного блока питания.

* Полевые транзисторы устанавливают на радиаторы. Поскольку схема в процессе работы сильно греется, радиаторы должны быть достаточно большими. Можно установить их и на один радиатор, но тогда нужно изолировать транзисторы от металла с помощью прокладок и шайб из резины и пластика.
* Необходимо изготовить два дросселя. Для их изготовления нужна медная проволока диаметром 1,2 мм, ее наматывают на кольца, снятые с блока питания любого компьютера. Эти кольца состоят из порошкового ферромагнитного железа. На них необходимо намотать от 7 до 15 витков провода, пытаясь выдерживать расстояние между витками.
* Собирают вышеперечисленные конденсаторы в батарею общей емкостью 4,7 мкФ. Соединение конденсаторов — параллельное.
* Выполняют обмотку индуктора из медной проволоки диаметром 2 мм. Наматывают на подходящий по диаметру тигля цилиндрический предмет 7-8 витков обмотки, оставляют достаточно длинные концы для подключения к схеме.
* Соединяют элементы на плате согласно схеме. В качестве источника питания используют аккумулятор на 12 В, 7,2 A / h. Ток в режиме работы — около 10 А, емкости аккумулятора в этом случае хватит примерно на 40 минут. При необходимости производят корпус печи из термостойкого материала, например, текстолита. Мощность устройства можно изменить, поменяв количество витков обмотки индуктора и их диаметр.

При длительной работе элементы нагревателя могут перегреваться! Для их охлаждения можно использовать вентилятор.

Индукционная печь на лампах

Более мощную индукционную печь для плавки металлов можно собрать своими руками на электронных лампах. Для генерации высокочастотного тока используются 4 лучевые лампы, соединенные параллельно. Как индуктор используется медная трубка диаметром 10 мм. Установка оснащена подстроечным конденсатором для регулирования мощности. Представляется частота — 27,12 МГц.

Для составления схемы необходимы:
4 электронные лампы — тетрода, можно использовать 6L6, 6П3 или Г807;
4 дросселя на 100 … 1000 мкГн;
4 конденсатора на 0,01 мкФ;
неоновая лампа-индикатор;
подстроечный конденсатор.

Сборка устройства своими руками:
1. Из медной трубки выполняют индуктор, сгибая ее в форме спирали. Диаметр витков — 8-15 см, расстояние между витками не менее 5 мм. Концы лудят. Диаметр индуктора должен быть больше диаметра размещающегося внутри тигля на 10 мм.
2. Размещают индуктор в корпусе. Его можно изготовить из термостойкого не проводящего ток материала, либо из металла, предусмотрев термо- и электроизоляцию от элементов схемы.
3. Собирают каскады ламп по схеме с конденсаторами и дросселями. Каскады соединяют в параллель.
4. Подключают неоновую лампу-индикатор — она будет сигнализировать о готовности схемы к работе. Лампу выводят на корпус установки.
5. В схему включают подстроечный конденсатор переменной емкости, его ручку также выводят на корпус.

Индукционная печь — охлаждение схемы

Промышленные плавильные установки оснащены системой принудительного охлаждения водой или антифризом. Выполнение водяного охлаждения в домашних условиях потребует дополнительных расходов, сопоставимых по цене со стоимостью самой установки для плавки металла. Выполнить воздушное охлаждение с помощью вентилятора можно при условии достаточно удаленного расположения вентилятора. В противном случае металлическая обмотка и другие элементы вентилятора будут служить дополнительным контуром для замыкания вихревых токов, что снизит эффективность работы установки. Элементы электронной и ламповой схемы также способны активно нагреваться. Для их охлаждения предусматриваются теплоотводящие радиаторы.

Меры безопасности при работе
Основная опасность при работе с самодельной установкой — опасность получения ожогов от нагревательных элементов установки и расплавленного металла.
Ламповая схема включает элементы с высоким напряжением, поэтому ее нужно разместить в закрытом корпусе, исключив случайное прикосновение к элементам.
Электромагнитное поле способно влиять на предметы, находящиеся вне корпуса прибора. Поэтому перед работой лучше надеть одежду без металлических элементов, убрать из зоны действия сложные устройства: телефоны, цифровые камеры.

Индукционная печь для плавки металлов в домашних условиях может использоваться также для быстрого нагрева металлических элементов, например, при их лужении или формировании. Характеристики работы представленных установок можно подогнать под конкретную задачу, изменяя параметры индуктора и выходной сигнал генераторных установок — так можно добиться их максимальной эффективности.

Чтобы изготовить муфельную печь для плавки алюминия своими силами, необходимо ознакомиться с ее основными элементами, после чего можно приступать к выбору материалов, подготовке инструментов и самой сборке. Но для начала стоит рассмотреть ее назначение, чтобы понимать, подходит ли она для выполнения поставленных целей.

Краткое описание муфельной печи

Основное предназначение муфельной печи - это нагрев металла. Использование такого устройства может помочь расплавить такие металлы, как алюминий или медь, а также другие цветные заготовки. Кроме того, с ее помощью можно успешно проводить операцию обжига керамических изделий, высушивать их. Можно также проводить кремацию. Стоит отметить, что существует большое разнообразие муфельных печей. Они могут быть электрического, газового, воздушного и некоторых других типов. Также существенно различаются по типу конструкции. Они бывают стандартными вертикальными или горизонтальными, а также трубчатыми.

Основное отличие муфельной от обычной печи для плавки алюминия своими руками состоит в том, что в ней есть специальный участок, который называется муфельным. Этот участок позволяет защищать металл, который подвергается обработке.

Основные элементы конструкции и материалы для сборки

Основной элемент - это, конечно же, нагреватель. Лучше всего выбрать электрический. Его наибольшее преимущество заключается в том, что им очень просто управлять. Кроме этого, есть такие детали, как нагревательная камера и специальный аккумулятор тепла. Для того чтобы успешно плавить алюминий, необходимо обеспечить регулирование тепла. Это поможет сделать процесс непрерывным.

В том случае, если придется плавить несколько разных материалов, то сам алюминий стоит подвергать процессу также не один раз, а несколько. При таком режиме работы нужно сделать так, чтобы выполнял еще и функцию регулятора. Это нужно для того, чтобы поддерживать нужную температура алюминия после плавки.

Для того чтобы изготовить печку для плавки алюминия, нужно подготовить такие материалы:

• болгарка, проволока и металлическое ведро;
• кирпичи в количестве семи штук;
• защитные очки строительного типа, несколько ненужных металлических кусков;
• молоток и другие стандартные инструменты.

Начало работ по сборке

Сборка самодельной печи для плавки алюминия начинается со следующего:

• Необходимо взять заготовленные 7 кирпичей, которые будут играть роль аккумулятора температуры.
• При помощи болгарки с каждой стороны кирпича сооружается по отсеку. Результатом должно стать пространство, которое будет использоваться для нагревателя электрического типа. Чтобы повысить прочность конструкции, можно взять проволоку и обмотать всю конструкцию ею.
• В качестве огнеупорной камеры можно использовать металлическое ведро, которое было подготовлено. Если подходящего нет, то сделать камеру можно своими силами.

Сборка корпуса

Даже простая печь для плавления алюминия - такая как муфельная, к примеру - требует наличия корпуса. В данном случае его можно изготовить из отрезка ненужного листа металла, толщина которого будет от 1 до 1,5 мм. Стоит отметить, что здесь понадобится слой ржавчины. Еще один важный момент касается высоты ведра. Этот параметр должен быть с определенным запасом, так как рабочая камера будет монтироваться на слой кирпичей плюс теплоизоляция. Далее придется свернуть металлический лист в трубу. Этот процесс достаточно проблемный, а потому рекомендуется использовать специальные кольца из арматуры.

Окончание сборки печи

Чтобы завершить конструирование печи для плавки алюминия своими руками, необходимо сделать следующее:

• Заготовленные кольца надеваются на скрученный лист металла и соединяются по окружности.
• Дно для корпуса печи можно собрать из того же листа металла, который уже использовался для трубы. Монтируется он при помощи сварки к самому нижнему кольцу.
• Необходимо в одном из кирпичей сделать специальное отверстие, через которое можно будет поместить электрический нагреватель непосредственно внутрь рабочей камеры.
• Для удобства выкладки стоит сразу пронумеровать кирпичи, а потом уже начать их выкладывать. Необходимо, чтобы они очень плотно прилегали друг к другу. Полученная конструкция печи для плавки алюминия, своими руками сделанная, должна быть очень устойчивой.
• К кирпичам необходимо также прикрепить нагревательную спираль.
• Чтобы установить спиральный нагреватель, необходимо делать несколько канавок и по ним устанавливать кирпичи.
• Также канавки можно пропилить в нужных местах при помощи болгарки. Во время работы рекомендуется использовать средства защиты глаз и дыхательных путей.
• Чаще всего материалом для спирали служит либо нихром, либо фехраль.
• Спираль наматывать нужно очень аккуратно и таким образом, чтобы витки были недалеко друг от друга. Расстояние необходимо для того, чтобы избежать замыкания.
• Всю конструкцию следует обмазать раствором.

Таким образом можно сделать печь для плавки алюминия своими руками муфельного типа.

Небольшая печь

Универсальность заключается в том, что в таком случае мини-печь собирается из подручных средств.

В качестве корпуса печки будет использоваться жестяная банка от консервов, супа или чего-либо еще, то есть она фактически готова, в отличие от предыдущего типа устройства. Единственное, что важно - это выбрать банку, металл в которой будет как можно толще. В нижней части банки делается отверстие, через которое при помощи трубы можно будет подключить фен, выступающий в качестве нагревательного элемента. Диаметр отверстия должен быть точно равен диаметру трубы. Оно может быть квадратным, но тогда будут потери тепла, а потому лучше немного повозиться, но сделать его круглым.

Как уже говорилось ранее, в качестве нагревателя применяется бытовой фен. Важно, чтобы он имел минимум две скорости работы. При помощи скотча можно прикрепить к фену трубу, которая и будет вставляться в нижнее отверстие банки. Важно проверить, чтобы в месте стыковки не было потерь воздуха. Также стоит отметить, что кнопка подачи холодного воздуха должна быть все время нажата. Для этого ее можно зафиксировать все тем же скотчем.

Люди, использующие такие типы печей, остались довольны. Судя по отзывам, печи достаточно компактны, их легко собрать своими руками. Электрический нагреватель хорошо помогает поднимать температуру до нужного уровня. Муфельные печи хороши еще и тем, что в них можно плавить сразу большое количество алюминия.