Индукционные тигельные плавильные печи. Огнеупорным материалом

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.

Литейные печи по виду используемой энергии делятся на две основные группы:

· топливные печи, работающие на горючем углеродистом топливе (чаще жидком или газообразном, реже твердом);

· электрические печи (сопротивления, дуговые, индукционные и др.).

По конструкции печи делятся на тигельные, отражательные, шахтные, специальных конструкций; стационарные, поворотные или наклоняющиеся.

Топливные печи. Тигельные печи стационарного типа(рис.35 ) используют при небольшом масштабе производства для плавки медных сплавов и других легкоплавких сплавов. Тигель для легкоплавких сплавов, не взаимодействующих с металлом, может быть чугунным или стальным без внутренней футеровки. Если металл взаимодействует с железом, то необходима внутренняя футеровка тигля огнеупорным материалом. Для плавки медных сплавов используют шамотно-графитовые (графитовые) тигли. При плавке алюминиевых и магниевых сплавов верхняя часть тигля изолируется от топочных газов огнеупорной кладкой и выходит из топочной части наружу. Емкость тиглей по металлу 100- 250 кг. После окончания плавки тигель извлекают из горна и н аправляют на разливку.

Рис.35. Стационарный газовый горн

1 – вытяжной зонт; 2 – крышка; 3 – горн;

4 – тигель; 5 – горелка

Поворотная пламенная печь для плавки медных сплавов емкостью по сплаву 300-1000 кг представляет собой стальной барабан, футерованный огнеупорным кирпичом. Внутреннее пространство печи разделено перегородкой на форкамеру и рабочую часть. Для плавки медных сплавов используется также поворотная печь емкостью 15 т. Стационарные печи отражательного типа для производства медных сплавов имеют емкость 11-36 т. Такого же типа печи используются для производства алюминиевых и магниевых сплавов.

Электрические печи. Тигельные электрические печи сопротивления с выемным тиглем используют для плавки алюминиевых и магниевых сплавов при небольших масштабах производства. Тигель чугунный емкостью 25-250 кг (реже 350-500 кг). Нагреватели расположены в углублениях кладки по боковым сторонам. Печи такого типа могут быть и поворотными.

Для плавки алюминиевых сплавов используют печи сопротивления типа САН (сопротивления, алюминиевая, наклоняющаяся) и САК (сопротивления, алюминиевая, камерная стационарного типа) емкостью 0,3-20 т. Нагреватели в печах типа САК (рис.36 ) сделаны из нихрома и расположены под сводом печи. Чушки металла загружают на наклонный под форкамеры печи, где и происходит их плавление.

Индукционные электропечи канального типа работают на частоте промышленного тока (50 Гц). Печи могут быть одно- и трехфазными с числом индукторов от одного до шести. Индукторы могут быть расположены внизу (вертикально или под углом) или сбоку (в горизонтальной плоскости). Мощность печей 400- 2000 кВт. Индукторы имеют железный сердечник и представляют собой трансформатор, первичная обмотка которого сделана из меди и состоит из большого числа витков. Вторичная обмотка представляет собой кольцевой канал, заполненный расплавленным металлом, в котором происходит преобразование электрической энергии в тепловую. Канал связан с основной ванной. Циркуляция металла по каналу обеспечивает передачу тепла металлу, находящемуся в ванне.

Печи с расположением индукторов снизу используют для плавки в основном медных, алюминиевых и никелевых сплавов. Печи этого типа делают наклоняющимися или поворотными вокруг горизонтальной оси для слива металла.

Печи с горизонтальным расположением индукторов используют, например, для переплавки катодного цинка. Эти печи стационарного типа.

Примером печей канального типа является печь ИЛК-6 (индукционная, латунная, канальная), используемая для получения отливок из медных сплавов. Емкость печи по меди 5-6 т, мощность 1600 кВт. Печь имеет четыре индуктора, расположенных под углом с двух сторон внизу.

Тигельные индукционные печи не имеют замкнутого магнитопровода. Они работают обычно на токах высокой частоты (до 440 кГц). Емкость печей этого типа от нескольких десятков килограммов до нескольких десятков тонн. Тигли могут быть графитовые, из жаропрочного чугуна (для алюминиевых сплавов), железные (для магниевых сплавов) и из других материалов. Индуктор сделан из водоохлаждаемых медных трубок, расположенных по наружной поверхности тигля в виде непрерывной спирали. В металле, находящемся в тигле, создаются токи Фуко, в результате чего электрическая энергия преобразуется в тепловую. Печи этого типа могут работать как при атмосферном давлении, так и в вакууме.

Дуговые печи используют для плавки относительно тугоплавких металлов и сплавов (медных, никелевых и др.) и тугоплавких (титана, молибдена, циркония и др.). Для плавки меди, бронзы и других металлов и сплавов часто применяют печи барабанного вида с независимой дугой типа ДМ (дуговая, медная) емкостью по меди 100-1000 кг. В крупных литейных цехах обычны круглые трехэлектродные поворотные печи с зависимой дугой большой мощности типа ДСП.

Ювелирные изделия, другие предметы из меди или с элементами меди получили широкое распространение во всем мире. Найти ее у себя дома, в металлоломе не составит труда. Применений для этого металла масса. Нередко, чтобы добиться поставленной цели необходимо расплавить медь, причем сделать это в домашних условиях. Процедура довольна проста, если знать ее характеристики и температуру плавления.

Характеристики

Медь относится к одному из первых металлов, который люди начали получать и использовать для дальнейшей переработки. Изделия из сплава или чистой меди применялись еще до нашей эры. Такой спрос появился в результате легкой обработке обычными методами, а также простоте плавления и литья.

Материал имеет характерный красно-желтый оттенок, а за счет мягкости, можно легко деформировать, переплавлять, обрабатывать и делать разные предметы. Поверхность при контакте с кислородом начинает образовывать оксидную пленку, что и дает красивый оттенок.

Очень значимая характеристика – электро и теплопроводность материала, которые имеют второе место среди всех видов металлов, на первом месте стоит серебро. Эти характеристики дали возможность применять ее в электрической сфере, а также для быстрого отвода тепла.

Температура плавления

Плавление – процесс, при котором металл переходит из твердой формы в жидкое состояние. Для каждого материала есть своя температура плавления, под которой можно получить жидкое состояние. Большую роль в выплавке отыгрывает наличие присутствующих примесей.

Сам металл начинает плавиться от 1083 градусов. Если в составе содержится олово, то температура сокращается, и будет колебаться от 930 до 1140 градусов. Подобная разница температуры именно за счет наличия в составе олова. Если включен цинк, то растопить сплав получится в температурном диапазоне 900-1050 градусов.

Данный металл может кипеть при относительно невысокой температуре для металлов. Она составляет 2560 градусов, во время кипения процесс будет аналогичным другим жидкостям в таком состоянии. Литьё начинает пузыриться, выделяется газ.

Чтобы знать, как плавить материал дома, нужно изучить пошаговую инструкцию и различные варианты процедуры, описанные ниже.

Пошаговая инструкция по плавлению

Чтобы переплавить медь в домашних условиях, нужно сделать температуру немного выше, чем та при которой она будет плавиться. В данном случае не получится использовать банку и костер или подобные методы. Результата не будет.

Рекомендуется использовать доменную печь, причем важно, чтобы была возможность регулировать жар. Можно сделать печь для плавки своими руками из обычных материалов. Точную схему и принцип действия можно использовать на разных форумах, посмотреть видео в пошаговыми инструкциями.

Для создания печи часто используются старые огнетушители. Если выбрать такой метод, то надо срезать верхнюю часть и сделать крышку, которая будет закрываться. Дополнительно обрабатывается внутреннее пространство глиной, монтируется нагревательный элемент.

Выплавка должна проводиться в такой емкости, которая сама не будет от высокой температуры плавиться и деформироваться, соответственно способная выдержать более 1100 градусов. Дополнительно переплавка медных изделий требует создания азотной среды, если ее не будет, то материал испортится.

Когда все готово можно переплавить материал и получить из него единый слиток, который можно применять в дальнейшем для своих нужд.

Плавление в муфельной печи

Расплавлять медь дома можно при помощи такого инвентаря:

• Тигель, в который будет закладываться металл для плавки.
• Щипцы, которые могут достать тигель из печи.
• Муфельная печь или горн для нагревания.
• Форма для выливания жидкой меди.
• Стальной крючок.

Пошаговый алгоритм отливки следующий:

1. Металл для плавки надо измельчить и положить в тигель. Чем мельче будет состояние, тем быстрее получится расплавить материал. Готовый тигель ставится в прогретую до нужной температуры печь.
2. Когда медь станет жидкой и полностью расплавиться, надо щипцами изъять тигель, причем нужно действовать аккуратно, но быстро. На поверхности жидкой массы будет плева, крюком ее надо сдвинуть и слить материал в приготовленную емкость.
3. Не рекомендуется использовать чистый металл для создания сложных фигур или маленьких предметов, это вызвано плохой текучестью меди без примесей. В данном случае лучше использовать сплавы, в которых будет цинк, олово и другие металлы.

Самодельные приспособления

Чтобы выплавлять медь необязательно использовать специальные устройства, можно применять самодельные конструкции. Основное условие – соблюдать технику безопасности и основные правила работы с материалом.

Если муфельной печи или горна нет, то используется простая горелка на газу. Правда, сама медь будет контактировать с кислородом, за счет чего происходит быстрое окисление. Для исключения появления толстой плевы на поверхности, надо использовать измельченный уголь, когда металл примет жидкую форму.

Для получения жидкой консистенции материала надо:

1. Установить на земле опору, для этого используются силикатные кирпичи, на них кладется сетка из металла с малыми ячейками.
2. На сетку насыпается уголь и раскаляется, используя газовую лампу. Для получения высокой температуры можно использовать пылесос, который направляется на уголь и дает сильный воздушный поток.
3. На раскаленный материал ставится тигель, нужно подождать, пока все расплавиться. После чего слить полученную жидкость в форму.

Еще можно использовать в домашних условиях пропан-кислородное пламя. Его рекомендуется использовать для сплава, где есть олово или цинк.

Если дома есть мощная микроволновая печь, то провести плавильную процедуру можно в ней. Для безопасности, а также сохранения тепла, защиты самой печи необходимо тигель обернуть в жаропрочный материал, а также использовать накрытие для него. После помещения надо поставить максимальный режим и ждать, когда металл переплавиться.

За счет невысокой температуры плавления медь можно легко использовать для изготовления различных деталей, предметов прямо у себя дома. Применяя описанные методы можно добиться качественного результата с минимальными вложениями. Как только температура будет снижаться, материал начнет принимать твердое состояние и после этого остывает окончательно. Для создания мелких или сложных деталей, надо применять сплавы.

В ходе выполнения работы рекомендуется не доводить материал до кипения, поскольку он теряет свои свойства, становится после остывания не таким твердым, портится визуально. В результате кипения выделяется газ, а после остывания изделия будут иметь пористую поверхность.

Изделия из меди активно используются не только в различных отраслях промышленности, но и в быту. В связи с этим вполне естественно, что у многих умельцев возникает вопрос о том, как расплавить медь и в домашних условиях изготавливать из нее различные изделия методом литья. Знание такой технологии, которая известна человечеству еще с древних времен, позволяет создавать различные предметы не только из меди, но и из ее сплавов – .

Характеристики меди

Медь является одним из первых металлов, которые человек научился добывать и перерабатывать. Изделия из меди и ее сплавов использовались еще в 3 веке до н.э., о чем свидетельствуют исторические данные и результаты археологических раскопок. Широкому распространению меди во многом способствовало то, что она достаточно легко поддается обработке различными механическими способами. Кроме того, ее можно легко расплавить.

Медь, поверхность которой отличается явно выраженной желтовато-красной окраской, в силу своей мягкости легко поддается обработке методом пластической деформации. Поверхность меди при ее взаимодействии с окружающим воздухом покрывается оксидной пленкой, которая и окрашивает ее в такой красивый цвет.

Большое значение имеют и такие характеристики меди, как электро- и теплопроводность, по которым она занимает второе место среди всех металлов, уступая только серебру. Благодаря таким свойствам изделия из нее активно используются в электротехнической промышленности, а также в тех случаях, когда необходимо обеспечить быстрый отвод тепла от нагретого предмета.

Еще одним важным параметром меди, напрямую влияющим на объем энерго- и трудозатрат, расходуемых при производстве изделий из нее, является температура плавления. Для чистой меди температура, при которой металл переходит из твердого состояния в жидкое, составляет 1083°. Если смешать медь с оловом и получить бронзу, то температура плавления такого сплава будет составлять уже 930–1140° в зависимости от содержания в нем основной легирующей добавки. Такой , как латунь, который получают путем добавления к основному металлу цинка, обладает еще меньшей температурой плавления, которая находится в интервале 900–1050°.

Если вы решили реализовать в домашних условиях такой технологический процесс, как , важно знать еще один параметр – температуру ее кипения. При 2560° медь начинает буквально кипеть, что хорошо заметно по видео данного процесса. Появлению пузырьков на поверхности жидкого металла и активному газообразованию в нем способствует углерод, выделяющийся из меди в результате ее окисления, происходящего при сильном нагреве.

Если довести мель до кипения, то отливки из нее будут отличаться невысоким качеством, их структура и поверхность будут характеризоваться большим количеством пор, которые снижают не только ее декоративные, но и механические характеристики.

Пошаговая инструкция по плавлению меди

Плавка меди, если подготовить все необходимое для реализации такого технологического процесса и подойти к его выполнению правильно, позволяет даже в домашних условиях изготавливать медные изделия как декоративного, так и чисто практического назначения.

Для того чтобы расплавить медь, вам потребуются следующие инструменты, оборудование и расходные материалы:

• муфельная печь (желательно с регулировкой температуры нагрева);
• тигель, в котором вы будете расплавлять медь (для плавки меди используют тигли, изготовленные из керамики или огнеупорной глины);
• щипцы, при помощи которых горячий тигель будет извлекаться из печи;
• крюк (его можно изготовить из обычной стальной проволоки);
• бытовой пылесос;
• древесный уголь;
• форма, в которую будет выполняться литье;
• газовая горелка и горн.

Расплавить медь как в производственных, так и в домашних условиях можно, следуя нижеприведенному алгоритму.

Медь в измельченном состоянии помещают в тигель. Следует иметь в виду: чем меньше будут кусочки металла, тем быстрее он расплавится. Тигель после его наполнения медью помещают в печь, которую, используя регулятор температуры, необходимо прогреть до требуемого состояния. В дверцах серийных муфельных печей обязательно предусмотрено окошко, через которое можно наблюдать за процессом плавления.

Шаг второй

После того как вся медь в тигле расплавится, его необходимо извлечь из печи, используя для этого специальные щипцы. На поверхности обязательно присутствует окисная пленка, которую необходимо сдвинуть к одной из стенок тигля при помощи стального крюка. Расплавленный металл после освобождения его поверхности от окисной пленки следует максимально оперативно и аккуратно залить в предварительно подготовленную форму. Подробности и правила выполнения этой процедуры хорошо демонстрирует видео, которое несложно найти в интернете.

В том случае, если в вашем распоряжении нет муфельной печи, то разогревать тигель с медью можно при помощи газовой горелки, расположив ее вертикально под дном емкости. При этом важно следить за тем, чтобы пламя газовой горелки было равномерно распределено по всей площади дна тигля.

Если в домашних условиях необходимо расплавить легкоплавкие сплавы на основе меди (латунь и некоторые марки бронзы), то в качестве нагревательного устройства можно использовать обычную паяльную лампу, также расположив ее вертикально под дном тигля. При плавке, выполняемой данным и предыдущим способами, поверхность расплавленного металла будет активно взаимодействовать с кислородом, что приведет к интенсивному окислению. Чтобы уменьшить интенсивность окисления, расплавленную медь можно присыпать измельченным древесным углем.

Если в вашей домашней мастерской имеется горн, то его также можно использовать для того, чтобы расплавить медь, латунь или бронзу. В данном случае тигель с измельченным металлом помещается на слой раскаленного древесного угля. Чтобы процесс нагревания и плавления проходил более интенсивно, в зону горения угля можно обеспечить подачу воздуха, для чего подойдет обычный пылесос, работающий не на втягивание, а на выдувание. В том случае, если вы будете использовать пылесос, на его шланг необходимо изготовить металлический наконечник с отверстием для выдувания небольшого диаметра.

Подбирая муфельную печь для выполнения литейных операций с медью и ее сплавами, следует обращать внимание на температурный режим, который может обеспечить такое устройство. В зависимости от типа расплавляемого металла такая печь должна обеспечивать следующие температуры нагревания:

• медь – 1083°;
• различные марки бронзы – 930–1140°;
• латунь – 880–950°.

Возможно, что вы решите сделать печь для плавки самостоятельно, посмотрев видеоролик.