Как сделать тигельную печь для плавки алюминия?

Жестянки и прочий лом – на вторсырье! Как сделать печь для плавки алюминия своими руками

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.

Важно! Плавить алюминий рекомендуется в подогретом тигле. При загрузке холодного лома в холодную банку больше вероятность того, что ёмкость прогорит, и алюминий вытечет из банки прямо на уголь.

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.

Как расплавить алюминий — литье и тигель в домашних условиях, простая пошаговая инструкция и эффективная печь для плавки банок своими руками

В этой статье объединено много различных пошаговых инструкций, которые помогут вам сделать отличный тигель для плавки алюминия. Это займет всего пару дней и немного денег.

ОТКАЗ ОТ ОТВЕТСТВЕННОСТИ

В процессе плавки алюминия в домашних условиях вы столкнетесь с огнем и расплавленным металлом. Не пренебрегайте средствами безопасности и спецодеждой. Ответственность за любые причиненные травмы лежит исключительно на вас! Я не имею к этому никакого отношения.

Шаг 1: Материалы и инструменты

Оглядываясь назад, я могу сказать, что, хоть список и большой, все эти материалы достать несложно. Самой дорогой оказалась горелка. Я пытался экономить, но, честно говоря, это очень полезная покупка.

Остальные материалы для плавильни:

  • Быстрозастывающий цементный раствор. Я взял ведерко 9 кг за 500 рублей.
  • Ёмкость, в которой будем мешать раствор
  • Приспособление, которым будем размешивать раствор
  • Большая кофейная банка (15 см)
  • Маленькая кофейная банка (10 см)
  • Ножовка по металлу
  • Дрель (или другой инструмент для изготовления отверстий в металле)
  • Газовый баллон на 0.4 кг (убедитесь, что он пустой)
  • Стальной стержень, например, из принтера, длиной около 30 сантиметров (вы можете купить стальной стержень 20 см в местном строительном магазине)
  • Маркер (или любой другой инструмент для маркировки)
  • Клейкая лента
  • Картон
  • Короткая (5-7 см) железная или стальная труба, в которую входит конец горелки. (Необязательно)
  • Круглый молоток (подойдет и другой)
  • Немного пропана (я покупаю в туристическом магазине, 250 рублей за два баллона по 450 гр)
  • Печь (необязательно)
  • Тиски (необязательно, однако очень пригодятся)
  • Небольшая форма для выпечки (необязательно, вам просто нужно что-то, куда можно залить алюминий).
  • Немного дешевой проволоки (не больше 3 мм, но достаточно прочная, чтобы выдержать небольшой вес)

Шаг 2: Делаем тигель

Итак, я взял пустой газовый баллон и зажал его в тисках. Ножовкой я обрезал его по сварному шву и срезал края. Если вы посмотрите на дно, вы увидите 4 отверстия. Используйте маркер, чтобы разметить линии на уровне с ними.

Молотком отбейте металл там, где находится линия. Таким образом появится носик. (это может быть сложно, однако, когда носик будет готов, заливка станет в разы проще).

Теперь нарисуйте линии вверх по бокам от отверстий, находящихся около носика. Отступите 6 мм сверху, отметьте линию и просверлите ее с обеих сторон. Я использовал дрель, но можно было использовать любой другой сверлильный инструмент. Убедитесь, что отверстия соответствуют размеру металлического стержня.

Наденьте пару кожаных рабочих перчаток. Теперь отметьте центр стержня. Нагрейте его над горелкой. Когда металл станет красным, согните его пополам, чтобы сделать острый угол. (см. рисунок)

Окуните металл в воду и нагрейте концы по одному. Согните их, чтобы они смотрели друг на друга. Окуните концы в воду и повторно нагрейте центральный изгиб. Отклоните его и разверните так, чтобы концы, которые вы согнули, входили в отверстия в пропановом баке.

Охладите центральный изгиб и убедитесь, что ваша новая рукоятка свободно перемещается в отверстиях.
Теперь у вас есть отличный тигель.

Шаг 3: Делаем горн

Работа с плавильной печью для алюминия довольно сложная, поэтому мы будем делать её в несколько этапов.

  1. Прорежьте отверстие в боку большой банки примерно на 2.5 см от основания.
  2. Убедитесь, что туда входит труба (можно померить с помощью листа бумаги или картона)
  3. Используя нож, вырежьте отверстие в нижней части маленькой кофейной банки в форме мышиной норы (убедитесь, что труба туда входит).
  4. Оберните маленькую банку в картон (это делается, чтобы её проще было достать) и вырежьте такое же отверстие в картоне в форме мышиной норы.
  5. Разведите бетонный раствор. Я использовал 11 чашек цемента и около 2.5 чашек воды.
  6. Плотно залейте раствор на дно большой банки до уровня отверстия.
  7. Поместите трубу в отверстие, а маленькую банку поместите в большую, соединив их трубой через мышиные отверстия. Попытайтесь центрировать маленькую банку.
  8. Желательно выставить трубу по диагонали. Это поможет создать спираль пламени. (см. рисунок)
  9. Заполните стенки бетоном и плотно утрамбуйте.
  10. Я дал раствору немного настояться, затем поставил банку в духовку и установил на 200 градусов.
  11. Через 30 минут вытащите её и достаньте маленькую банку, обернутую в картон.
  12. Верните сосуд в духовку на 2 часа. Это поможет устранить влагу.
  13. Используйте духовые рукавицы и выньте банку из духовки. Принесите его на рабочее место.
  14. Подготовьте горелку и вставьте её в трубу.

Я советую использовать защиту для глаз. Первый обжиг необходим для устранения влаги. Вы можете увидеть пар, выходящий из цемента. Дайте ему прогореть примерно полчаса, затем оставьте просохнуть на ночь. В конце мы поместили туда тигель, чтобы обжечь его от старой краски.

Шаг 4: Плавим алюминий

Литье алюминия в домашних условиях — это очень опасно, поэтому держите при себе воду и наденьте толстые кожаные или сварочные перчатки, а также защитные очки и убедитесь, что помещение хорошо вентилируется.

Разогрейте печь и поместите туда тигель. Я подождал, пока дно тигля не станет красным.

Начните с небольших кусков алюминия. (У меня были старые трубки от дверного колокольчика). Вы можете использовать банки, но в них, как правило, много шлака. Я бы подождал, пока накопится некоторое количество алюминия, прежде чем начать плавку алюминиевых банок.

Вам, вероятно, поначалу будет непросто, поэтому не торопитесь. После того, как вы получите достаточное количество алюминия, он сможет поддерживать температуру плавления, и вы сможете плавить большие куски за считанные секунды. В гараже я нашел старую раму от самоката, который уже отработал своё. Теперь эта рама превратится в нечто новое.

Читайте также:  Печь Булерьян: принцип работы, конструкция и популярные модели

Я обнаружил, что можно накрыть тигель верхней частью газового баллона. Это позволяет лучше сохранять тепло и быстрее плавить металл.

У меня был проблемный кусок самоката, из которого не получалось выкрутить стальной винт, поэтому я окунул его в бассейн расплавленного металла, и назад он уже не вернулся. Молоток помогал справиться с трудными кусками металла и осадками в тигле.

После того, как тигель заполнится, либо закончится алюминий, вам нужно соскоблить шлак. Шлак будет плавать сверху и будет выглядеть немного иначе, чем металл под ним.

Для удаления шлака пригодится ненужный кусок металла. Мы использовали тот же металлолом и сделали из него крюк, чтобы поднять тигель, и еще одну деталь, которая помещается в отверстия на дне тигля, чтобы его было проще опустошить. Для этого вы можете использовать небольшую отвертку.

Удостоверьтесь, что у вас есть что-то, куда можно вылить алюминий. Я собираюсь оставить его на будущее, поэтому формую алюминий в небольшие брикеты — они маленькие и удобно плавятся в тигле. Вы можете просто использовать углубление во влажном песке или что-то в этом роде. Удобнее всего использовать формы для кексов, однако, их больше не получится использовать по назначению.

Разлейте металл по формам. Он очень горячий, поэтому не забывайте использовать защиту для рук и глаз!

Поскольку я нетерпелив, я не жду, пока алюминий остынет, а кидаю его в холодную воду. В таком случае вода может бурно кипеть. Это зрелищно, но очень опасно. Будьте осторожны!

Шаг 5: Что дальше?

У нас теперь много слитков. Вы можете скопить на небольшой токарный станок, примерно за 10 тыс. рублей, и сделать из алюминия различные интересные детали!

Рассказываю как сделать какую-либо вещь с пошаговыми фото и видео инструкциями.

Печь для плавки алюминия своими руками

Самодельная печь для плавки алюминия в домашних условиях, сделанная умельцем своими руками: подробная фото инструкция по изготовлению тигельной печи.

Как известно, алюминий часто используется самодельщиками, для изготовления различных самодельных деталей. Средняя температура плавления алюминия 650–660 ℃, поэтому этот металл можно плавить и в домашних условиях, отливать чушки и заготовки для деталей.

Процесс изготовления тигельной печи для плавки алюминия подробно представлен на фото.

Изготовление тигеля

В данном случае тигель для плавки алюминия будем делать из куска стальной трубы диаметром 320 мм и толщиной 5–6 мм. Вы же можете использовать отрезок стальной трубы другого диаметра, какой будет под рукой.

Далее необходимо кусок трубы доработать. В частности, потребуется приварить дно и носик, для того чтобы удобнее было выливать расплавленный металл. Дно будет сделано из листового металла такой же толщины, что и сама труба.

Носик тигля также очень просто сделать. Для этого вырезаем сначала треугольник в уголке 50 х 50 мм и такой по размерам треугольник в самой трубе, а потом соединяем все вместе при помощи сварки.

В верхней части тигля необходимо будет приварить две проушины для ручки и снизу — для крюка, чтобы можно было переворачивать тигель. В качестве проушин будем использовать обычные шестигранные гайки.

Ручку и крюк можно сделать из арматуры или стального кругляка подходящего диаметра — под диаметр проушин. После изготовления тигля можно уже приступать непосредственно к изготовлению самой тигельной печи.

В конструктивном плане тигельная печь немного отличается от обычных печей. Более того подача воздуха в ней осуществляется принудительно, при помощи компрессорной установки или вентилятора, — тогда как в обычных печах воздух идет самотеком.

Нужно отметить, что именно за счет принудительной подачи воздуха достигается высокая температура и большая интенсивность горения.

Изготовление печи

Основой печи будет металлическая бочка на 50 литров, которая обрезается болгаркой до нужной высоты.

Изнутри бочка выкладывается жаростойким (шамотным) кирпичом. Для кладки кирпича используется термостойкий клей, он показан на фото.

Болгаркой обрезаем бочку, затем выкладываем на дне бочки основание из шамотного кирпича и «бетонируем» вокруг высокотемпературным плиточным клеем.

Затем выставляем боковые стенки. Чтобы кирпич вставал максимально вплотную друг к другу желательно снять небольшие фаски.

Для принудительной подачи воздуха используются сразу четыре форсунки, которые находятся внутри самой бочки. Такая вот интересная система подачи воздуха изготовлена из медных трубок диаметром 28 мм и фитинговых соединений — для ее установки в четырех нижних кирпичах нужно сделать четыре отверстия под небольшим углом (сверху вниз) под трубки.

Вместо медных трубок можно также использовать обычные стальные, что, естественно, позволит удешевить всю конструкцию. В данном случае медные трубки использовались лишь потому, что они были в наличии и их нужно было куда-то пристроить.

Для подачи воздуха будут использоваться два фена — их мощности вполне достаточно для такой печи. После установки труб для подачи воздуха приступаем к заливке первого «этажа» кирпичей плиточным клеем.

Для кладки второго ряда используются уже половинчатые кирпичи, которые будут располагаться с небольшим наклоном.

Трубки для принудительной подачи воздуха будут находиться внутри самой бочки. Обратите внимание, что вес тигельной печи составляет примерно 200 кг. Поэтому если вы не хотите устанавливать ее конкретно на одном каком-то месте, то заранее сделайте из уголков и четырех колес подвижную опору.

Осталось сделать ручку и крючок для тигля.

Используя одновременно ручку и крючок, очень удобно переливать расплавленный металл из тигля в форму. Вот и всё, самодельная печь для плавки алюминия готова!

Тигель своими руками

Для плавления металлов используют специальные термостойкие чаши, называющиеся тиглями. Они пользуются большой популярностью в ювелирных мастерских, лабораториях и металлургической отрасли. Но для полноценного процесса недостаточно обзавестись простым предметом с термоустойчивой поверхностью, ведь для разного железа требуется своё изделие, которое обязано соответствовать химическому составу и подходить под конкретный температурный режим. Также в этих объектах производят готовый сплав, которому осталось придать правильную форму.

Иногда случается, что подобные приспособления могут понадобиться в частном деле, но их покупка – дорогое удовольствие. Поэтому тигель своими руками сделать выгоднее — можно сэкономив значительную долю бюджета.Да, процедура потребует определённых навыков и терпения, но в итоге получиться сосуд, не уступающий заводским аналогам. Ещё важно определиться с типами переплавляемых объектов, чтобы изготовить подходящую чашу. Если планируется работать с различными металлами, рекомендуется создавать несколько изделий.

Выбор материала

Здесь серьёзную роль играют огнеупорные составляющие, к которым относятся:

  1. Керамика – средний вариант, отлично подходящий для личной эксплуатации. В данной посуде не происходит реакций, способных изменить структуру металла, и она отлично подходит для кобальта, хрома и палладия.
  2. Глина – вещество, которое применяется в производстве тиглей для ювелиров. Эта составляющая обладает высокой огнеупорностью и способна выдержать до +1600 °C. Если человек хочет создавать украшения в собственном помещении, но не знает из чего произвести посуду для переплавки, то этот вариант является определённо лучшим.
  3. Графит шикарно подойдёт для плавления оцинкованных и латунных сплавов, а основным его преимуществом является долговечность. Что касается рабочей температуры, то она не должна превышать +800 °C.
  4. Чугун. Тигли из этого вещества встречаются редко, и относятся к бюджетным категориям. Ещё у выделок подобного рода будут недостатки в виде быстрого окисления, низкого сопротивления жару и быстрой выработке (до 30 плавок).

Разновидности самодельных тигелей

В качестве альтернативы можно взять на вооружение электротигель, который делается своими руками без особого труда. Он имеет несколько спектров использования, но главный из них – переплавка золота.

Общие этапы изготовления

Для начала подготавливается сырьё, и тут всё зависит от модели грядущего резервуара. Брать компоненты лучше с запасом, ведь первая вещь вряд ли получиться. Также, в целях безопасности, следует заниматься производством в дали от открытого огня, и выбирать хорошо проветриваемое помещение.

Безопаснее производить работу в гараже или специальной пристройке.

Вторым этапом идёт смешивание материалов и придание отливке необходимых параметров. Для этих целей применяют гипсовые формочки. Создать очертания не составит труда, и такую информацию легко найти в интернете. Затем однородной материей обклеивают наружную часть макета, формируя будущий самодельный огнеупорный тигель. Ещё ему важно придать требуемую глубину и толщину.

Глиняный тигель в процессе сушки

И последним действием идёт процесс сушки: заготовка ложится в картонную коробку и накрывается крышкой. Это позволит отливке просохнуть, и удалит из неё лишнюю воду. Иногда может потребоваться термическая обработка, однако, ответственный пункт – контроль температуры отжига, и защита кожи рук и лица. Если будет слишком сильный жар, то предмет лопнет, и есть шанс получения сильных ожогов. Подробную инструкцию о том, как сделать тигель самому и в домашних условиях будет рассказано в следующих главах.

Изготовление глиняного тигля

Тут не обойтись без глины шамотного типа, которая продаётся в любом магазине стройматериалов. Она прекрасно переносит экстремальное термическое воздействие, стоит дёшево и проблем с её поиском вряд ли возникнет. В крайнем случае можно изготовить тигель из дроблёного шамотного кирпича. Также придётся прикупить жидкое стекло, и все составляющие смешать для однородной основы. Пропорции выглядят примерно так:

  • 7 единиц глины;
  • 3 единицы шамота;
  • 10 ложек жидкого стекла.

Все компоненты добавляются поэтапно: глина вместе с шамотом смешиваются до однородной консистенции, и к ним постепенно доливается вода. Основная цель – создать смесь, которая не будет прилипать к рукам. Когда получена требуемая консистенция добавляется стекло, и всё тщательно перемешивается. Тут главное довести объект до состояния, когда плоскость перестанет трескаться. Смесь готова, а для хранения советуется воспользоваться плотным целлофаном, или обернуть её в 7-10 слоёв плёнки.

Перед лепкой придётся удалить остатки воздуха, ударив субстанцию около 8-12 раз о твёрдую поверхность.

Смешанный материал наносится внутрь макета, формируются его глубина и толщина. Дно лучше создать полукруглым, что даст больший эффект при будущей плавке железных стружек. Также субстанцию нужно плотно прижимать к макету, чтобы между плоскостями не образовывался воздух, а для большего удобства рекомендуется смачивать руки водой.

После резервуар отправляется на сушку: кладется в тару из картона или пластика, и помещается в сухое место. Нескольких часов хватит, чтобы удалить остатки влаги. Также изделие немного осядет, и его будет просто изъять из формочки. Огнеупорного сосуда из шамотного кирпича хватит на долгое время использования, однако, последним пунктом создания должна идти процедура обжига в печи и при Т=800 °С. И вещь можно применять по своему назначению. Для удобства эксплуатации понадобиться тигельная печь, которая делается своими руками. Для простого монтажа можно сварить конструкцию из нескольких труб, чтобы получился цилиндр. Обычно его закрепляют на двух параллельных стойках, чтобы он не касался земли. И тут учитывается толщина стенок (минимум 5 мм.) и устойчивость изделия (оно обязан легко переносить Т=1600 °С и более).

Читайте также:  Печь щепочница – незаменимый помощник. А так ли это?

Как сделать графитовый тигель

Ёмкость этой категории имеет множество достоинств:

  • низкая общая масса;
  • сопротивляемость горячим сплавам;
  • хорошие показатели теплопроводности;
  • с ростом температуры увеличивается прочность.

Если идти лёгким путём, то можно взять графитовый стержень, и тигель практически готов. Остаётся только приделать дно.

Графитовые тигели различных размеров

Если необходимой трубки не найдётся, всё можно выполнить при помощи двух формочек разных размеров, которые вставляются одна в одну, а свободное пространство позволит придать нужные размеры. Первоначально нужно засыпать мертель в свободную тару, и жалеть его не следует. Дело в том, что порошок будет утрамбовываться и оседать. Далее добавляется жидкое стекло (около 15 мл.) и всё тщательно перемешивается. Смешанную массу рекомендуется поместить в большой контейнер цилиндрической формы (можно использовать пластиковый стаканчик) а маленьким продавить отверстие, оставив дно достаточно толстым.

В итоге выйдет сосуд, которому даётся время на высыхание. В этом случае также потребуется термическая обработка, благодаря которой удалятся излишки жидкости. Если все действия прошли верно, то будет качественный графитовый тигель, сделанный своими руками.

Сборка чугунного тигля

Этот тип является самым худшим, но иногда и он приносит хорошую пользу. Всё что требуется – поместить в металлическую чашу чугунный стакан меньшего диаметра, а свободное пространство засыпать песком с глиной.

Чугунный тигель своими руками

Далее всё нагревается в печи, пока смесь не расплавиться и не примет однотипную субстанцию. После чашка закаменеет, и в ней можно проводить расплавку железа. Это основная информация о том, как сделать тигель в домашних условиях и с минимальными затратами.

Тигель: назначение, принципы плавки, изготовление, варианты, схемы

Автор: Колесников Юрий Фёдорович, инженер-теплоэнергетик*

© При использовании материалов сайта (цитат, изображений) указание источника обязательно.

Тигель – сосуд для плавки металла. В тиглях плавят, как правило, передельный металл, т.е. уже доведенный до нужной степени качества для отливки в форму или аффинажа (глубокой очистки от примесей). Генеральная линия развития большой металлургии – уменьшение количества переделов, вплоть до выпуска кондиционного металла сразу из плавильной печи, но в промышленности тигельная плавка до сих пор сохраняет существенное значение, а в кустарном мастерстве и ювелирном деле доминирует.

Тигель не просто достаточно жаростойкая посудина. Его химический состав и конструкция должны соответствовать виду переплавляемого металла и режиму плавки. В этой статье описывается, как сделать тигель своими руками и каким условиям он должен удовлетворять для пользования дома или в малой мастерской. В расчете на начинающих металлургов придется сперва коснуться самого процесса плавки металла, т.к. требования к тиглю определяются в основном его условиями.

Плавка металла в тигле в домашних условиях

Немного о плавке

В глубоком вакууме переплавляемый металл высокой чистоты можно нагреть точно до температуры плавления или чуть выше, и выдержать при ней некоторое время, чтобы расплавились крошечные, буквально в несколько атомов, остатки кристаллитов. Затем металлу возможно дать остыть чуть ниже температуры плавления – он останется жидким, как перенасыщенный раствор без кристаллика-затравки. Если теперь металл вылить, также в вакууме, в форму из химически абсолютно инертного материала, в которую помещен затравочный кристаллик того же металла, то, соблюдая все тонкости данной технологии, получим монокристаллическую отливку, обладающую уникальными свойствами.

В любительских условиях вакуумная плавка, увы, неосуществима. Чтобы правильно самому изготовить тигель для плавки металла, нужно учесть ряд особенностей плавки в не инертной химически газовой среде. Переплавляемый металл, во-первых, взаимодействует с воздухом, отчего часть его теряется на образование окисла, что особенно важно при переплавке лома драгметаллов: при своей температуре плавления (1060 градусов Цельсия) даже золото заметно окисляется. Чтобы до некоторой степени компенсировать окисление, тигель должен создавать для расплава восстановительную среду или быть химически инертным, если металл плавится чистым открытым пламенем, см. далее.

Во-вторых, чтобы металл в тигле не застыл, пока его донесут до литейной формы, чтобы остатки исходных кристаллитов не испортили отливку, и расплав приобрел достаточную текучесть, металл в тигле перегревают. Напр., температура плавления цинка – 440 градусов, а его же литейная – 600. Алюминия, соотв., 660 и 800. Поскольку перегрев металла после расплавления требует некоторого времени, заодно происходит и дегазация расплава, это в-третьих.

Восстановление

В металлургии в качестве восстановителей используют преимущественно атомарный углерод C, моноксид углерода CO (угарный газ) и водород H. Последний чаще всего случайный гость, т.к. для данной цели слишком активен и поглощается металлами, не образуя с ними химических соединений, в больших количествах, что портит литейный материал. Напр., твердая платина при комнатной температуре способна поглотить до 800 объемов водорода. Платиновая болванка в водородной атмосфере буквально на глазах вспухает, трескается и распадается на куски. Если их вынуть их водородной камеры и нагреть, водород выделится обратно.

Примечание: сходным образом, но в меньших количествах, металлы поглощают/выделяют и другие газы, напр. азот. Именно поэтому требуется дегазация расплава, см. также ниже.

Заметную долю водородное восстановление имеет место при нагреве открытым пламенем газовой горелки, при его контакте с менее нагретой поверхностью. До порчи металла дело не доходит – поглощенный водород далее в процессе плавки выделяется и сгорает. Но, если к газопоглощению склонен и материал тигля, он во время плавки может треснуть и лопнуть, это нужно обязательно иметь в виду.

Восстановление CO заметно, если металл в тигле плавится открытым пламенем жидкостной (бензиновой, керосиновой, дизельной) горелки, по тем же причинам. Жидкое топливо сгорает много медленнее газа, и зона его догорания тянется на несколько см от сопла горелки. Восстановление угарным газом – самое, с точки зрения металла, чистое: оно не портит металл и не дает побочных продуктов при сильном избытке восстановителя. Поэтому восстановление CO широко используется в металлургии при выплавке металла из руды, но как сделать тигельную печь (см. далее), в которой компенсация окисления полностью обеспечивалась бы CO, пока никто не придумал.

Атомарный углерод восстановитель достаточно энергичный для того, чтобы компенсировать окисление. Создать с помощью C восстановительную среду в тигле также несложно: достаточно ввести свободный углерод в той или иной аллотропической модификации в состав его материала или весь тигель выполнить из жаростойкого и механически достаточно прочного аллотропа C; таковым является графит. При восстановлении C существует опасность науглероживания расплава, но графит выделяет при нагреве совсем немного атомарного углерода. Если греть металл в графитовом тигле газовым пламенем, то избыточный C тут же найдет себе более «вкусный» для него H и опасность науглероживания сведется к нулю. А для прочих способов нагрева (см. далее) можно подобрать размеры, конфигурацию тигля и присадку графита к его материалу так, что лишнего C просто не будет при любом мыслимом режиме плавки. Это очень ценное свойство графита, тоже имейте в виду.

Примечание: коэффициент температурного расширения графита ТКР отрицательный, что существенно компенсирует термическое расширение тигля, повышает его стойкость и увеличивает ресурс. Тоже ценное качество.

Выдержка

Итак, почему расплав в тигле нужно перегревать и выдерживать, понятно. Хотя литье из металла совсем другая тема, здесь все же нужно упомянуть, что время выдержки расплава следует соблюдать достаточно точно. Химически чистые металлы на практике почти не применяются, напр. золото 9999 очень быстро истирается; исключение электротехническая медь и цинк для оцинкови, они чем чище, тем лучше. Чаще всего используют т. наз. эвтектические сплавы; напр. сталь это эвтектика железа с углеродом, а дюраль – сложная эвтектика из нескольких компонент. Если дать расплаву перестояться, структура эвтектики в отливке изменится и готовое изделие выйдет порченым. Особенно критично время выдержки для бронзы и латуни: лить их нужно немедленно, как только игра расплава в тигле видимо изменится, станет спокойнее. Помните, как инженер Телегин в «Хождении по мукам» А. Н. Толстого беспокоился, как бы бронза не перестоялась?

Применительно к изготовлению самодельного тигля дегазация расплава при выдержке значима тем, что в это время он (тигель) испытывает значительные динамические нагрузки от пузырьков выделяющихся газов и/или игры самого расплава. Т.е., сделать тигель выдерживающим большое количество термических деформаций и, если требуется восстановительным, мало. Его материал должен быть и достаточно вязким, чтобы выдерживать ударные волны от лопающихся пузырьков и толчки от струй расплава. Именно этим обстоятельством объясняется низкая стойкость и надежность самодельных графитовых тиглей, (см. далее).

Из чего делать

Плавильные тигли изготавливаются (см. рис. ниже):

  1. керамическими химически нейтральными;
  2. керамическими графитированными;
  3. графитовыми;
  4. чугунными;
  5. стальными.

Тигли для плавки металла из различных материалов

Их сравнительные характеристики таковы:

  • Керамические нейтральные – используются для переплавки лома ювелирных изделий с сохранением пробы, т.к. при косвенном нагреве (см. ниже) свойств металла не изменяют. Самому сделать можно, но сложновато (см. далее) и стоит ли? Тигель для золота на 50 г стоит в ювелирном магазине до 100 руб. Без проблем пригодны для плавки в индукционной печи (см. далее), т.к. почти не поглощают энергию электромагнитного поля (ЭМП). Ресурс – 10-30 плавок.
  • Керамические графитированные – пригодны для плавки любого металла; в домашних условиях до 1,5-2 кг за раз. Для использования в индукционной печи ее мощность на то же количество металла придется повысить в 1,5-2 раза вследствие поглощения ЭМП токопроводящим графитом. Самому сделать можно, см. далее. Ресурс – до 50 и более плавок.
  • Графитовые – пригодны для переплавки старого, окисленного лома цветных и драгоценных металлов, т.к. создают сильную восстановительную среду. Плавка серебра открытым газовым пламенем в графитовом тигле позволяет почти полностью восстановить исходный вес окисленного металла. Самостоятельно не делаются, см. ниже. Ресурс – более 100 плавок.
  • Чугунные – используются в основном для переплавки красной меди в бескислородную, т.к. активно поглощают кислород. Ресурс – до 30 плавок, а потом аморфный углерод из чугуна уходит и тигель деградирует.
  • Стальные – самодельный дешевый вариант для плавки небольших количеств алюминиевых и магниевых сплавов и др. химически инертных в расплаве металлов. Возможно применение для переплавки небольших количеств свинца в рыболовные грузила и т.п.

Примечание: графитовые, чугунные и стальные тигли для использования в индукционных печах (см. далее) совершенно непригодны, т.к. полностью поглощают энергию ЭМП.

О графитовых тиглях

Графитовые тигли делают или точеными из массивного природного графита (дорогие), или спеченными при высокой температуре из графитового порошка (подешевле, но все равно не очень-то дешевые). Любители часто пытаются делать «графитовые» тигли из молотого графита на связующем из каолина и т.п., но это получаются не графитовые, а чрезмерно графитированные керамические тигли – хрупкие, выдерживающие не более 10 плавок и портящие металл вследствие избыточного выделения атомарного углерода мелкодисперсным графитом. Более-менее рациональный способ использования молотого графита в любительской тигельной плавке – сделать из него настольную мини тигельную печку для керамических нейтральных тиглей, см. рис.

Читайте также:  Тандыр из кирпича своими руками - советы и пошаговая инструкция

Графитовая мини-печь для нагрева ювелирного тигля

Холодную сварку для сборки данной печи следует использовать на температуру не ниже 800 градусов – хорошо проводящие электричество щеки за время одной плавки не греются выше 400. Не намного более нагреется без тигля и графитовый порошок, но, когда тигелек в него вдавлен, он окажется в горячем пятне свыше 1000 градусов вследствие уплотнения порошка под тиглем.

Если плавится золото, то после окончания плавки и остывания печи графитовый порошок высыпают и перетряхивают, т.к. он спекается. Для плавки серебра и мельхиора порошок удаляют и перетряхивают через 3-5 плавок, так печь быстрее нагревается. В любом случае, чтобы держать восстановительную среду, печь во время плавки накрывают слюдяной крышкой.

Способы нагрева

Если требуется переплавить за раз более 150-200 г металла, то к тиглю понадобится соорудить и тигельную печь, иначе добиться однородности расплава и высокого качества отливки будет очень трудно. Исключение – легкоплавкий и легко восстанавливающийся свинец: его за один раз в домашних условиях можно переплавить до 20-30 кг. Относительное исключение – цинк для горячей оцинковки, его расплава в тигле без печи может быть до 2-2,5 кг, но поверх него обязательно нужно сыпать буру, чтобы зеркало расплава было полностью покрыто ее кипящим слоем. Стальной крепеж бросают в расплав сквозь слой буры.

Оптимальный во всех отношениях способ нагрева тигля в печи – газом, поз. 1 на рис., но газовая тигельная печь достаточно сложное сооружение, хотя и вполне может быть изготовлена самостоятельно. Наиболее подходящий тигель для газовой печи – керамический графитированный, т.к. его материал обладает довольно высокой теплопроводностью. При особо высоких требованиях к чистоте металла лучше использовать керамический нейтральный тигель. При пониженных для легкоплавких металлов – чугунный, как лучше проводящий тепло и тем самым экономящий топливо. Графитовые тигли в газовую печь ставят, только если требуется сильное восстановление старого окисленного металла, а опасность науглероживания несущественна, напр., при переплавке извлеченного из земли серебра на аффинаж

Способы плавки металла в тигле

Для легкоплавких металлов часто наиболее экономичной оказывается электрическая тигельная печь, поз. 2; она может быть т. наз. омической (с нагревом нихромовой спиралью) или индукционной, с нагревом от генератора электромагнитных колебаний, см. ниже. В индукционной печи применимы только керамические нейтральные или, в ограниченных пределах, графитированные тигли.

Если тигель боле чем на 2-2,5 кг металла, то тигельную печь по правилам безопасности нужно делать опрокидывающейся (поз. 3), т.к. и 1 кг пролитого на пол расплава это уже большая беда. Металл в мелких ювелирных тиглях, наоборот, предпочтительно греть без печи, непосредственно пламенем горелки, поз. 4. В таком случае тигель все время плавки удерживают специальным пружинным захватом, поз. 5 и 6.

Примечание: серебро и его сплавы, а также свинец на грузила, в домашних условиях в количестве до 15-20 г можно плавить, используя вместо тигля… ложку из пищевой нержавейки, см. рис. справа. Для безопасности тогда надо сделать к губкам тисков прокладки с продольными пропилами под ручку ложки. Пламя – исключительно газовое; бензиновое может сжечь ложку.

Электронагрев

Омические тигельные печи используются в основном для плавки свинца или олова. Для более тугоплавких металлов они оказываются неэкономичными, но свинца в домашней тигельной электропечи за раз можно переплавить до 20 кг; как самому сделать электрический тигель для плавки свинца см. напр. видео:

Видео: электрический тигель для плавки свинца


Плавка алюминия в тигле, оказывается выгоднее индукционная вследствие его высокой электропроводности, но с медью этот фокус уже не проходит – ее температура и скрытая теплота плавления много больше. При индукционном способе плавки металл греют вихревые токи Фуко, для чего тигель с ним помещают в ЭМП катушки из толстого медного провода, питаемой переменным током от генератора электромагнитных колебаний. Как сделать своими руками генератор для индуктивного нагрева небольших количеств металла, напр., на безделушки, описано в других материалах, или, к примеру, см. след. видео руководство.

Видео: индукционный нагрев своими руками

Индукторная тигельная печь для плавки алюминия

С увеличением количества переплавляемого металла не только растет необходимая мощность генератора, но и падает оптимальная его частота, это сказывается т. наз. поверхностный эффект (скин-эффект) в металле. Если 100-200 г алюминия можно переплавить в ЭМП от любого самодельного генератора для индуктивного нагрева, то установка на 1,5-2 кг дюраля или магниевого сплава представляет собой уже солидное сооружение, см. рис. справа. Если вы намерены работать с алюминием, то хорошенько подумайте – а стоит ли нечто подобное городить? Не проще ли выйдет мини газовая печь для плавки небольших количеств алюминиевых сплавов, см. напр. ролик

Видео: мини печь для плавки алюминия

Делаем тигли

Теперь пришло время сделать своими руками плавильный тигель. Из вышесказанного ясно, что своими руками имеет смысл делать тигли:

  1. Стальной;
  2. Керамический нейтральный;
  3. Керамический графитированный.

О стальных тиглях особо говорить нечего – это просто посудина из стали в приваренной ручкой. Используются стальные тигли для переплавки легкоплавких металлов; иногда – цинка на горячую оцинковку с качеством до 3+. Стальные тигли для свинца, олова и цинка пригодны только для плавки одного конкретного металла, т.к. после 1-2 плавок сами покрываются им изнутри.

Керамический нейтральный

Состав смеси для формирования керамического нейтрального тигля – 7 частей шамотной глины, 1 часть мелко молотого шамота (до фракции

Электрическая печь для плавки алюминия своими руками

Приветствую любителей помастерить, сегодня мы рассмотрим, как изготовить простую и надежную электрическую печь для плавки алюминия. Помимо этого такую печь можно использовать для отжига стали, а также для закалки. Нагревательный элемент в печи стоит на 1800 Ватт, печь оснащена термометром, а температура регулируется цифровым устройством. Собрано все просто и из доступных материалов. Если вас заинтересовал проект, предлагаю изучить его более детально!

Материалы и инструменты, которые использовал автор:

Список материалов:
– жаростойкий кирпич (J23);
– жаростойкий цемент;
– железные уголки;
– болт и гайки;
– контроллер REX-C100FK02-V*AN AC 230V ;
– датчик температуры 0-800C ;
– твердотельное реле Fotek SSR-25DA ;
– электрическая конфорка 1800 Вт;
– дверная петля;
– колесики;
– листовое железо.

Процесс изготовления печи:

Шаг первый. Нагревательный элемент
Первым делом найдем подходящий нагревательный элемент. Для таких целей автор использовал старую электрическую конфорку на 1800 Ватт. Мощности устройства вполне хватает, чтобы получать температуру порядка 800 градусов Цельсия, на такую температуру печь выходит чуть более чем через час.




Шаг второй. Основное тело печи
Далее соберем основное тело печи, тут нам понадобится огнеупорный кирпич марки J23. Особенность этого кирпича в том, что он мягкий и легкий, такой материал без проблем режется ножовкой.

Для тела печи понадобится 10 кирпичей, их автор обрезает под углом 17 градусов, чтобы сложить нужную геометрическую фигуру (десятиугольник).




Далее нам понадобится жаростойкий цемент, такой обычно используют при строительстве печей. Склеиваем на нем кирпичи сперва попарно, а потом собираем и цельную конструкцию.

Шаг третий. Основание и нагреватель
Далее в нижнюю часть печи устанавливается нагреватель, для начала нам нужно сделать под него посадочное место. Убираем лишнее количество материала напильником, чтобы конфорка зашла в печь.

Также изготавливаем и донышко для печи, склеиваем для таких целей три огнеупорных кирпича. Когда раствор засохнет, вырезаем на основании выступ, который будет заходить внутрь печи. Автор работает ножовкой и стамеской. Вот и все, теперь устанавливаем конфорку и приклеиваем основание к печи на раствор.


























Помимо этого для крышки нужно сделать пробку, ее автор выточил из жаропрочного кирпича. Пробка нужна для горловины, через которую будет загружаться алюминий для расплавки. Обязательно нужно сделать также запирающий механизм для крышки, чтобы все закрывалось герметично. Запирающее устройство изготовлено из болта и гаек, привариваем к болту длинную ручку с этим моментом закончили.

Шаг шестой. Колесики
Хоть печь у нас будет и не слишком тяжелой, для ее удобной транспортировки к ней можно прикрепить колесики. Используем небольшие колеса для тележек, которые могут вращаться вокруг своей оси. В раме сверлим отверстия и нарезаем резьбу, теперь колесики можно прикрутить винтами. Если колесо поломается, его можно будет легко заменить.

















Шаг восьмой. Испытания
Печь готова, осталось сделать для нее тигель, автор его сварил из толстостенной железной трубы. Не забудьте сделать на тигле носик для удобного выливания раскаленного металла.

Запускаем печь, ждем ее разогрева, на необходимую температуру печь выходит уже через час, корпус печи при этом нагревается, но не сильно. Теперь снимаем пробку и через горловину загружаем алюминий для расплавки. Это могут быть банки из под напитков, стружка и другой источник алюминия. В процессе желательно помешивать алюминий.

Когда алюминий расплавится, его можно выливать в нужную форму, не забывайте о технике безопасности, жидкий алюминий разогрет до 800 градусов! Автор заливает металл в формы, в итоге получаются заготовки, используемые для работы на токарном станке. Аналогично можно отливать разные изделия, детали для самоделок и так далее.

Добавить комментарий