Муфельная печь для обжига керамики: обработка глины в высокотемпературном устройстве, сделанном своими руками

Содержание материала

Пластическое формование

Пластическое формирование кирпича фото

Этот метод предусматривает приготовление массы, содержащей влагу примерно 20 процентов. Обычно берут глину и суглинки, в которых имеются карбиды кальция, оксиды алюминия, магния. Присоединяют к ним и добавки в виде отходов углеобогащения, угледобычи (например, золошлак).

Глину извлекают из карьера, помещают в бетонированные ямы, разравнивают и послойно увлажняют. Несколько дней глина «отлеживается» (до 4 дней). Далее ее доставляют на завод, чтобы произвести обработку, заключающуюся в удалении из смеси камушков с помощью специальных камневыделительных вальцов. Все измельчается, удаляются каменные вкрапления. В смесителе происходит увлажнение массы (от 18 до 25 процентов).

Очищенная смесь поступает в ящичный питатель. На выходе из него массу встречают подвижные грабли, разбивающие большие куски и направляющие глину на бегуны. Вот тут-то тщательно перемешивается однородная смесь, которая проходит через гибкие вальцы и попадает в ленточный пресс, связанный с аппаратом для резки. В ленточных прессах находятся вакуум-камеры, в которых удаляется воздух из глиняной массы. Это способствует ее пластичности и уменьшению формовочной влажности. Сокращается также время на сушку сырца и вместе с тем повышается его прочность.

Затем глиняная «колбаса» разрезается на одинаковые по размерам куски и оказывается на подкладочных деревянных рамах. Так происходит расфасовка по рамам. В кирпичах-сырцах содержится еще достаточно много влаги, поэтому необходимо дождаться, когда они подсохнут. Вода постепенно испаряется, за счет этого происходит усадка, уменьшается объем изделий.

сушка кирпичей фото

Сушка кирпичей чаще производится искусственным способом: теплом отработанного пара. Температура постепенно поднимается, образуются в сушильной камере обездвиженные водяные испарения, что благоприятно сказывается на сушке, так как нагрев кирпичного изделия во влажном воздухе обеспечивает высыхание всей массы равномерно. И наконец, в кольцевой или туннельной печи происходит обжиг, который продолжается до начала процесса спекания (при температуре 1 000°C).

Обжиг завершает процесс изготовления кирпичной продукции способом пластического формования. При отправлении в печь сырец еще имеет около 8…12 процентов влажности. В самом начале закладки его в печь он досушивается. Когда температура поднимается до 550°C–800°C, происходит начало дегидратации глинистых материалов, при которой распадается кристаллическая решетка минералов, в результате чего теряется пластичность, и изделие подвергается очередной усадке. Видео процесса кирпичного производства:

Что же происходит в это время с кирпичом?

— Вначале выделяются летучие органические примеси и добавки (при температуре 200°C–800°C), темп увеличения температуры обжига в час достигает в это время 300°C–350°C. Удерживается уровень температуры до выгорания углерода. Если температура поднялась выше 800°C, наступают изменения в структуре изделия.

— С этого момента для полнотелых кирпичей темп температурного роста – 100°C–150°C в час, а для пустотелых – 200°C–220°C.

— После достижения максимальной температуры обжига некоторое время нужно ее удерживать в таком состоянии, чтобы прогрелось равномерно все изделие. И пошел обратный процесс – охлаждение, начиная со 100°C–150°C и далее – по схеме. Весь процесс обжига занимает около 6–8 часов. Если в печь отправляли сырец, то после обжига получаются бруски обожженной глины, которые приобрели прочность камня; водостойкие, устойчивые к изменениям температур.

Способ второй. Делаем печку, не имея под рукой металлического корпуса

Процесс изготовления в данном случае мало чем отличается от описанного выше, однако свои нюансы здесь определенно имеются. Начнем с того, что рабочий объем приведенной ниже конструкции составит порядка 13-литров. Спираль, как уже упоминалось выше, сможет прогреваться до тысячи градусов всего за 1,5 часа, при этом температура наружных стенок устройства не превысит 100 градусов. Алгоритм действий должен быть следующим.

Шаг 1. Вначале, используя профильную трубу 4х2 сантиметра (с квадратным сечением) сооружаем подставку для прибора. После этого окрашиваем готовую подставку эмалью.

Шаг 2. Поверх подставки крепим лист оцинкованной стали (его толщина должна составлять примерно 0,1 сантиметра), используя для этого саморезы «по металлу».

Шаг 3. Стены изготавливаем из шамотного кирпича и специального каминного состава (все так же, как в предыдущем варианте). По застывании раствора проделываем канавки под спираль.

Шаг 4. Дно собираем из кирпича отдельно, для крепления используем все тот же раствор. Перед тем, как продолжить работу, дожидаемся полного высыхания конструкции. Не забываем смачивать каждый кирпич непосредственно перед укладкой.

Шаг 5. Поверх металлического основания укладываем термоизоляционный слой (можем использовать для этого все ту же базальтовую вату). В целях максимального уплотнения данного слоя его необходимо увлажить перед тем, как фиксировать кирпичное днище.

Шаг 6. Продолжаем традиционную кладку печи, но стараемся, чтобы все пустоты и швы были тщательно заполнены.

Шаг 7. Крышку для камеры традиционно делаем из шамотных кирпичей, но при этом скрепляем их между собой посредством металлической стяжки.

Шаг 8. Укладываем спираль в подготовленные канавки, утепляем конструкцию снаружи термоизоляционным материалом. Далее закрываем все листами цинкованной стали, которые вырезаны в соответствии с размерами полученной камеры.

Как видим, для этого требуются познания не только в печном деле, но и в области электричества. С еще одним возможным способом изготовления можете ознакомиться из приведенного ниже видеоматериала.

Видео – печка для обжига на дровах

Как своими силами сделать печь Бубафоня

Ранее мы рассказывали о том как своими силами сделать печь Бабуфоня, в дополнение к этой статье советуем вам ознакомится с данной информацией все подробности смотрите тут

Ограничения духовки

Однако есть несколько ограничений при обжиге в духовке, и их важно знать. Вот некоторые ограничения, связанные с духовкой:

Вот некоторые ограничения, связанные с духовкой:

нет возможности получить очень высокую температуру;
обжигая в духовке невозможно добиться химических изменений, которые происходят в печи;
у вас не получится «гладкого» изделия из обычной глины;
вам не нужно глазировать;
вам не нужно тратить 12 часов на обжиг.

Для запекания в духовке обычно достаточно нескольких часов. Большинство духовок не может поднимать температуру выше 350 градусов, тогда как для настоящего обжига глиняной посуды нужна температура от 1200 градусов.

Теперь поговорим о процессе обжига глины. Когда вы кладете кусок глины в печь, из-за высокой температуры он становится очень горячим и в нем происходят химические изменения — остекленение, появляется блеск и глянец. С кусочком глины, обожженым в духовке этого не добиться, потому что в духовке не достаточно жарко. Для таких изменений нужна температура 1600 градусов. Поэтому изделия, обожженные в духовке не являются керамикой в полном смысле слова, однако они обладают в некотором роде теми же свойствами.

При нагревании до 110° глина отдает всю механически примешанную воду, все же остальные ее свойства остаются неизмененными. При 250° начинается очень медленное, постепенное удаление конституционной воды из глинистого вещества. При 425—450° из глинистого вещества выделяется большая часть химически связанной воды, причем молекулы глинистого вещества распадаются. Остатки конституционной воды удаляются около 900°. По этой причине обжиг керамических изделий производят при температурах не ниже 900°, в противном случае они будут недостаточно устойчивы как в отношении выветривания, так и в отношении действия воды, разбавленных кислот и щелочей.

Поэтому первое — правильный выбор типа глины для обжига в духовке.

Вы можете попробовать сделать изделия из обычной глины и обжечь ее с детьми. Это очень интересно, получаются изделия не растворимые в воде.

Но для пищи они не годятся: даже в слабо разбавленных кислотах и щелочах такая глина легко растворяется.

Разновидности муфельных печей

По конструктивным особенностям устройства подразделяются на:

трубчатые или цилиндрические;
горизонтальные или вертикальные.

По виду термообрабатывающего состава:

воздушные;
вакуумные;
на основе инертного газа.

Изготовить в домашних условиях можно только лишь воздушную муфельную печь, поэтому именно о ней и пойдет речь в статье.

По особенностям термоэлектрического нагревателя:

газовые;
электрические.

Безусловно, газовая печь обойдет в эксплуатации в 3-4 раза дешевле электрической, за счет экономии топлива, но такую печь, во-первых, запрещено по закону изготавливать и использовать, во-вторых, сделать муфельную печь своими руками на газу технически крайне сложно.

Фото 2 Схема промышленной муфельной печи

Изготовление устройства

В данном случае мы расскажем, как сделать вертикальную муфельную печь для обжига керамики своими руками.

Для этого вам понадобятся следующие инструменты:

углошлифовальная машина (болгарка) и 1-2 круга;
электро-дуговая сварка и электроды;
слесарный инструмент, в том числе кусачки;
2-миллиметровая нихромовая проволока.

и материалы:

2,5 мм стальной лист или корпус б/у духовки;
уголок;
арматура;
базальтовая вата;
огнеупорный шамотный кирпич;
огнеупорный раствор;
герметик силиконовый.

Корпус

Идеально в качестве основы самодельной муфельной печи для фьюзинга или купелирования подойдет корпус электрической духовки или чудо-печки, поскольку в ней уже предусмотрена вся необходимая изоляция. Понадобится только снять или удалить все пластиковые элементы.

Фото 3 Старая духовка в виде корпуса муфельной печи

Если не получилось найти такую духовку, корпус можно сварить из листа, предварительно нарезанного на заготовки. Свариваете все боковины, зачищаете металлической щеткой или болгаркой швы и покрываете грунтовкой.

Нагревательный элемент

Ключевой компонент устройства, поскольку именно от него зависит температура в печи и скорость нагрева. Также нужно будет сделать и терморегулятор для муфельной печи своими руками, либо приобрести уже готовый. В качестве нагревательного элемента будет выступать нихромовая проволока, диаметр которой подбирается в зависимости от максимальной температуры. Минимальный и самый расходный диаметр – 1,5-2 мм.

Фото 4 Нагревательный элемент

Термоизоляция

Важнейший аспект работы, который отвечает за целостность и эффективность всей конструкции. Внутри муфельной печи устанавливается на огнестойкий клей шамотный кирпич. По размеру печи его обрезают болгаркой. Сверху используется базальтовая вата.

Фото 5 Огнестойкий клей Терракот

Первый пункт можно пропустить тем, кто в качестве корпуса использует старую духовку.

Сушка глины

Если вы не работаете с печью, то скорее всего, вы собираетесь сушить глину воздушной сушкой или выпеканием в духовке. Есть несколько способов для каждого из них.

Для запекания в духовке:

Разогрейте духовку до нужной температуры.
Поместите туда глиняную заготовку на подносе.
Запекайте необходимое количество времени.
Проверьте твердость изделия.

Это просто, но опять же, нагрев недостаточно сильный для фарфора или фаянса.

Для воздушной сушки:

Положите изделие в безопасное место.
Подождите. Это может занять до 24 часов.
Проверьте изделие на твердость и дайте ему еще времени при необходимости.
Если вы сушите на воздухе, используйте мелкозернистую наждачную бумагу, чтобы удалить мелкие неровности, прежде чем переходить к покраске.

Сушка глиняной посуды требует времени, но вы можете извлечь из этого пользу с помощью правильной техники.

Пробники – что это?

Сью МакЛеод — керамист с большим опытом работы в глазурной химии и реологии глазурей. Ее сайт https://suemcleodceramics.com/, кроме того, она ведет популярную группу в Фейсбуке, посвящённую глазурям, работе с глазурями, работе над дефектами глазурей. Вы можете вступить в группу по адресу .

Пробники, полученные с помощью экструдера

Понятие «тестовая плитка» или «пробник» может относиться к любому виду глины, которая используется для тестирования глазурей, шликера, подглазурных красок, ангобов и т. д.

Пробники могут быть любой формы и изготавливаются различными способами. В этом посте я поделюсь множеством способов, с помощью которых вы сможете сделать свои плитки-пробники для тестирования глазурей. Здесь представлены примеры тестовых плиток, которые я регулярно использую.

Пробники, полученные с помощью экструдера

Пробники, выкрученные на гончарном круге

Абсолютно не важно каким способом сделаны пробники. Ключ заключается в том, что их можно сделать быстро, на них не тратится много глины и у вас их достаточно — вы не экономите, берете и тестируете на них глазури

Таким образом, вы можете свободно экспериментировать и не переживать за то, что произойдет с ними в печи. Они не настолько бесценны как ваши изделия, в которые вы вложили много времени и сил. Всегда лучше пожертвовать несколькими пробниками, чем рисковать и испортить все, что было слеплено.Используйте их в любой момент, когда приходит идея. Пробуйте на них свой новый рецепт глазури или неожиданную комбинацию существующих глазурей. Чем больше вы тестируете и экспериментируете, тем больше вариантов глазурей у вас будет.

Общее описание

Печь для обжига керамических изделий – особый вид оборудования, востребованного в гончарном производстве и в частных мастерских. Глиняные изделия, прошедшие процесс обжига, получают необходимые характеристики и определенный цветовой оттенок, знакомый каждому.

Чтобы добиться желаемого результата и обеспечить выпуск качественной продукции, необходимо отрегулировать температурный режим и определить продолжительность воздействия высоких температур на материал.

Процедура обжига требует много времени, продолжительность при этом может меняться в зависимости от разных факторов, среди которых:

толщина стенок изделий;
свойства глины;
мощность печи.

Прежде чем приступать к обжигу, необходимо получше ознакомиться с оборудованием, в котором происходит основной процесс. Начать стоит с устройства классической установки и разобраться, какие составляющие включает в себя конструкция.

Корпус. Для изготовления этого элемента в основном используют нержавеющую сталь. При самостоятельном изготовлении печи подойдет старый холодильник, эксплуатация которого больше невозможна. Главная задача корпуса – защита внешней среды и остальных элементов конструкции от воздействия высоких температур. В среднем толщина листа стального наружного корпуса составляет 2 мм.
Внешняя теплоизоляция. Представляет отдельный слой, для создания которого используют шамотные кирпичи или другие материалы с низкой теплопроводностью и устойчивостью к высоким температурам. От качеств теплоизоляционного слоя зависит производительность аппарата.
Внутренняя теплоизоляция. В этом случае предпочтение отдают минеральной или базальтовой вате, а также перлиту. Листовой асбест не рекомендован для применения, так как при нагревании начинает выделять вредные вещества, способные навредить организму.
Камера. В нее происходит закладка глиняных изделий с целью получения прочной керамики. Также в камере находятся нагревательные элементы, поднимающие температуру воздуха и обеспечивающие необходимый обжиг. В качестве нагревателей в основном задействуют спирали из нихрома или ТЭНы воздушного типа. Устройства устанавливают в предусмотренный конструкцией паз.

Теперь стоит разобраться с тем, как работает установка. Печи используют разные виды топлива, но вне зависимости от этого обеспечивают обжиг по стандартной схеме.

Глиняные изделия предварительно сушат, только потом помещают в полость печи. При этом крупные заготовки располагают в нижней части камеры, а затем постепенно собирают пирамиду, оставляя наверху небольшую глиняную посуду.
Далее дверцу печи плотно закрывают и начинают постепенно поднимать температуру внутри, доводя ее до 200 градусов по Цельсию. При таком температурном режиме детали прогревают 2 часа.
Затем снова поднимают температуру в печи, устанавливая 400 градусов по Цельсию, дают деталям прогреться еще 2 часа.
В конце увеличивают нагрев до 900 градусов и выключают нагревательные приборы. В некоторых моделях приходится самостоятельно тушить пламя. Изделия оставляют остывать в камере с плотно закрытой дверцей.

Ангобированные кирпичи. Как их получают?

Ангобированный кирпич фото

Особенности технологии получения этого кирпича заключаются в том, что цветовая гамма наносится на высушенный сырец. Обжиг осуществляется всего один раз. Покрытие декоративное, но другое. Состав ангоба – белая либо окрашенная красителями глина, которую доводят до консистенции жидкой сметаны. При грамотно выбранной температуре обжига получается ровный слой, непрозрачный, матового цвета. Технологические характеристики офактуренного кирпича соответствуют ГОСТу 7484-78 и отражают все функции лицевого. Широкий спектр цветового выбора позволит реализовать любую идею оформления.

Классификация печей

Люди давно заметили, что при сильном нагревании глина из мягкого материала превращается в непробиваемый камень. Никто сейчас и не вспомнит, когда появилась первая печь для обжига глиняных изделий. За тысячелетия человеческой деятельности постоянно развивалось и совершенствовалось не только гончарное дело, но и необходимые для него печи.

Такая печь поможет изготовить керамику ручной работы

Существует несколько основных категорий обжиговых печей:

по типу топлива или источника энергии, на котором работает агрегат. В этом разделе выделяются газовые, электрические и твердотопливные;
по расположению нагревателя. Существует два основных вида: муфельные, когда нагреватели размещены вокруг муфеля, и камерные — нагреватель внутри камеры для обжига;
различие в типе камерной среды. Эту классификацию делят на три вида: вакуумные, когда воздух откачивается из камеры, воздушные — обычные печи, и с защитной газовой средой, когда закачивают вспомогательный газ для лучшей обработки изделий;
отличия по типу загрузки. Три категории: трубчатые — загрузка сверху, для равномерного обжига художественных изделий, колпаковые — такая же загрузка, но для габаритных предметов, горизонтальные — когда загружают спереди;
по мощности и максимальной температуре нагрева. От температуры обжига зависит конечное качество и цвет изделия, поэтому эта категория имеет большое значение для тех, кто экспериментирует в этих направлениях.

Обзор печей для обжига керамики:

Способы обжига

Муфельная печь, оснащённая специальным механизмом, который регулирует температуру внутри. Зачастую обладают специальными программами для различных типов обжига.
Костёр/неэлектрическая печь. Изделие стоит поместить в ёмкость с песком, затем в костёр: так эффект резкого нагревания минимизируется.
Обжиг глины в домашних условиях, используя газовую или электрическую печь. Наиболее опасный метод. На сковородку из чугуна необходимо насыпать речной песок, затем поставить необходимое изделие и накрыть его кастрюлей или глиняным горшком

Важно следить за процессом и периодически проветривать помещение.