| СТАТЬИ
Изготовление тиглей из шамотной глины
Фарфоровые тигли даже при не слишком высокой температуре часто трескаются и лопаются. Использовать тигли из других более дорогих материалов (графитовые, алундовые и т.п.) экономически невыгодно. Впрочем, цены на лабораторный фарфор тоже не радуют.
Как вполне экономичный и практичный вариант – изготавливать тигли (и не только их) самостоятельно из шамотной глины. Это не очень сложно. Освоить описанную далее технологию можно даже с «нуля», что позволит делать для себя тигли любого нужного объема. Для этого необходимы следующие материалы:
Шамотная глина - используется при кладке печей ее можно купить в строительном магазине.
Надпись на упаковке: шамотная глина молотая, термостойкость до +1600 °C, состав: массовая доля окись алюминия не менее 23%, окись железа не более 5%, минералы. Сайт производителя www.pva.ru
Мешка глины хватит надолго. Так же понадобится жидкое стекло (канцелярский - силикатный клей как заменитель использовать нельзя) продается в строительных магазинах и молотый шамот. Последний можно достать, сделать самостоятельно из шамотного кирпича или купить. Это основные ингредиенты. Состав смеси подбирается опытным путем. Использую следующий: глина – 7 частей, шамот – 3 части, жидкое стекло из расчета на литр сухой смеси шамота и глины – 10 столовых ложек. Процесс:
Отмерив, нужное количество глины и шамота смесь тщательно перемешивается до однородного состояния, и только после этого добавляется небольшими частями вода. Все перемешивается. Смесь лучше разделить на несколько частей и если воды добавлено больше чем надо, то можно просто досыпать сухой смеси. Глина месится руками. Важно - готовая глина не должна липнуть к рукам, если липнет, значит, воды слишком много. Если воды мало (при хранении глина может подсохнуть) достаточно комок глины обмакнуть в чашку с водой и перемять. Когда глина смята в ком, частями добавляется жидкое стекло. Глина тщательно вымешивается. Способов много – самый простой скатать кусок глины в жгут, сложить его пополам несколько раз и снова раскатать. Повторять процесс до тех пор, пока глина не будет при сминании трескаться. Хранить готовую глину до использования нужно завернутой в несколько целлофановых пакетов. Все это и многое другое подробно описано на сайтах керамистов.
Далее как пример самый простой, доступный и дешевый способ лепки тигля по гипсовой форме.
Для работы использован фарфоровый тигель (в качестве модели), алебастр (строительный гипс) и пластиковая бутылка из-под минералки. Бутылка обрезается с таким расчетом: высота тигля плюс 40-50 мм. Это будет форма. В нее засыпается алебастр и доливается вода. Консистенция должна получится, как у жидкой сметаны. В смесь утапливается (примерно по центру) фарфоровый тигель до самого края. В тигель нужно положить что-то тяжелое, с таким расчетом, что бы он и не утонул и «не всплывал». После того как алебастр застыл нужно извлечь тигель из гипса и форму из обрезка пластиковой бутылки. Пластик надрезается ножницами и легко рвется вдоль линии разреза, а вот извлечь тигель из алебастра несколько сложнее.
На фото показано как это сделать:
Гипсовая форма кладется на две дощечки с таким расчетом, что бы фарфоровый тигель оказался между ними. Затем сильным ударом деревянной доской (киянкой и т.п.) тигель выбивается из формы. Для того, что бы форма не разрушилась ее дно специально сделано толщиной 40-50 мм.
Форма практически готова. Если на ее внутренней поверхности остались дефекты – трещины, пузыри и т.п. они замазываются жидким алебастром. После высыхания все неровности зачищаются.
Изготовить тигель из глины по форме можно несколькими способами. Один из них т.н. шликерное литье. У этого способа есть как плюсы, так и минусы. Более рационально на начальном этапе просто вылепить тигель в форме, а не возится с жидкой глиной.
Подготовленная глина перед лепкой «отбивается» что бы удалить из нее воздух. Для этого комок глины нужно отбить об твердую поверхность (застелить пол газетой и с силой бросить на нее ком глины). И так пять-семь раз. Когда глина готова берется небольшой комок и с силой вминается на дно формы. Затем берутся небольшие кусочки глины и из них формуются стенки тигля. Толщина стенок контролируется по краю формы. Самое важное тщательно проминать глину к форме. Загладить неровности и сделать внутреннюю часть будущего тигля гладкой можно смочив глину водой. Но это в последнюю очередь. Следующий очень важный этап работы – сушка. Форма ставится в картонную коробку, которая накрывается крышкой. По мере испарения воды глина дает усадку. Через 6-8 часов тигель уменьшится в объеме, и извлечь его из формы не составит особого труда – достаточно перевернуть ее вверх дном – сам выпадет:
После этого тигель досушивается в картонной коробке уже без формы. По мере сушки все появившиеся дефекты устраняются. Если образовались трещины, они замазываются жидкой глиной.
После того как тигли высохли как на фото семь тиглей серого цвета, два более темного – они еще не досохли. Первые семь уже можно обжечь. Для этого целесообразно использовать муфельную печь:
Температура обжига – восемьсот градусов. Для тигля вполне достаточно. При обжиге следует учитывать что глина содержит в себе органику которая будет выгорать и воду в связанном состоянии которая будет испарятся. Соответственно нужно побеспокоится о выходе газов из печи. В лабораторной муфельной печи для этого предусмотрено отверстие в дверце. Если нет возможности использовать такую печь можно обжигать и в маленькой по одному:
Для изготовления тиглей так же можно использовать пресформы.
Приступим:
И так, для изготовления тигля, понадобится: кусок пластиковой водопроводной трубы насколько я помню диаметр примерно 105 мм.(наружная часть формы), два деревянных диска (дно формы е её крышка) сделанные точно под размер внутреннего диаметра пластиковой трубы (можно взять фанеру но толщину рекомендую не менее 20 мм), внутренняя часть формы она делается на конус а низ полностью закругляется (по диаметру её надо сделать не идеально круглой, а слегка овальной, всего на 1-2 мм, позже объясню почему), три хомута соответствующие наружному диаметру пластиковой трубы, три самореза средней длины (в зависимости от толщены деревянного круга (будущей крышки формы), два длинных самореза (они будут нужны для того, чтобы вытащить внутреннюю форму).
Ещё потребуется шамотная глина, шамотная крошка, приготовленная из шамотного кирпича (на один тигель с крышкой у меня уходит примерно половика кирпича
Трубу необходимо распилить по всей длине (это облегчит изымание готового тигля)
Со стороны будущего дна формы делаем пропилы как на рисунке всего примерно 6-10 на глубину примерно 20-25 мм. (они помогут жестко закрепить дно формы
Устанавливаем дно, и закрепляем его хомутом.
Устанавливаем средний хомут, но зажимаем его не полностью, только так, чтобы в дальнейшем стенки формы не расползались, оставляем щель примерно в 1 мм.
Теперь надо вырезать 4 бумажных круга под внутренний размер формы они не дадут прилипать смеси к дну формы и к её крышке)
Кладем один из кругов на дно формы.
Теперь займемся смесью её надо перемешивать очень тщательно. Я использую состав состоящий примерно на 60% из шамотной крошки, на 30% из шамотной глины и на 10% из древесного угля. Перемешиваю его сначала в сухом виде потом уже с водой, воды надо не много, чтобы состав только держал форму как на рисунке.
Далее в целях сбережения нервной системы при последующих попытках вытащить тигель из наружной формы, рекомендую проложить межу стенками формы и смесью лист бумаги. (Первый опыт по вытаскиванию готового тигля из наружной формы занял у меня часа 2-3 и кончился естественно ничем, так что на счет листа бумаги настоятельно рекомендую)
Прежде чем формировать дно тигля необходимо замерить расстояние от дна формы до её верхних краев. По мере трамбовки смеси эти замеры надо будет повторять пока не будет достигнута требуемая толщина дна. (Забегая вперед скажу, что пробовал схему и наоборот, когда дно тигля трамбуется в последнюю очередь, а сначала делаются края. В принципе это роли не играет, и в том и в другом случае результат зависит от того, насколько хорошо вы утрамбовали смесь, и нету ли в ней пустот)
После того, как дно готово, устанавливаем по центру внутреннюю часть формы, и начинаем трамбовать будущие стенки тигля.
Трамбовать надо очень тщательно, это залог, того, что весь предыдущий и будущий труд не будет напрасным. Смесь лучше докладывать маленькими порциями.
Трамбуем дальше.
Утрамбовали. Дальше кладем сверху ещё один вырезанный бумажный круг.
Закрываем верхней крышкой формы. В ней как и во внутренней части должно быть три отверстия, через них саморезы соединят крышку формы с ей внутренней, центральной частью.
Заворачиваем саморезы, Почему именно три самореза? Тот, что в середине - центрует крышку, два боковых – основные на них ляжет вся нагрузка.
Теперь ещё два больших самореза.
Далее самое сложное, закрепив горизонтально форму и вставив между большими саморезами любой длинный предмет (как показано на рисунке) начинаем постепенно вращать внутреннюю часть формы (для этого её и необходимо было сделать овальной формы) Таким образом расширяется внутренняя часть тигля, что потом позволит без проблем вытащить внутреннюю форму.
Когда она начнет свободно вращаться, её можно вытащить. Обычно внутренние стенки тигля после этого достаточно гладкие.
Снимаем все хомуты.
Вытаскиваем тигель из формы, обычно проблем с этим не бывает.
Внутренняя поверхность с ещё не зашпаклеванными изъянами на стыке дна и стенок.
Что касается крышки тигля, то тут всё просто, в той же форме закрепляем хомутом дно, опять кладем круг из бумаги, трамбуем смесь и закрываем крышкой, предварительно, положив ещё один бумажный лист сверху. Дальше прессуем либо струбциной, либо молотком. Получается такой вот блин, а когда он высохнет, то по центру сверлим дрелью отверстие примерно 6-8 мм.
Получается вот такой тигель.
Загрузив содержимое, замазываем тигель снаружи шамотной глиной.
Ну и собственно всё, осталось только поставить тигель в печь.
Теперь что касается самых распространенных вопросов:
Что можно плавить в этом тигле?
Я делал этот тигель для плавки булата, температура плавки железа 1535 градусов, чистое железо я не плавил, обычно гвозди и электроды тоесть примерно 1400-1500 градусов он держит. Насколько долго не скажу,но полчаса, час - точно. Естественно все металлы и сплавы с более низкой температурой плавления в тигле плавить можно.
Пробуйте.
Если что-то пойдет не так поэкспериментируйте с составом смеси.
Больше 1500 греть не пробовал, не позволяет печь.
Можно ли плавить медь, латунь, бронзу и т.д.?
Ответил в предыдущем вопросе.
Чем можно греть тигель? В каких печах?
У меня самодельная печь на каменном угле, провел не одну плавку, проблем с тигелем пока не было ни разу. Опять же повторюсь трамбуйте смесь как следует, от этого многое зависит.
Горелку на пропане, печь на мазуте тоже использовать можно (но сам не пробовал) , многое будет зависеть от толщены стенок тигля, чем толще - тем надежней, но и сложнее прогреть содержимое, больше затраты энергии. Только не забудьте нагревать надо постепенно, если нагреть тигель только с одной стороны то треснет любой даже графитовый.
P.S. Ну и техника безопасности, разумеется, таки не чашка с чаем…
Практически каждый предмет имеет несколько видов и назначений, так и печи. Есть печи для обогрева помещений, для приготовления еды, а есть специальные устройства для плавления металлов или для их хранения уже в расплавленном виде. Такие устройства называют тигельными плавильными печами. Они имеют специфическое предназначение и поэтому список предприятий, где они нашли свое применение, совсем невелик. В основном это заводы и лаборатории. Но что же делать, если нужно для каких-либо целей дома переплавить металл? Покупать такое оборудование очень дорого, но его вполне реально изготовить своими руками. Для этого необходимы минимальные знания в этой области, желание и время.
Виды тиглей
Тигельная печь – это емкость, выполненная из огнеупорного материала в которой, нагревая до определенной температуры, плавят металл. Основные материалы, из которых изготавливаются тигли:
- керамика;
- графит;
- чугун.
Используются тигельные печи как на заводах, где изготавливаются больше металлические изделия, так и на малых предприятиях, например, для изготовления ювелирных изделий.
Керамические печи – это оптимальный вариант. При плавке металлов в керамическом тигле в самом веществе не происходят никакие изменения. Поэтому в таких тиглях без проблем можно плавить даже неблагородные металлы или сплавы из кобальта, хрома или палладия.
Графитовые тигли . Такие печи отличаются долгим сроком эксплуатации и высокой сопротивляемостью перед окислением, что делает их универсальными для плавления любых металлов и особенно сплавов на основе цинка и латуни. Кроме того их часто используют в индукционных печах. Графитовые тигли могут выдержать очень высокие температуры, например, восемьсот градусов для плавления алюминия.
Чугунные тигли, пожалуй, худшие из трех перечисленных. У них высокая реактивность, быстрое окисление и взаимодействие с другими металлами, а также чугун плохо сопротивляется высокой температуре. По этим причинам чугунные тигли очень редко встречаются , но они недорогие и вполне доступные.
В этой статье будут рассмотрены способы изготовления трех видов самодельных тиглей.
Тигельные печи
Сборка индуктора
Нагревательным элементом тигельной плечи в домашних условиях обычно является индуктор. Он имеет цилиндрическую форму с полостью внутри. В эту полость и помещается самодельный тигель с металлической стружкой. Индуктор изготавливается из огнеупорного материала
, внутри него обмотка из проволоки, чаще всего используется медная проволока. При помощи специального генератора в эту обмотку подается ток, который и создает электромагнитное поле. Что, в свою очередь, создает вихревой ток в тигле и в помещённом в него металле. Они и плавят стружку. Сам индуктор собирается из 4 электронных ламп с параллельным соединением. Такой индуктор можно подключить к обычной розетке.
Есть еще один вариант сборки индуктора своими руками из электромагнитного сердечника и двух слоев обмотки. Первый слой – 10 витков медной проволоки с толщиной 4 мм, а второй – один виток, материалом для которого служит металлическая пластина с сечением 15*5 миллиметров. Электромагнитный сердечник имеет П-образную форму и представляет собой набор стальных пластин. Вокруг пластин делается первая обмотка, которая помещается в изолированный корпус, вторичная обмотка соединяет сердечник и металлические бруски , между которыми должно быть расстояние равное размерам тигля. Вся эта конструкция помещается в корпус печи.
Итак, получается печь, в которой расположен индуктор. От индуктора идут провода к розетке. В эту печь помещается тигель таким образом, чтобы замкнуть собой бруски. Если он помещен правильно, то раздаться гудение, сообщающее о том, что появилось напряжение и плавление началось. Если звука нет, то при помощи ручки нужно подвинуть тигель до полного замыкания цепи.
Сборка чугунного тигля
Берется металлический кожух и в него помещается стакан, сделанный из чугуна. Между ними засыпается смесь из песка и глины. Сбоку к нему крепится ручка. После одного-двух нагреваний смесь расплавится и закаменеет. Тигель готов. В него засыпают стружку и помещают в индуктор.
Изготовление тигля из глины
Можно изготовить тигель из шамотной глины. Это недорогой вариант и к тому же обладающий высокой стойкостью к большим температурам. Такую глину используют при кладке печей
и ее можно купить в любом строительном магазине. Шамотная глина способна выдержать температуру до 1600 градусов по Цельсию.
Итак, понадобится шамотная глина (продается в мешках в строительных магазинах), жидкое стекло (продается там же) и молотый шамот. Его можно купить или изготовить из шамотного кирпича.
Для того чтобы сделать смесь, из которой в будущем будет вылеплен тигель, берется 7 частей глины, 3 части шамота и на литр сухой смеси 10 ложек жидкого стекла. Смешивается шамот и глина до однородного состояния. После этого потихоньку доливается вода. Чтобы не испортить заготовку можно часть смеси отсыпать , а в случае большого количества воды - добавить сухого порошка. Месить нужно до момента, когда глина перестанет липнуть к рукам.
Только после того, как будет замешана глина нужной консистенции, можно добавлять стекло. При добавлении стекла нужно тщательно все вымешивать до состояния, когда глина перестанет трескаться. Лучше всего в ком глины добавить стекло и раскатать в рулон, потом несколько раз сложить и повторять процедуру до тех пор, пока не перестанет трескаться. Материал для тигля готов. До того момента когда он будет использован, хранить нужно в нескольких слоях целлофана.
Глина есть, теперь чтобы изготовить тигель нужно взять форму, самый простой способ – это использование гипсовой формы. Как сделать такую форму можно найти на любом сайте по лепке из гипса. Итак, непосредственно изготовление тигля.
Перед началом лепки нужно отбить весь воздух из глины, для этого на пол можно постелить газету и несколько раз с силой бросить ком на него, раз десять будет достаточно. Теперь берется ком глины и тщательно вминается в дно формы, после этого небольшими комочками формируются стены изделия. Их толщину можно контролировать по краю формы. Очень важно тщательно приминать глину к форме , чтобы там не образовалось воздушных подушек. После того как тигель вылеплен, нужно сделать ровной внутреннюю поверхность. Для этого достаточно смочить глину водой.
После этого наступает момент сушки. Форма с глиной помещается картонную коробку и накрывается крышкой. Часов через семь вся вода из глины испарится и форма будущего тигля немного «сядет», так что достать ее из формы не особо сложно. После этого тигель продолжает сушиться в той же коробке, по мере сушки все дефекты сами собой устранятся и горшочек приобретет серый окрас. Иногда могут появиться небольшие трещинки. Их можно замазать мокрой глиной. Далее горшки обжигаются при температуре 800 градусов в муфельной печи. После обжига тигель готов к использованию.
Графитовый тигель
Графит - это материал, у которого есть множество уникальных свойств. Положительные качества графита:
- устойчивость к воздействию расплавленными металлами;
- увеличение прочности с повышением температуры;
- высокие термостойкость и теплопроводность;
- небольшой удельный вес.
Для изготовления тигля из этого материала понадобятся:
- графитовый порошок;
- цельный графит;
- фетр;
- графитовая трубка;
- шамотный мертель;
- магнезит.
Некоторые из этих материалов можно использовать как самостоятельные единицы. Например, графитовая трубка по сути уже является тиглем, достаточно лишь сделать в ней дно.
Принцип изготовления из всех материалов одинаков. Рассмотрим на примере мертеля. Делается две формы. Можно скрутить из плотной бумаги, чтобы проще потом было удалить. Внешняя форма имеет конфигурацию полого цилиндра , а внутренняя просто цилиндр. Вставляется малый цилиндр в более широкий. Между ними будет заливаться смесь. Форма ставится в пластиковый стаканчик и в нее засыпается порошок мертеля. Засыпать нужно с горкой, так как он сядет, когда нужно будет утрамбовывать. В этот порошок при помощи шприца заливается 15 кубиков жидкого стекла. Все перемешивается и получается консистенция песочного теста. Небольшими порциями набивается в форму.
В итоге получается что-то вроде перевёрнутого вверх дном стаканчика. Чтобы форма не прилипла к столу лучше всего делать всю процедуру на целлофане. Затем форма переворачивается дном вниз и извлекается внутренний цилиндр. Его тоже лучше всего проклеить изначально целлофаном или скотчем. Тогда при извлечении форма тигля не пострадает.
После того как тигель подсох его нужно поместить в индуктор и прогреть. Это нужно делать при небольших температурах , так как должна выпариться вся вода, несмотря на то, что внешне кажется, как будто ее там совсем нет. Если тигель предварительно не прогреть и сразу начать в нем плавить, то он, скорее всего, лопнет. После прогревания при постукивании по тиглю, он издаст звонкий звук. Это говорит о том, что тигель сделан хорошо.
Следуя представленным инструкциям, можно довольно просто обзавестись самодельной плавильной печью, которая прослужит ничуть не меньше, чем покупная. Главное, не торопиться, соблюдать аккуратность в работе и не нарушать технологий изготовления.
Если вы собрались заниматься литьем алюминия в домашних условиях, то вам потребуется не только сама муфельная печь, но и тигель для муфельной печи. Приятная новость заключается в том, что все это можно очень легко и с минимальными затратами изготовить. Когда я делал и описывал процесс в своем ТехноБлоге Dimanjy, то вообще уложился в 0 рублей, т.к. все материалы валялись и ржавели возле сарая, норовя оказаться на свалке, и только лень-матушка уберегла их от столь плачевной участи.
Тигель для муфельной печи я также изготовил самостоятельно из обычного обрезка толстостенной трубы подходящего диаметра. Но, как я впоследствии узнал на форуме ChipMaker, я слегка поторопился. И вот почему.
Самый простой способ изготовить тигель для муфельной печи — это сварить его из металла, а точнее — из обрезка трубы. Но дело в том, что конструкция моей муфельной печи снабжена открытыми токопроводящими ТЭНами. И как это меня не тряхануло током на первой же плавке алюминия в домашних условиях! Интуитивно я очень аккуратно погружал и извлекал тигель из рабочей камеры моей муфельной печи. Ее, кстати, нередко называют «тигельная печь» именно благодаря тому, что плавка цветного металла происходит в тигле. Теперь мне нужно доработать конструкцию печи, снабдив ее специальной крышкой с датчиком открывания, сигнал с которого отключал бы электричество от ТЭНов, спасая меня от удара током. Но сейчас не об этом.
Как я уже говорил, изготовить металлический тигель очень просто. Берем трубу подходящего диаметра. Очень желательно иметь толщину стенок хотя бы 4-5 мм, иначе более тонкостенный тигель быстро прогорит, и в процессе плавки жидкий алюминий может вытечь из тигля, замкнув тем самым оголенные спирали ТЭНов муфельной печи. Чтобы этого не случилось, можно просверлить дренажное отверстие в дне муфельной печи. Тогда алюминий весь вытечет через него, обжигая наши пятки, но спасая нашу мини-плавильню от выхода из строя. Это, кстати, мне тоже посоветовали на форуме. Я сам до этого не додумался.
Так вот, берем трубу, зачищаем ее и завариваем с одного конца металлической пластиной, которую потом слегка опиливаем болгаркой для придания более-менее округлой формы.
Можно, конечно, и не зачищать. Потом все это само обгорит в рабочей камере муфельной печи, но мне не очень хотелось потом всем этим дышать, поэтому я не поленился и шлифанул
Затем отпиливаем трубу так, чтобы получился стакан нужной высоты — это и будет наш тигель.
Как видно из рисунка — я приделал к моему тиглю носик и немного сточил в этом месте болгаркой и отшлифовал напильником. Носик сделать также очень просто — это спиленный под углом кусок металлического уголка. Под каким углом пилить — это уж догадайтесь сами. Покрутите кусок уголка в руках, мысленно проводя через него секущую плоскость болгарки.
Также к противоположному бортику моего тигля я приварил гайку М8. В нее вворачивается ручка для погружения и вынимания тигля из тигельной печи. Достаточно всего несколько оборотов ручки, и наш тигель крепко держится, исключая случайное опрокидывание или пролив расплава алюминия себе в тапки. Такие меры безопасности особенно актуальны для плавки цветных металлов в домашних условиях.
Ручку я выполнил из обычного куска арматуры, приварив с одной стороны болт М8. Единственным недостатком такой ручки тигля является неудобство литья. Но это легко поправить, наварив на наш тигель дополнительное приспособление, чтобы было удобно перехватиться. Когда я это сделаю, то обновлю пост. Следите за обновлениями на ТехноБлоге Dimanjy
