Как сделать плавильню – плавильная печь для алюминия своими руками

Это моя самодельная плавильная печь, еще я использую ее как горн.

Для изготовления такой плавильной печи своими руками вам понадобятся следующие материалы:

• старый газовый баллон
• портландцемент
• кварцевый песок
• древесная зола
• перлит (не вермикулит)
• огнеупорная глина

Дополнительные детали:

• горелка для горна
• регулятор высокого давления газа
• тигель/плавильный котел/плавильник

Инструменты:

• сабельная пила (для разрезания баллона)
• 76мм кольцевая пила (опционально)
• 35мм коронка для дрели
• стамеска
• маленькая бита для дрели
• ножовка
• дрель

Базовые типы отражательных печей

Базовыми типами газовых отражательных печей для плавления алюминия являются [1]:

• Отражательные плавильные печи с сухим подом (dry hearth reverberatory furnaces), в которых металл перед тем, как расплавлять, подогревают на входном наклонном поде (рисунок 1).
• Отражательные плавильные печи ванного типа (wet bath reverberatory furnaces), в которых металл загружается прямо в алюминиевый расплав, обычно без предварительного подогрева (рисунок 2).
• Шахтные плавильные печи (stack (shaft) furnaces) отличаются повышенной энергетической эффективностью, так как они используют тепло отходящих газов для подогрева загруженной алюминиевой шихты (рисунок 3). Шахтные печи являются модифицированной версией отражательных печей

Рисунок 1 – Газовая отражательная плавильная печь с сухим подом [2]

Рисунок 2 – Газовая отражательная плавильная печь ванного типа [3]

Рисунок 3 – Газовая шахтная плавильная печь [4]

Еще одним типом газовых печей являются тигельные печи, которые применяются при небольших объемах литья, а также для специальных сплавов. Эти печи требуют отдельного рассмотрения.

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.

Отражательные плавильные печи ванного типа

В этих печах продукты сгорания находятся в прямом контакте с поверхностью расплава и передача тепла происходит в результате комбинации конвекции и излучения. Эти печи имеют более низкий свод для максимально использования тепла излучения, наиболее эффективного способа передачи тепла в алюминий. Источник тепла (горелки) могут располагаться на расстоянии 45-60 мм от зеркала алюминиевого расплава. Чем ближе источник тепла к поверхности расплава, тем быстрее происходит передача ему тепла [1].

Рисунок 5 – Отражательная плавильная печь ванного типа [6]

Отражательные плавильные печи ванного типа применяют, когда:

• Алюминиевая шихта состоит в основном из одного сплава или родственных сплавов, а смена сплавов происходит редко.
• Шихта может иметь большую поверхность, а ее компоненты иметь различные размеры, в том числе, малую толщину, например, лом алюминиевых профилей, а также пакетированный алюминиевый лом.
• Требуются большие объемы расплавленного алюминия.

Преимущества отражательных печей ванного типа:

• Стоимость установки таких печей является самой низкой по сравнению с печами с сухим подом и шахтными печами.
• Весь металл плавится под поверхностью алюминиевого расплава, что обеспечивает относительно низкий угар металлического алюминия 2-5 %.
• Допускает различные дополнения в зависимости от условий конкретных литейных производств: небольшой под или порог для предварительного подогрева слитков или пакетированного лома, загрузочный колодец для измельченного лома (рисунок 5), перемешивание расплава, окно для удобства дегазации и т. п.

Недостатки печей ванного типа:

• Имеют повышенное отношение емкости печи по расплавленному металлу к скорости плавления печи, что требует дополнительной производственной площади. Типичным таким отношением является 8 к 1.
• Если применяются плавильные слитки, то они перед загрузкой в расплав требуют предварительного подогрева на пороге или поде.
• Более низкий свод печи требует дополнительного внимания при ее чистке.

Последовательность действий

Выплавка может проводиться несколькими способами:

1. Выплавка с помощью муфельной печи. Металл измельчают на кусочки. Чем мельче используются кусочки, тем быстрее будет происходить плавка. Кусочки засыпаются в тигель, который после заполнения помещается в печь. Печь предварительно разогревается до нужной температуры. В печах, изготовленных серийным способом, предусмотрено окно, через которое ведется наблюдение за процессом выплавки. После расплавления металла тигель извлекается из муфельной печи с помощью стальных щипцов. На поверхности жидкой меди находится пленка из окиси. Ее необходимо сместить стальным крюком к краю тигля. После этих действий медь аккуратно, но быстро заливается в заранее приготовленную форму.
2. Выплавка с помощью газовой горелки. Если тигельной печи в вашем распоряжении не имеется, вместо нее вполне подойдет газовая горелка. Ее следует расположить под дном емкости с металлом, следя за тем, чтобы пламя охватывало всю поверхность днища тигля. При таком способе металл будет быстро окисляться из-за открытого доступа воздуха. Чтобы этого избежать, можно насыпать в емкость слой размельченного древесного угля.
3. Выплавка с помощью паяльной лампы. Этот способ больше подходит для работы с более легкоплавкими сплавами на медной основе. Процесс проходит так же, как и с газовой горелкой.
4. Выплавка с помощью горна или домашнего пылесоса. В этом случае емкость с металлом помещается на слой горящего древесного угля. Такую печь можно выложить из огнеупорного кирпича. Для создания подходящей температуры нужно организовать поддув воздуха. Это можно сделать двумя способами — используя горн или бытовой пылесос. При использовании пылесоса будет необходимо изготовить металлический переходник с соплом меньшего диаметра.

Муфельная печь и газовая горелка

Чистая медь не обладает достаточно хорошей текучестью для изготовления сложных изделий. Для подобных целей лучше пользоваться латунью, причем следует иметь в виду — чем светлее сплав, тем ниже температура его плавления.

Заливка бронзы в литейную форму

Заливка бронзового расплава в литейную форму

Заливка расплава сама по себе не представляет сложности — металл наливают тонкой равномерной струйкой до заполнения формы целиком.

Сложности могут возникнуть при отсутствии воздушных каналов, в которые может выходить воздух. Если выходы закупорены, воздушные пробки не позволят расплаву полностью занять всю форму, и отливка будет испорчена. Проблему можно решить с помощью центрифуги, которая распределяет металл внутри формы и помогает ему преодолеть сопротивление воздушных пробок.