На самом деле это не так и сложно. Сейчас у меня на изготовление одного тигля уходит минут 30-40. Но в своё время достаточно много времени пришлось потратить на технологию производства. До нормальной статьи я так и не созрел, может быть в будущем, а пока перекинул материал из альбома в ЖЖ, ибо приходит много вопросов и в основном одних и тех же.
Внимание. картинки пока можно посмотреть тут Смотреть
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.
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.
Итак, печь для плавки металла. Тут я сильно не изобретал ничего, а просто постарался изготовить девайс, по возможности из готовых комплектующих и по возможности не дав слабину в процессе изготовления.
У печи верхнюю часть назовём плавилкой, нижнюю- блок управления.
Пусть вас не пугает белый ящик справа- это, в общем, обычный трансформатор.
Основные параметры печи :
— мощность печи- 1000 вт
— объём тигля- 62 см3
— максимальная температура- 1200 грС
Так как моей задачей было не тратить время на эксперименты с корундо- фосфатными связками, а сэкономить время, применив готовые комплектующие, я использовал готовый нагреватель фирмы ЯСАМ, а также работающий с ним в паре керамический муфель.
Нагреватель: фехраль, диаметр проволоки 1,5 мм, к выводам приварены стержни диаметром 3 мм. Сопротивление 5 ом. Наличие муфеля обязательно, поскольку внутри нагревателя провода голые. Размер нагревателя Ф60/50х124 мм. Размеры муфеля Ф54,5/34х130 мм. В днище муфеля делаем отверстие для стержня лифта.
Корпус плавилки сделан из стандартной нерж. трубы 220 /200 , проточенной до приемлемой толщины стенки. Высота тоже взята не просто так. Так как футеровкой у нас будет шамотный кирпич, высота взята с учётом трёх толщин кирпича. Самое время выложить сборочный чертёж. Чтобы не загромождать страницу, не буду здесь публиковать, а дам ссылки: Часть1 , Часть2 .
На первом чертеже не показана шайба из шамотного легковеса, на которой стоит тигель, высота шайбы зависит от используемого тигля. По центру шайбы отверстие для стержня. Стержень заострён и в нижнем положении не достаёт до тигля.
Как я уже писал, футеровка печи сделана из шамотного легковесного кирпича ШЛ 0,4 или ШЛ 0,6 типоразмера №5. Его размеры 230х115х65 мм. Кирпич легко обрабатывается пилами и наждачкой. Пилы, правда, на долго не хватит 🙂 Обработка шамотного кирпича. Справа- исходный кирпич 🙂
Прямолинейные разрезы- ножовка по дереву, для криволинейных разрезов- самодельная пила из ножовочного полотна с крупными зубами, с уменьшенной (сточенной) шириной полотна.
При изготовлении футеровки следует соблюдать простые правила:
— не использовать никакого мертеля для скрепления частей. Всё всухую. Всё равно порвёт
— части футеровки не должны никуда упираться. Должна быть слабина, зазоры
— крупные части футеровки, если будете делать из другого материала, лучше делить на не крупные части. Всё равно расколет. Поэтому, лучше это сделаете вы.
Для термопары в третьем слое делаем отверстие, а во втором и первом слое делаем зазор между нагревателем и футеровкой. Зазор такой, что термопара впритирку просовывается, как можно ближе к нагревателю. Можно воспользоваться покупной термопарой там же в ЯСАМе, но я пользуюсь самодельными. Не то, чтобы денег жалко (хотя они там достаточно дорогие), просто я принципиально оставляю голый спай для лучшего теплового контакта. Хотя есть риск спалить входные цепи регулятора.
Блок управления
В блоке управления нижняя и верхняя крышки снабжены решётками для охлаждения выводов нагревателя. Всё таки диаметр выводов 3 мм. К тому же излучение тепла через днище плавилки тоже присутствует. Регулятор охлаждать не надо- 10 ватт всего. Заодно охладим и холодные концы термопары. Блок управления с регулятором температуры Термодат-10К2. Вверху справа- тумблер включения. Вверху слева- рычаг лифта тигля со стержнем лифта(нерж. электрод Ф3мм).
Почему я выбрал в качестве регулятора именно Термодат. Имел дело с Овен, но после одной зимы в неотапливаемом помещении, у него слетела прошивка. Термодат выдержал уже несколько зим и сохранил не только прошивку, но и настройки. К тому же корпус металлический, неубиваемый. (Надо бы хоть пузырь с пермяков взять, за рекламу 🙂
К тому же у них же можно взять и силовой элемент- Блок Управления Симистором БУС1-В01. Этот блок заточен на работу именно с Термодатами.
Инструкция на Термодат-10К2- вот .
Схема электрическая печи. Жирной линией показаны сильноточные цепи. В них используется провод не менее 6 мм2.
Про трансформатор расскажу потом. Сейчас про блок управления. Включается тумблером Т1, защищён предохранителем на 0,25 А. К тому же для питания регулятора предусмотрен сетевой фильтр, который находится в корпусе трансформатора. В качестве силового элемента применяется симистор ТС142-80 (1420 вольт, 80 ампер, выписывал в ЧИП и ДИП). Симистор посадил на радиатор, но как показала практика, он почти не греется. Не забудьте изолировать симистор от корпуса. Или слюдой, или керамикой. Или сам симистор, или в сборе с радиатором.
На фото за Термодатом расположен блок питания вентилятора. Я потом его добавил для вентилятора, который разместил на нижней решётке. Блок питания простейший- транс, мост и конденсатор, 12 вольт выдаёт. Вентилятор от компа.
Вывод нагревателя. Через решётку вывод в керамической трубочке. Для соединения с клеммой применил просверленный поперёк болт.
Ввод термопары в блок управления. Если у вас нет такой керамической трубочки, отслюнявте нужную сумму в ЯСАМ.
Обратите внимание- монтаж сделан обычным монтажным проводом, сильноточные цепи- многожильным не менее 6 мм2, термопарные концы- непосредственно в клеммник. БУС в заводском виде не влезает, пришлось снять крышку- (а кому сейчас легко? ;). Остальное видно на фото.
Трансформатор.
Несмотря на такой грозный вид, это устройство представляет собой обычный трансформатор на 1 кВт. Просто он до этого поменял несколько профессий (графитовая плавилка, сварочник и т. д.) и обзавёлся корпусом, автоматом для включения, индикатором потребляемого из сети тока и другими замечательными вещами.
Конечно, вам не обязательно всё это городить, достаточно простого киловаттного транса под столом. Основой всего служит трансформатор из ш- образного железа. Я, в зависимости от потребности, перематываю его не разбирая и не меняя первички.
Для чего вообще нужен трансформатор. Дело в том, что для того, чтобы нагреватель проработал какое-то приемлемое количество времени, диаметр провода должен быть как можно толще. Проанализировав эту таблицу, можно сделать неутешительный вывод- провод должен быть как можно толще. А это уже не 220 вольт.
Поэтому вы не встретите в серьёзных девайсах нагревателей, рассчитанных на 220 вольт. На прямую если подцепить этот нагреватель к сети, то потребляемая мощность получится в районе 9 кВт. Вы посадите сеть во всём доме, да и для нагревателя такой удар будет фатальным. Поэтому и применяют схемы, ограничивающие напряжение. Для меня наиболее удобным является использовать трансформатор.
Итак, первичка: — 1,1 Вольт на виток
— Ток холостого хода 450 мА
Вторичка: -для нагрузки 5 ом и мощности 1000 Вт, напряжение составит 70 Вольт
— ток вторички 14 А, провод 6 мм2, длина провода 28 м.
Конечно, и этот нагреватель не вечен. Но я могу заменить его, найдя подходящий провод и быстро перемотав вторичку.
Если вы прочитали инструкцию на Термодат, то там есть возможность ограничения максимальной мощности. Но это нам не подойдёт, потому что речь идёт о средней мощности на нагреватель. В режиме распределённых импульсов, как у нас, импульсы будут на все 9 кВт и мы рискуем получить свистопляску со светомузыкой. И на соседей тоже, потому что автоматы в подъезде тоже рассчитаны на среднюю мощность.
Для тех, кто не любит долго читать инструкции, я выкладываю шпаргалку с коэффициентами и настройками под конкретную печь. После настройки Термодата, включаем транс и вперёд.
Индикатор потребляемого из сети тока из-за инерционности стрелки показывает тоже среднюю мощность. Пока нагреватель холодный, ток будет ближе к 5 ампер, по мере прогревания несколько ниже (из-за увеличения сопротивления нагревателя). По мере приближения к уставке, упадёт почти до нуля (работа ПИД регулятора).
Загружаем полный тигель бронзовым ломом, закрываем крышку. Крышка изнутри футерована шамотным легковесом на мертеле для каминов и печей. Для особо любопытных (я и сам такой), в крышке сделано окошко, затянутое слюдой.
Температура за 1000, а поверхность плавилки ещё не нагрелась. Это говорит о качестве футеровки. Через 30- 40 минут содержимое тигля расплавилось.
После окончания плавки нажимаем рычаг лифта, после чего уже можем подхватить тигель захватом. На фото видна выемка в верхней части тигля как раз для надёжного захвата.
На случай, если вам вдруг понадобится разбить сотню-другую тиглей после плавки, а денег на покупку таких одноразовых тиглей в бюджет не заложено.
Необходимые материалы: глина и гипс. Глину брал в строительном магазине, обыкновенная глина для печных работ, тигли из неё легко выдерживают 1100 градусов, а больше мне и не надо. Гипс тоже обычный строительный. Все материалы обошлись в
4 евро, стоимость (без НДС) одного самого дешёвого фарфорового тигля без крышки (российского производства).
Итак, шликер — это глина, разведённая до густоты жидкой сметаны. Если такую глину залить в гипсовую форму, то гипс, за счёт своей пористости, будет впитывать воду, и на его поверхности образуется тонкий, равномерный слой. При высыхании такая глина даёт сильную усадку, поэтому готовое изделие легко вынимается из формы.
Для начала изготавливаем гипсовую форму.
Из картона вырезаем опалубку. Для того чтобы гипс не прилипал к картону, и чтобы картон не размокал — изнутри поверхность оклеиваем скотчем.
 |
Опалубку собираем, швы проклеиваем скотчем.
В качестве модели используем тот самый фарфоровый тигель за 4 евро.
 |
Чтобы он не прилипал к гипсу, смазываем его жидким мылом.
 |
Отмеряем нужное количество гипса.
 |
Дальше всё происходит очень быстро. Гипсовый раствор начинает схватываться за несколько минут, поэтому не до фотографирования.
Гипс разводим водой до консистенции 10% сметаны. Если есть — можно добавить несколько капель пеногасителя.
Раствор выливаем в опалубку (учитываем, что нам ещё надо засунуть туда модель), опалубку с раствором несколько раз ударяем об стол, чтобы выгнать пузырьки воздуха.
Модель аккуратно погружаем в гипс, и, чтобы не всплывала, прижимаем чем-нибудь плоским.
 |
Через пять-десять минут можно убрать прижим, гипс уже схватился, и модель не всплывёт.
 |
Ещё через полчаса модель можно аккуратно вынять.
 |
И разобрать опалубку.
 |
Полученную форму надо проинспектировать изнутри, если на внутренней поверхности есть раковины — следы от пузырей, их надо замазать гипсовым раствором и затереть.
Готовая форма просушивается в течение нескольких дней. Она должна быть полностью сухой на всю толщину.
Пока что можно приготовить шликер.
Это — обычная печная глина.
 |
Такая глина содержит довольно много крупных частиц, и песка, которые в шликере не нужны, поэтому глину нужно отмыть.
Заливаем её большим количеством воды.
 |
Растираем все комочки, чтобы получить однородный раствор, хорошо его перемешиваем, ждём минут 5, и декантируем раствор в другую ёмкость.
 |
На дне остаётся песок, шамот, и всякая грязь.
Для лучшей очистки повторяем процесс ещё один-два раза. Получаем однородную взвесь без заметных крупных частиц.
Оставляем её оседать на ночь.
 |
Утром воду декантируем, и то, что осталось — хорошо перемешиваем. Получается готовый шликер. Если мазок шликера по стеклу однородный, и без заметных глазом включений, то шликер годится для работы.
 |
Берём приготовленную гипсовую форму (здесь у меня форма другая, использованная уже несколько раз, так как новая ещё не успела высохнуть).
 |
Шликер хорошо перемешиваем, и заливаем в форму до краёв.
 |
Ждём, пока на поверхности формы нарастёт слой глины.
Сколько ждать — зависит от густоты шликера, от пористости гипса. Я держу полторы минуты, и у меня за это время нарастает стенка примерно в 1 миллиметр толщиной.
Через полторы минуты шликер выливаем из формы.
 |
Форму оставляем высыхать. Так как глина очень чистая, то при высыхании она даёт большую усадку. На следующее утро тигель отделился от формы.
 |
Форму переворачиваем, легко ударяем по ладони, и тигель выпадает из неё.
 |
Он ещё немного влажный, поэтому досушиваем его при комнатной температуре.
Можно сразу подрезать верхний край, пока глина ещё режется.
Готовый тигель до обжига.
 |
Обжигаем в муфельной печи, при той температуре, при которой собираетесь работать, но не меньше, чем при 1000 градусов.
Готовый тигель с крышкой.
Крышка сделана тоже из шликера, налитого на плоскую гипсовую пластину.
 |
Заряженный шихтой, и готовый к плавке тигель.
Крышка для герметизации замазана замазкой из 50% глины и 50% шамота.
Шамот — обожженная и растёртая в порошок глина. Такая замазка, в отличие от чистой глины, не даёт усадку, и не растрескивается при высыхании.
 |
1. В качестве модели удобнее использовать не тигель, а подходящий стаканчик от йогурта или т.п. — любой формы и размера (только без поднутрений, мешающих вынуть из формы). И смазки не нужно тогда.
2. Стаканчик набиваем глиной или пластилином и приклеиваем к листу пластика вверх ногами, вокруг на расстоянии около 5 см пластилином примазываем обечайку для гипса высотой на 5 см выше дна модели. Можно из картона со скотчем, но небольшую удобнее из коробки от сока или молока. (По размеру уменьшаем степлером).
3. Гипс после быстрого размешивания надо потрясти, чтобы вышли пузырьки. После заливки формы по пластику тоже надо осторожно постучать, чтобы оторвались от модели и всплыли пузырьки.
4. Если надо получить с одной формы больше десятка — другого отливок, к обычному гипсу Г-5 надо добавить 10-20% гипса Г-16.
5. Глину, по возможности, лучше взять огнеупорную и тощую. Из жирной хорошо лепить, а на отливку чем тощее — тем лучше.
6. При приготовлении шликера всегда (с 1844 г) используется разжижитель — например, силикат натрия или сода или их смесь. Он связывает кальций в гидратной оболочке и уменьшает вязкость шликера. Практически смесь растворов жидкого стекла и кальцинированной соды понемногу добавляем к шликеру и взбалтываем. Сначала он быстро разжижается, а потом (перетитровка) "схватывается" — становится тиксотропным. Тогда добавляем немного заранее отлитого исходного шликера. Цель — получить максимум концентрации при минимальной вязкости. Полученный шликер отстаиваем и лишнюю воду сливаем. Оптимальная вязкость сравнима с кефиром.
7. Таким способом можно, конечно, изготовить не только тигель. В промышленности отливкой делают разную керамику: от чашки до унитаза.
8. Готовое изделие заметно меньше модели за счёт усадки при сушке и обжиге, ориентировочно на 10% по размерам. Это до 30% по объёму!
Подборка литературы по керамике (255 Мб) [ссылка].
