Из чего делают тигли для плавки стали

–Рубрики

Печи для обжига керамики (2)
Керамические тигли и ступки (8)
Абразивные бруски и пилки (2)
Галтовочный наполнитель из керамики (3)
Наше производство (6)

–Поиск по дневнику

–Подписка по e-mail

–Статистика

Суббота, 18 Февраля 2022 г. 23:52 + в цитатник
Многие умельцы делают тигли для плавки металлов своими руками, отработали свои технологии, и качество таких изделий бывает довольно неплохое. Если для Вас изготовление тигля своими руками – дело новое, то этот обзор поможет определиться по какому пути дальше двигаться: делать тигель самому или купить его у непосредственного производителя без посредников.

Начнем с того, что материалом для изготовления тигля своими руками могут служить куски труб из нержавеющей стали, чугуна, глина, шамотная крошка, древесный уголь, графит и др. Казалось бы, дешевые материалы, себестоимость самодельного тигля тоже должна быть невелика. Однако на практике, при изготовлении качественного и дешевого тигля в домашних условиях умельцы сталкиваются с целым рядом проблем. В данном обзоре мы не будем останавливаться на графитовых тиглях и их проблемах выгорания при плавке металлов. Здесь мы подробнее остановимся на проблемах изготовления керамических тиглей своими руками. Опишу наиболее распространенные из них:

Основная проблема – неоднородный состав глиняных масс. Разные месторождения глин характеризуются разным составом, при этом для получения качественных керамических изделий требуются глины определенного качественного и количественного состава.
Глины, используемые для изготовления керамических тиглей, дают усадку, разные глины – разная усадка. Если Вы готовите тигли крупными партиями и закупаете глину одного типа в большом количестве, то это не проблема. Усадка глины заранее высчитывается, и готовое изделие получается заданной формы и разбег габаритных размеров крайне мал. Но если керамические тигли изготавливаются от случая к случаю, используются разные партии глины, то выдержать нужные размеры оказывается проблематично, повышается процент брака.
Самодельные керамические тигли выдерживают небольшое количество плавок, при использовании тетрабората натрия (буры) самодельные керамические тигли довольно быстро покрываются микротрещинами и становятся непригодными для дальнейшей плавки металла.
Самодельные тигли зачастую недостаточно просушены, из-за чего, при плавлении металла в теле тигля появляются дополнительные напряжения и тигель лопается.
Самодельные керамические тигли получаются толстостенные и требуют большего времени на нагрев, увеличиваются энергозатраты при плавлении металла.

Оптимальным вариантом для плавки большинства металлов является керамический тигель, но не всякий керамический тигель подойдет для плавления металла. Рассмотрим этот вопрос подробнее. Начнем с того, что керамические тигли, которые наиболее часто встречаются на российском рынке, делятся на фарфоровые, корундовые и тигли из кварцевой керамики. Фарфоровые тигли не подходят для плавки многих металлов из-за своей относительно небольшой огнестойкости. Корундовые тигли огнестойки и прочны, но при плавлении металла есть одно очень важное ограничение: корундовый тигель нельзя резко нагревать и охлаждать, скорость охлаждения корундового тигля 2-3 ° С/минуту. Для плавления металла в режиме смены температур подойдет тигель из спеченной кварцевой керамики.

Тигель из кварцевой керамики инертен по отношению к металлам, огнеупорен, химически стоек, выдерживает резкие перепады температур. Для неискушенного человека для изготовления качественного тигля из спеченной кварцевой керамики потребуются неоправданно большие затраты времени, материала и энергии на экспериментальную работу. Таким образом, для новичка гораздо выгоднее не делать тигель для плавки металлов своими руками, а купить его непосредственно у производителя тиглей. Цены на тигли из кварцевой керамики можно посмотреть здесь (прайс-лист).

Автор: Колесников Юрий Фёдорович, инженер-теплотехник*

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

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.

Разновидности индукционных печей

В группе производственного металлургического оборудования можно выделить несколько разновидностей печей:

Тигельные.
Один из самых распространенных в металлургии видов.
В конструкции таких агрегатов отсутствует сердечник. Подобные устройства могут применяться для плавки и обработки любых металлов. Хорошо зарекомендовали себя не только в металлургии, но и в других отраслях, например, в ювелирном деле.
Важнейшими элементами тигельной печи индукционного типа являются:
- индуктор;

Достоинства тигельных плавильных печей:

Выделение энергии непосредственно в загрузке, без промежуточных нагревательных элементов;
Интенсивная электродинамическая циркуляция расплава в тигле, обеспечивающая быстрое плавление мелкой шихты, отходов, выравнивание температуры по объёму ванны и отсутствие местных перегревов, гарантирующая получение многокомпонентных сплавов, однородных по химическому составу;
Принципиальная возможность создания в печи любой атмосферы (окислительной, восстановительной или нейтральной) при любом давлении;
Высокая производительность, достигаемая благодаря высоким значениям удельной мощности, особенно на средних частотах;
Возможность полного слива металла из тигля и относительно малая масса футеровки печи, что создаёт условия для снижения тепловой инерции печи благодаря уменьшению тепла, аккумулируемого футеровкой. Печи этого типа удобны для периодической работы с перерывами между плавками и обеспечивают возможность быстрого перехода с одной марки сплава на другую;
Простота и удобство обслуживания печи, управления и регулировки процесса плавки, широкие возможности для механизации и автоматизации процесса;

Канальные.

По конструкции напоминают трансформатор.

Вакуумные.

Используются в том случае, если необходимо обеспечить удаление из расплава примесей.

Конструкция индукционного нагревателя представляет собой многовитковую катушку цилиндрической формы, которая называется индуктором, через него пропускается электрическое напряжение переменного тока, вследствие чего возникают магнитные поля, возбуждающие вихревые токи.

Во внутреннее пространство индуктора помещается сосуд, или емкость, в которой находится металл или руда. Под воздействием магнитного поля и вихревых токов в металле повышается сопротивление, что по всем законам физики вызывает его нагрев и за счет этого происходит процесс плавки.

Мощность индукционных плавильных печей зависит от величины подаваемого напряжения и частоты электрического тока. Эта зависимость применяется в типах индукционных печей – нагревательные установки для термической обработки и плавильные печи.

Печи промышленного назначения делятся на несколько типов.

Конструкции средней частоты обычно используются в машиностроении и металлургии. С их помощью плавится сталь, а при использовании графитовых тиглей и цветные металлы.
Конструкции промышленной частоты применяются при выплавке чугуна.
Конструкции сопротивления предназначаются для плавки алюминия, алюминиевых сплавов, цинка.

Индукционная печь широко применяется на больших и малых предприятиях для плавки металлов (цветных и черных). В индукционных литейных печах металл или сплав нагревается до изменения своего агрегатного состояния.

При этом, канальные печи, несмотря на более высокий КПД используются гораздо реже — в основном, для получения чугуна высокого качества и сплавов, температура плавления которых является относительно низкой, а также для плавления цветных металлов.

Для стали такие печи не используются, так как температура ее плавления способствует сильному снижению стойкости футеровки (защитной отделки). Также нельзя плавить низкосортную породу, стружку и мелкую породу.

Тигельные печи применяются гораздо чаще из-за простоты эксплуатации и более широких возможностей управления процессом, включая возможность нерегулярного и прерывистого режима работы. Они хороши как для производства большого количества литья в несколько десятков тонн, так и для небольших порций, измеряющихся десятками грамм.

С помощью тигельных печей осуществляется плавка легированных сталей и прочих сплавов, для которых нужна особая чистота химического состава и однородность.

Выбор материала

Здесь серьёзную роль играют огнеупорные составляющие, к которым относятся:

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.
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.
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.
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.

Виды тиглей

В основном тигли различаются по использованному в изготовлении материалу. Заготовочное сырье можно условно разделить на два типа – металлы и неметаллы. Если говорить о первой группе, то чугун будет наиболее популярной основой конструкции. Он хорош прежде всего своей стойкостью к температурным воздействиям и возможностями безопасного контакта с другими металлическими сплавами. Однако эти преимущества действуют только при сравнении чугунных емкостей с другими металлическими аналогами. И напротив, если сравнивать чугунные тигли с неметаллическими формами, то обнаружатся недостатки в виде высокой реактивности и окисляемости, не говоря о дороговизне такого решения. Теперь можно обратиться ко второй группе материалов. Что такое тигли из неметаллического сырья? Это керамические, глиняные и графитовые изделия, которые характеризуются стойкостью к термическому воздействию и процессам окисления. Помимо этого, керамика никак не влияет на химический состав обслуживаемого сплава, что тоже является плюсом. Практика показывает, что такие тигли могут безобидно принимать сплавы из палладия, хрома или кобальта. Наиболее же популярны графитовые и глиняные изделия, которые стоит рассмотреть отдельно.

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.

Литейная форма

Если требуется только отлить чистый алюминий для припоя, то литейная форма не нужна. Достаточно использовать стальной лист, на котором расплавленный металл остынет. Но если нужно отлить хотя бы простенькую деталь, то понадобится литейная форма.

Литейную форму можно сделать из скульптурного гипса, именно гипса, а не алебастра. Жидкий гипс заливается в смазанную маслом форму, ему дают немного застыть, периодически встряхивая, чтобы вышли пузырьки воздуха, вставляют в него модель и накрывают второй емкостью с гипсом. В удобном месте нужно в гипс вставить цилиндрический предмет, чтобы в итоге в форме появилось отверстие, так называемый канал, в который будет заливаться расплавленный алюминий. Когда гипс окончательно застынет, две части формы разъединяются, вынимается модель, и форма с готовым слепком соединяется опять.

Изготовить литейную форму можно и из смеси 75 % формовочного песка, 20 % глины и 5 % каменноугольного песка, которая засыпается в специальный ящик из досок и трамбуется. В утрамбованную землю отжимается модель, получившийся отпечаток присыпается тальком и графитом (угольной пылью), чтобы остывшую алюминиевую деталь можно было легко отделить от формы.

Читать также: Какой окучник для мотоблока лучше

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:

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).

Как сделать смесь для керамического тигеля нейтрального типа?

Для начала необходимо подготовить форму самодельного тигеля для плавки свинца. Делается это по следующему алгоритму:
Сухая глина смешивается с молотым шамотом, до получения однородной консистенции. Рекомендуется сделать 20 оборотов в мельнице для шамота.

Как только необходимое состояние будет достигнуто, можно выгрузить массу и начать перемешивать вручную, добавляя понемногу воду. Смесь в правильном состоянии будет лепиться в комок, не прилипать к коже и не просачиваться через пальцы.
Теперь необходимо добавить силикатный канцелярский клей.
Всю массу тщательно перемешать. Стоит отметить, что это самый тяжелый и трудоемкий этап. Обработку продолжать до тех пор, пока не будет получена однородная консистенция.
Следующим этапом создания тигеля для плавки свинца собственными руками будет устранение воздуха из готовой смеси. Необходимо проследить за тем, чтобы в ней не осталось ни одного пузырька. В противном случае тигель лопнет при сильном нагреве. Чтобы этого избежать, воздух нужно выбить.
Расстелить на твердом полу пленку (ни в коем случае не использовать газеты!).

Теперь начинается самое приятное. Чтобы устранить весь воздух из заготовки, необходимо с максимальной силой бросать ее на пленку. Делать так до того момента, пока из массы не перестанут выходить пузырьки. После этого бросить еще 10 раз (можно больше).
После того как была окончена процедура по удалению из смеси воздуха, можно помещать ее на хранение. Чтобы она пролежала как можно дольше, стоит использовать стеклянную посуду, имеющую герметично закрывающуюся крышку.

Внимание! Не стоит хранить заготовку в пластиковой таре, а также обернутой в несколько слоев пленки. Она высохнет за пару недель и будет непригодна к использованию!

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.

Источник

Делаем тигельную печь

Самый несложный простой способ изготовления тигля – это просто сварить его из обрезка трубы наиболее подходящего диаметра. Выбирая сам обрезок вам необходимо учесть несколько важных факторов.

Первое, ширина стенок должна быть, как минимум, пол сантиметра. Второе, ваш обрезок должен быть изготовлен из металла, который плавится при большей температуре, чем те сплавы, которые вы планируете плавить. Для этого вам идеально подойдет чугун. После этого трубу необходимо зачистить, или же все лишние просто обжечь в печи. Теперь ваша самодельная тигельная печь, ни чем не уступит любой другой.

Что бы безопасно извлекать расплавленный металл из тигля, приделайте к нему небольшой носик. Для этого немножко сточите сверху болгаркой и пройдитесь напильником. Для изготовления используйте спиленный под углом кусочек металла.

Так же к вашей самодельной тигельной печи можно приделать ручку, используйте гайку, в нее вворачиваете ручку, которая поможет более безопасно погружать и вынимать тигель из печи. Вам будет достаточно всего пару оборотов ручки, и ваш тигель будет держаться мертвой хваткой, таким образом, вы исключите случайное опрокидывание или пролив расплавленного алюминия на себе или людей, которые в этот момент могут оказаться рядом. Все названные выше меры безопасности будут очень даже кстати во время плавки цветных металлов на дому. Как вы теперь видите, установка тигельной печи своими руками довольно простое задание. Надеюсь, вы теперь больше никогда не зададитесь вопросом: как сделать тигельную печь?

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

Автор: Колесников Юрий Фёдорович, инженер-теплоэнергетик*

Плавка металла в тигле в домашних условиях

Особенности графитовых тиглей

Изделия из графита и углерода демонстрируют повышенную химическую и термическую стойкость, что и обуславливает их ценность в металлургии. К примеру, специальные составы графита способны выдерживать порядка 3000 °C. Очевидно, что можно использовать такой тигель для плавки металла практически во всех направлениях металлургической промышленности. Оснастка используется для расплава, раздачи, разлива цветных и черных металлов – в том числе и в составе с индукционными вакуумными печами. Технология изготовления графитовых тиглей позволяет точечно рассчитывать их форму и размеры до мельчайших деталей. Чаще всего размеры ориентируются под конкретную конструкцию индукционной печи. Например, распространены формы в виде стаканов, где также присутствуют другие технологические дополнения – носики, буртики, отверстия и т. д. Но стоит графитовое сырье значительно дороже, чем другие материалы, поэтому оснастка используется преимущественно в профессиональной сфере. Хотя бывают исключения, когда домашние мастера разбавляют составы более дешевыми материалами.

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.

LiveInternetLiveInternet

Многие умельцы делают тигли для плавки металлов своими руками, отработали свои технологии, и качество таких изделий бывает довольно неплохое. Если для Вас изготовление тигля своими руками – дело новое, то этот обзор поможет определиться по какому пути дальше двигаться: делать тигель самому или купить его у непосредственного производителя без посредников.

Основная проблема — неоднородный состав глиняных масс. Разные месторождения глин характеризуются разным составом, при этом для получения качественных керамических изделий требуются глины определенного качественного и количественного состава.
Глины, используемые для изготовления керамических тиглей, дают усадку, разные глины – разная усадка. Если Вы готовите тигли крупными партиями и закупаете глину одного типа в большом количестве, то это не проблема. Усадка глины заранее высчитывается, и готовое изделие получается заданной формы и разбег габаритных размеров крайне мал. Но если керамические тигли изготавливаются от случая к случаю, используются разные партии глины, то выдержать нужные размеры оказывается проблематично, повышается процент брака.
Самодельные керамические тигли выдерживают небольшое количество плавок, при использовании тетрабората натрия (буры) самодельные керамические тигли довольно быстро покрываются микротрещинами и становятся непригодными для дальнейшей плавки металла.
Самодельные тигли зачастую недостаточно просушены, из-за чего, при плавлении металла в теле тигля появляются дополнительные напряжения и тигель лопается.
Самодельные керамические тигли получаются толстостенные и требуют большего времени на нагрев, увеличиваются энергозатраты при плавлении металла.

Корундовые тигли огнестойки и прочны, но при плавлении металла есть одно очень важное ограничение: корундовый тигель нельзя резко нагревать и охлаждать, скорость охлаждения корундового тигля 2-3 °С/минуту. Для плавления металла в режиме смены температур подойдет тигель из спеченной кварцевой керамики

Тигель из кварцевой керамики инертен по отношению к металлам, огнеупорен, химически стоек, выдерживает резкие перепады температур. Для неискушенного человека для изготовления качественного тигля из спеченной кварцевой керамики потребуются неоправданно большие затраты времени, материала и энергии на экспериментальную работу. Таким образом, для новичка гораздо выгоднее не делать тигель для плавки металлов своими руками, а купить его непосредственно у производителя тиглей. Цены на тигли из кварцевой керамики можно посмотреть здесь (прайс-лист).

Часть 1 — Керамические тигли и ступки — как правильно выбрать Часть 2 — Фарфоровый тигель: назначение, преимущества и недостатки … Часть 4 — Ступка с пестиком — где купить без наценки и как выбрать Часть 5 — Производство кварцевой керамики Часть 6 — Тигель для плавки металла – почему не стоит делать его своими руками? Часть 7 — Цена тиглей из кварцевой керамики нашего производства (прайс-лист) Часть 8 — Китайские тигли: за и против. Разбираемся в нюансах.

Из чего делать

Плавильные тигли изготавливаются (см. рис. ниже):

керамическими химически нейтральными;
керамическими графитированными;
графитовыми;
чугунными;
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.

Графитовая мини-печь для нагрева ювелирного тигля

Почему используют именно графит

В тигельной печи могут использоваться емкости из чистого графита или из смеси графитового порошка с другими связующими материалами. Первые более устойчивые к огню и прочнее, обладая способность окружать металлический расплав восстановительной атмосферой. Тигли из графитового порошка и добавочных компонентов наделены меньшей износостойкостью и быстрее загрязняются.
В графитовых тиглях можно плавить практически любые металлы и сплавы.
Они имеют продолжительный срок эксплуатации и могут выдержать даже температуры до 2500˚С, что позволяет значительно ускорить рабочий процесс. При этом высокие температуры в тигельной печи только увеличивают прочность таких емкостей.
Графитовые тигли могут быть использованы многократно, главное — не забывать повторно зачищать и шлифовать их.
Их электропроводность позволяет осуществлять расплавку драгоценных металлов без каких-либо проблем.

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

Пошаговая инструкция по плавлению меди

Плавка меди, если подготовить все необходимое для реализации такого технологического процесса и подойти к его выполнению правильно, позволяет даже в домашних условиях изготавливать медные изделия как декоративного, так и чисто практического назначения.

Для того чтобы расплавить медь, вам потребуются следующие инструменты, оборудование и расходные материалы:

муфельная печь (желательно с регулировкой температуры нагрева);
тигель, в котором вы будете расплавлять медь (для плавки меди используют тигли, изготовленные из керамики или огнеупорной глины);
щипцы, при помощи которых горячий тигель будет извлекаться из печи;
крюк (его можно изготовить из обычной стальной проволоки);
бытовой пылесос;
древесный уголь;
форма, в которую будет выполняться литье;
газовая горелка и горн.

Меньше всего примесей содержится в электротехнической меди

Медь в измельченном состоянии помещают в тигель. Следует иметь в виду: чем меньше будут кусочки металла, тем быстрее он расплавится. Тигель после его наполнения медью помещают в печь, которую, используя регулятор температуры, необходимо прогреть до требуемого состояния. В дверцах серийных муфельных печей обязательно предусмотрено окошко, через которое можно наблюдать за процессом плавления.

Смотровое окошко позволит контролировать процесс не открывая дверцу лишний раз, тем самым не снижая температуру в печи

После того как вся медь в тигле расплавится, его необходимо извлечь из печи, используя для этого специальные щипцы. На поверхности расплавленной меди обязательно присутствует окисная пленка, которую необходимо сдвинуть к одной из стенок тигля при помощи стального крюка. Расплавленный металл после освобождения его поверхности от окисной пленки следует максимально оперативно и аккуратно залить в предварительно подготовленную форму. Подробности и правила выполнения этой процедуры хорошо демонстрирует видео, которое несложно найти в интернете.

Разливать металл по формам придется очень быстро, если выбранный вами способ нагрева не смог обеспечить нужную температуру

В том случае, если в вашем распоряжении нет муфельной печи, то разогревать тигель с медью можно при помощи газовой горелки, расположив ее вертикально под дном емкости

При этом важно следить за тем, чтобы пламя газовой горелки было равномерно распределено по всей площади дна тигля

Если в домашних условиях необходимо расплавить легкоплавкие сплавы на основе меди (латунь и некоторые марки бронзы), то в качестве нагревательного устройства можно использовать обычную паяльную лампу, также расположив ее вертикально под дном тигля. При плавке, выполняемой данным и предыдущим способами, поверхность расплавленного металла будет активно взаимодействовать с кислородом, что приведет к интенсивному окислению. Чтобы уменьшить интенсивность окисления, расплавленную медь можно присыпать измельченным древесным углем.

Плавка меди паяльной лампой в самодельной печке

Если в вашей домашней мастерской имеется горн, то его также можно использовать для того, чтобы расплавить медь, латунь или бронзу. В данном случае тигель с измельченным металлом помещается на слой раскаленного древесного угля. Чтобы процесс нагревания и плавления проходил более интенсивно, в зону горения угля можно обеспечить подачу воздуха, для чего подойдет обычный пылесос, работающий не на втягивание, а на выдувание. В том случае, если вы будете использовать пылесос, на его шланг необходимо изготовить металлический наконечник с отверстием для выдувания небольшого диаметра.

Процесс плавки будет ещё эффективнее в газовом горне

Подбирая муфельную печь для выполнения литейных операций с медью и ее сплавами, следует обращать внимание на температурный режим, который может обеспечить такое устройство. В зависимости от типа расплавляемого металла такая печь должна обеспечивать следующие температуры нагревания:

медь – 1083°;
различные марки бронзы – 930–1140°;
латунь – 880–950°.

Возможно, что вы решите сделать печь для плавки самостоятельно, посмотрев видеоролик.

Обычная медь, не содержащая в своем химическом составе никаких легирующих добавок, не отличается хорошей текучестью в расплавленном состоянии, поэтому для изготовления методом литья изделий сложной конфигурации и небольших размеров она мало подходит. Для этих целей лучше всего использовать латунь, причем выбирать сплав, цвет поверхности которого более светлый (это свидетельствует о том, что латунь данной марки отличается меньшей температурой плавления).

Делаем тигли

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

Стальной;
Керамический нейтральный;
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.