Легкоплавкое стекло в домашних условиях

СТЕКЛО И ЭМАЛЬ

Значки, броши, различные украшения и многие предметы обихода покрывают эмалью — стеклом, нанесенным на металл. Вот и мы попробуем приготовить стекло. Для этих опытов необходима специальная печь. Уже по этой причине изготовлением стекла нельзя заниматься дома. Но, кроме того, нужны и навыки в работе с горячими расплавами, так что опыты, безусловно, надо проводить в присутствии старших.

На заводах и в химических лабораториях стекла получают из шихты — тщательно перемешанной сухой смеси порошкообразных солей, оксидов и других соединений. При нагревании в печах до очень высокой температуры, нередко выше 1500°С, соли разлагаются до оксидов, которые, взаимодействуя между собой, образуют силикаты, бораты, фосфаты и другие устойчивые при высоких температурах соединения. Вместе они и составляют стекло.

Мы будем готовить так называемые легкоплавкие стекла, для которых достаточно лабораторной электрической печи с температурой нагрева до 1000°С. Еще понадобятся тигли, тигельные щипцы (чтобы не обжечься) и небольшая ровная плита, стальная или чугунная. Сначала мы сварим стекло, а потом найдем ему применение.

Перемешайте шпателем на листе бумаги 10 г тетрабората натрия (буры), 20 г оксида свинца и 1,5 г оксида кобальта, просеянных через сито. Это и есть наша шихта. Пересыпьте ее в небольшой тигель и уплотните шпателем так, чтобы получился конус с вершиной в центре тигля. Уплотненная шихта должна занять в тигле не более трех четвертей объема, тогда стекло не будет проливаться. Щипцами поставьте тигель в электропечь (тигельную или муфельную), нагретую до 800—900 °С, и подождите, пока шихта не сплавится. Об этом судят по выделению пузырьков: как только оно прекратилось, стекло готово. Достаньте тигель щипцами из печи и сразу же вылейте расплавленное стекло на стальную или чугунную плиту с чистой поверхностью. Остывая на плите, стекло образует слиток сине-фиолетового цвета.

Чтобы получить стекла других цветов, замените оксид кобальта другими окрашивающими оксидами. Оксид железа(III) (1—1,5 г) окрасит стекло в коричневый, оксид меди(II) (0,5—1 г)—в зеленый, смесь 0,3 г оксида меди с 1 г оксида кобальта и 1 г оксида железа (III)—в черный цвет. Если же взять только борную кислоту и оксид свинца, то стекло останется бесцветным и прозрачным. Поэкспериментируйте сами с другими оксидами, например, хрома, марганца, никеля, олова.

Стекло измельчите пестиком в фарфоровой ступке, Чтобы не пораниться осколками, обязательно обмотайте руку полотенцем, а ступку с пестиком прикройте чистой тряпкой.

Ссыпьте мелкий стеклянный порошок на толстое стекло, добавьте немного воды и разотрите до сметанообразного состояния курантом — стеклянным или фарфоровым диском с ручкой. Вместо куранта можно взять маленькую плоскодонную ступку или полированный кусок гранита — так поступали старые мастера, когда растирали краски. Полученную массу называют шликером. Его мы будем наносить на поверхность алюминия примерно так же, как это делают, изготовляя украшения.

Очистите поверхность алюминия наждачной бумагой и обезжирьте кипячением в содовом растворе. На чистой поверхности прочертите скальпелем или иглой контур рисунка. Поверхность с помощью обычной кисточки покройте шликером, просушите над пламенем, а потом нагревайте в том же пламени до тех пор, пока стекло не наплавится на металл. У вас получится эмаль. Если значок невелик, его можно покрывать слоем стекла и нагревать в пламени целиком. Если же изделие более крупное (скажем, табличка с надписью), то надо разбить его на участки и наносить стекло на них поочередно. Чтобы цвет эмали был более интенсивным, нанесите стекло повторно. Таким способом можно получать не только украшения, но и надежные эмалевые покрытия для защиты алюминиевых деталей во всевозможных приборах и моделях. Так как в этом случае эмаль несет дополнительную нагрузку, металлическую поверхность после обезжиривания и промывки желательно покрыть плотной оксидной пленкой; для этого достаточно подержать деталь 5—10 мин в печи с температурой чуть ниже 600°С.

Разумеется, на большую деталь шликер удобнее наносить не кисточкой, а из пульверизатора или просто поливом (но слой должен быть тонким). Подсушите деталь в сушильном шкафу при 50—60°С, а затем перенесите в электропечь, нагретую до 700—800°С.

А еще из легкоплавких стекол можно приготовить окрашенные пластинки для мозаичных работ. Куски битой фарфоровой посуды (их вам всегда дадут в посудном магазине) облейте тонким слоем шликера, просушите при комнатной температуре или в сушильном шкафу и наплавьте стекло на пластинки, выдерживая их в электропечи при температуре не ниже 700°С.

Освоив работу со стеклом, вы можете помочь своим коллегам из биологического кружка: там нередко изготовляют чучела животных, а для чучел нужны разноцветные глаза.

В стальной плите толщиной около 1,5 см высверлите несколько углублений разных размеров с коническим или сферическим дном. Тем же способом, что и прежде, сплавьте разноцветные стекла. Гаммы, пожалуй, хватит, а чтобы изменить интенсивность, чуть увеличьте или уменьшите содержание окрашивающей добавки.

Небольшую каплю яркого расплавленного стекла поместите в углубление стальной плиты, затем налейте стекло цвета радужной оболочки. Капля войдет в основную массу, но не смешается с ней, — так будут воспроизведены и зрачок, и радужная оболочка. Охлаждайте изделия медленно, не допуская резких перепадов температур. Для этого затвердевшие, но еще горячие «глаза» достаньте из формы подогретым пинцетом, положите в рыхлый асбест и уже в нем охладите до комнатной температуры.

Конечно, легкоплавким стеклам можно найти и другие применения. Но не лучше ли будет, если вы поищете их сами?

И в завершение опытов со стеклом, пользуясь все той же электропечью, попытаемся превратить обыкновенное стекло в цветное. Естественный вопрос: нельзя ли таким способом сделать солнечные очки? Можно, но вряд ли это удастся вам с первого раза, потому что процесс капризен и требует некоторых навыков. Поэтому беритесь за очки только после того, как потренируетесь на кусочках стекла и убедитесь, что результат соответствует ожиданиям.

Основой краски для стекла будет канифоль. Из резинатов, солей кислот, входящих в состав канифоли, вы ранее готовили сиккативы для масляных красок. Вновь обратимся к резинатам, потому что они способны образовывать на стекле тонкую ровную пленку и служить носителями красящего вещества,

В растворе едкого натра концентрацией около 20% растворяйте при помешивании и помня, конечно, об осторожности, кусочки канифоли до тех пор, пока жидкость не станет темно-желтой. Отфильтровав, добавьте немного раствора хлорида железа FeCl3 или другой соли трехвалентного железа. Имейте в виду, что концентрация раствора должна быть небольшой, соль нельзя брать в избытке — осадок гидроксида железа, который в этом случае образуется, нам помешает. Если же концентрация соли невелика, то образуется красный осадок резината железа — он-то там и нужен.

Отфильтруйте красный осадок и высушите его па воздухе, а затем растворите до насыщения в чистом бензине (не автомобильном, а бензине-растворителе) еще лучше было бы взять гексан или петролейный эфир. Кисточкой или пульверизатором окрасьте поверхность стекла тонким слоем, дайте подсохнуть и положите на 5—10 мин в печь, нагретую примерно до 600°С. Но канифоль относится к органическим веществам, а им такую температуру не выдержать! Правильно, но именно это и нужно — пусть органическая основа выгорит. Тогда на стекле останется тончайшая пленка оксида железа, хорошо сцепленная с поверхностью. И хотя оксид в общем-то непрозрачен, в столь тонком слое он пропускает часть световых лучей, т. е. может служить светофильтром.

Возможно, светозащитный слой покажется вам слишком темным или, напротив, излишне светлым. В таком случае поварьируйте условия опыта — чуть увеличьте или уменьшите концентрацию раствора канифоли, измените время и температуру обжига. Если же вас не устраивает цвет, в который скрашено стекло, замените хлорид железа хлоридом другого металла, но непременно такого, оксид которого ярко окрашен, например хлоридом меди или кобальта.

А когда технология тщательно отработана на кусочках стекла, можно без особого риска совершить превращение обычных очков в солнечные. Не забудьте только вынуть стекла из оправы — пластмассовая оправа не выдержит нагревания в печи точно так же, как канифольная основа.

О. Ольгин. «Опыты без взрывов»
М., «Химия», 1986

Как выплавить стекло в домашних условиях: просты методы

Изготавливать стекло начали приблизительно в третьем тысячелетии до н.э., что подтверждают найденные в Междуречье стеклянные части. Производство стекла тогда было редким искусством – изделия из него были признаком богатства владельца. Сделать стекло сейчас возможно и в домашних условиях, материалы для этого могут различаться, но принципиальные моменты процесса одинаковы вне зависимости от характеристик сырья.

Материал, из которого делают стекло

Чтобы изготовить стекло понадобится кремнистый песок, который иначе называют кварцевым. Этот элемент – основа производства стеклянного полотна. Для получения прозрачного стекла необходимо брать кремнистый песок без присутствия железа. Примесь железа в кварцевом песке приводит к тому, что итоговое полотно приобретает некоторый зеленоватый оттенок, интенсивность которого зависит от количества металла.

Когда найти кремнистый песок без большого объема примеси железа возможности нет, для нейтрализации зеленоватого оттенка в будущем стеклянном изделии нужно добавить незначительное количество диоксида марганца.

В кварцевый песок добавляют кальциевую окись и карбонат натрия. Сода (карбонат натрия) понижает температуру, необходимую для производства стеклянного полотна. Карбонат натрия и гидроокись кальция также препятствуют воде проникать сквозь стекло – их добавляют специально для нейтрализации этого свойства. Чтобы ликвидировать водопроницаемость и увеличить прочность стекла также применяют оксиды алюминия либо магния. Но, такие примеси составляют 26-30% стекольной шихты, не больше. При изготовлении цветного стекла используют некоторые «побочные» свойства химических элементов:

  1. Чтобы получить зеленое стекло добавляют большой объем оксида меди, хрома либо железа.
  2. Для желтого, черного, коричневого либо янтарного цвета в стекольную шихту вносят серу. Степень насыщенности цвета зависит от объема добавленного железа либо углерода.
  3. Совмещение серы и бора приводит к синему тону.
  4. Добавление марганца придает фиолетовый оттенок.
  5. Соединения никеля позволяют получить красно-фиолетовый цвет.
  6. При использовании окиси неодима стекло приобретает красный тон.
  7. Розовый цвет получают при помощи оксида эрбия.

Для улучшения характеристик стеклянного изделия, в зависимости от итогового предназначения, добавляют и другие химические примеси. Наиболее применяемой добавкой в производстве декоративного стекла выступает оксид свинца, придающий блеск. Он приводит к повышению пластичности материала, что упрощает процесс резки и понижает температуру плавления. В случае линз для оптики привносят оксид лантана, повышающий преломляющие характеристики изделия. Железо применяют как добавку – когда необходимо повысить степень поглощения тепла стеклом.

Читать еще:  Чернение металла в домашних условиях уксусом

Стекло своими руками

Сделать стекло в домашних условиях возможно только, когда есть плавильня, так как без добавок кремнистый песок плавится при температуре в 2300 ̊С, а в случае присутствующей в нем соды (карбоната натрия) градус плавления понижается до 1500 ̊С. Для получения однородной массы надо удалить пузырьки – чтобы получить такой эффект стекловаром делают постоянные помешивания, пока расплавленная стекольная масса не загустеет. Кроме помешиваний также необходимо привнести в стекольную массу одно из трех химических веществ:

  • натрия сульфат;
  • хлорид натрия;
  • триоксид сурьмы.

Придать форму жидкой стекольной массе возможно используя формующие емкости, вылив в ванну с оловом (расплавленным), а также применяя стеклодувную технику.

При использовании форм необходимо залить расплавленную массу в емкость и оставить в ней до полного застывания и остывания. Такая методика применялась египтянами и используется сейчас для получения оптических линз. Вариант ванны с оловом предполагает нагнетание азотом давления для придания стеклу глянца и формы. Эту методику применяют для получения полированного стеклянного листа (оконного стекла) с 1950 г. В случае стеклодувной техники, форму стеклу придают при помощи воздуха:

  1. Больший объем расплавленной стекольной массы скапливается на конце трубки.
  2. В полую трубку задувают воздух, при этом ее непрерывно вращают.
  3. Сила притяжения действует на стекольную массу, она стремится к земле, а стеклодув формирует необходимый вид предмета при помощи специализированных инструментов.

Вне зависимости от применяемой методики, далее стекло оставляют остывать. Для повышения прочности стеклянного изделия используют термообработку. Эта манипуляция (обжиг) позволяет удалить присутствующие повреждения, возникшие в ходе охлаждения стеклянного изделия. Когда процесс закончен, стеклянный предмет можно ламинировать, покрывать либо обрабатывать иначе для улучшения его характеристик.

Где взять кварцевый песок

Прежде, чем делать стекло необходимо купить кварцевый песок. Иногда найти качественный материал тяжело, так как нередко в кремнистом песке присутствует значительное число примесей. Их надо нейтрализовать при помощи диоксида марганца – для получения прозрачного стекла. Купить кварцевый песок можно в специализированных магазинах, цена материала находится в районе 20 у.е. за небольшой объем, необходимый для разовой работы. Когда запланирована работа в промышленных масштабах, цена кремнистого песка составляет порядка 100 у.е. за 1 тонну.

Подготовка смеси и добавки к песку

Подготавливают смесь кварцевого песка – в него добавляют необходимые химические элементы, влияющие на характеристики итогового изделия (цвет, прочность, подобное). Обязательно, для водостойкости в сырье добавляют оксид кальция либо известь, а для понижения температуры плавления – карбонат натрия (соду). Часть примесей не должна превышать треть от объема получившейся смеси кварцевого песка с химическими элементами.

Перед началом работы с кремнистым песком необходимо надеть защитную маску, так как материал тонкозернистый и легко проникает в дыхательные пути, раздражая слизистые.

Этапы стекольного производства и порядок работы

Чтобы приготовить стекло своими руками нужно строго соблюдать порядок этапов его производства. Перед началом плавки предварительно подготовленную шихту помещают в тигель, устойчивый к высоким температурам, и подготавливают нагревательное устройство. На производстве для нагрева используют сложную печь высокой температуры, но при малых объемах и добавлении соды подойдет гриль или миниатюрная плавильня. Дальнейшие этапы соответствуют:

  1. Расплавленную массу в сосуде перемешивают до однородности расплавленного стекла – пузыри воздуха должны выйти.
  2. Когда масса уже готова ее нужно сформировать в соответствии с задуманным – отлить слиток или форму.
  3. После застывания стекла проводят отпуск и закаливание – итоговый результат будет прочнее, так как снято внутреннее напряжение.

На производстве, кроме фигур и посуды, изготавливают обычное стекло для окон и зеркал, но в домашних условиях получить его возможности нет. Для отливания гладкой стеклянной поверхности используют чашу с расплавленным оловом – расплав растекается по поверхности и постепенно остывает до твердости. Упрочнение стекла происходит из-за разницы в температурах плавления материалов.

Использование жаровни на древесном угле

Горение древесного угля дает высокую температуру, которой будет достаточно для расплавления стеклянной шихты в тигле. Чтобы использовать этот вариант нужно подготовить жаровню или использовать готовый вариант – мангал, барбекю, гриль. Однако надо учитывать прочность материала жаровни – алюминий легко расплавится при необходимых температурах, а тонкая сталь просто выгорит. Количество топлива также нужно увеличить, в сравнении с подходящим объемом для приготовления пищи, так как нужна высокая и стабильная температура.

Если на жаровне имеется отверстие для вентилирования углей, его нужно открыть – без доступа кислорода нагрев будет недостаточным для плавления.

Использование печи

Для плавления стеклянного песка используют различные виды печей – газовые, муфельные, электрические и горшковые. В печи возможен разогрев шихты до необходимой температуры в 1500-2500°С. В зависимости от конструкции устройства, могут понадобиться щипы с фиксацией для тигля. Охлаждение готового материала после значительного нагрева должно быть плавным – при касании к холодным объектам появляются трещины.

Форматирование стекла

Формировать изделие из стекла можно разными способами – отлить в форме, изогнуть мягкий материал или выдуть трубкой. Для форм подойдет гипс или асбест, для ручной формовки нужен инструмент и аккуратность, а при выдувании полых изделий нужна трубка из тугоплавкого материала – из металлов подходит только сталь, но лучше использовать графит. При форматировании важно действовать с осторожностью – горячее стекло приводит к тяжелым формам ожога.

Меры безопасности

При выплавлении стекла и изготовлении стеклянных изделий дома стеклоделу необходимо придерживаться правил и норм по безопасности. Как главный пункт выделяют окружение – в жилом помещении такие работы проводить нельзя. Лучше располагать аппаратуру и нужные в работе материалы на улице или в подходящей мастерской, к примеру – кузне. В набор защитного обмундирования включают:

  • огнеупорный фартук;
  • огнеупорные перчатки;
  • сварочная маска;
  • защитные ботинки.

Весь инструмент, который нужен в процессе изготовления стекла, раскладывают поблизости, чтобы не отвлекаться от процесса. Для дополнительной безопасности рядом должны присутствовать огнетушитель и ведро с песком. При возгорании нужно действовать сразу – печь выключают и гасят пламя. Тлеющие угли и разлитый расплав лучше присыпать песком из ведра.

Электрические нагреватели надо отключить от сети и нельзя использовать для их тушения воду.

Рекомендации по стеклоделию

Изготовление стекла своими руками в домашних условиях подразумевает аккуратность и внимание – при отсутствии опыта такой процесс может представлять сложности, в особенности на завершающем этапе. Для первой попытки не стоит подготавливать большие объемы расплава. Чтобы упростить работу с таким материалом можно воспользоваться рекомендациями опытных стеклодувов:

  1. Как заменитель кварцевого песка используют просеянный речной песок белого цвета.
  2. Крупные гранулы компонентов шихты перед нагревом тщательно измельчают в ступке.
  3. Куски неудавшихся изделий можно добавлять в состав шихты – так экономят материал.

Температура отжига для завершения изделия находится в пределах от 400°С до 600°С. Показатели зависят от тугоплавкости использованной шихты. Охлаждение готового стекла зависит от размеров слитка и его толщины – габаритные предметы нуждаются в постепенном остывании. После завершения работы упрочняют изделие покрытием глазурью или ламинированием.

Заключение

Создание стекла – тонкая и трудоемкая работа. Дома изготовить стеклянное изделие можно, но только при следовании инструкции по процессу и соблюдении норм безопасности – процесс связан с высокими температурами, что может привести к пожару. Первые работы из этого материала не будут отличаться качеством. Однако при наборе опыта изготовить привлекательные стеклянные изделия возможно.

Чрезвычайно простая и дешевая мини-печь для сплавления цветных стекол (фьюзинга)

Фьюзинг, (англ. fusing от fuse — спекание, плавка) относительно новомодное рукоделие и в том виде, как есть сейчас, родилось в 1990 г. Видимо, изготовление «спекаемого» витража, стало возможным с появлением цветных стекол с равным КТР (коэффициентом теплового расширения). Выполняется так – на стекло-основу, выкладывается рисунок из цветных кусочков стекла, причем края их, в большинстве случаев, не требуют точной подгонки и обработки, достаточно стеклореза и специальных кусачек. Собранную заготовку помещают в специальную печь и нагревают до температуры начала расплавления стекла.

Полученный витраж выглядит очень своеобразно – плавные округлые края, каждый элемент напоминает этакий растаявший леденец. При наличии толики художественных способностей, получаем весьма интересные вещицы. Более того, здесь можно применить целый арсенал приемов — задействовать металлическую фольгу, опилки, проволоку, крошки и пудру из стекла , трафареты для них, приемы перегородчатой эмали, применять обжиговые краски по стеклу и керамике, химикаты дающие пузырьки внутри стекла. Печь для фьюзинга позволяет также проводить формовку листового стекла – моллирование. Готовые вещицы можно соединять «низкотемпературными» методами, тот же Тиффани , в большие витражи. Словом – бездна возможностей для творчества.

Цветное стекло, с одинаковым КТР, как и многие материалы, для фьюзинга, стоят дорого, однако же, самой затратной статьей в освоении этой техники, является, конечно, печь. Печь для сплавления стекол довольно необычна, форма ее диктуется технологией спекания – плоский под-стол, на который удобно класть стеклянный лист-заготовку, откидная крышка с внутренними нагревателями. В целом, напоминает чемодан, на некоторых, даже застежки есть.

Муфельные печи – с нагревателем поверх камеры-муфеля, не используются – после нагрева стекла до температуры плавления, изделие следует довольно быстро охладить до температуры отжига, при этом, печи частенько приоткрывают. Быстрый сброс температуры в муфеле, затруднен – слишком велика тепловая инерция, да и закладывать заготовки в камеру неудобно.

Печи для фьюзинга, существуют очень разных размеров, соответственно – мощностей. С нагревателями небольшой печки, вполне может справиться и домашняя проводка.

Спекание стекол «за не дорого».

Попробовать себя в этом интересном деле можно и не тратя больших сумм – для начала, существует оригинальный вариант с АлиЭкспресса – специальные тигли для микроволновки. Представляет собой огнеупорный тигель, с графитовой обмазкой изнутри. Обмазка раскаляется в СВЧ волнах и греет излучением стекло. Достоинство одно, но изрядное – стоимость. На момент написания, тигель стоил 2-4 тыс.руб. в зависимости от размера.

Недостатков у такого простого варианта, как водится, масса. Контролировать температуру можно только визуально, «на глазок», контролируемый отжиг для снятия внутренних напряжений невозможен. Малый размер – только для бижутерии, невозможность использования металлов. Как правило, подобрав опытным путем режим спекания и израсходовав при этом прилагающиеся в комплекте осколки стекла, занятие и тигель забрасывают.

Читать еще:  Каким сверлом сверлить под евровинт?

Маргариту оттащил Коровьев. – Я ванну пристроил, – стуча зубами, кричал окровавленный Могарыч и в ужасе понес какую-то околесицу, – одна побелка. купорос.

Булгаков А.М. – Мастер и Маргарита.

Специализированная электрическая печь, конечно, значительно более совершенна, однако, самая маленькая – 200х200 мм, стоит 35 тыс. руб. Понятное дело – одни огнеупоры, контроллер с заданием термопрофиля, кварцевые и керамические трубки для нагревателей, сборка опять-же… Обладая мастерской или гаражом, толикой слесарных навыков и опытом работы с электричеством, вполне можно собрать такую печь самостоятельно, потратив на материалы меньше половины стоимости, но что делать безлошадным-безгаражным жителям «бетонных джунглей»?

Идея чрезвычайно простой и недорогой печи для фьюзинга «промежуточных» характеристик, принадлежит тов. «Илья МГУ», с металлического форума. Печь небольшого размера, но уже можно выпекать стекляшки, куда более серьезные, нежели кольца-брошки-подвески в микроволновке. Можно использовать проволоку, фольгу и весь арсенал фьюзинговых приемов. Электрический нагреватель сопротивления в крышке, термопара с простым температурным контроллером. Невысокая, даже для квартиры мощность, возможность изготовления на кухне из широко распространенных недорогих деталей, элементов. Конструкция не содержит специализированных высокотемпературных огнеупоров.

В качестве верхней крышки печи чемодана, используется деталь от электрической плиты со стеклокерамической поверхностью – конфорка. Она имеет металлический кожух, футерованный волокнистым огнеупором, в который заформованы специальные выступы ленты-нагревателя. Конфорка дополняется ручкой и термопарой подключенной к простому контроллеру. В качестве основания, применена плоская жестяная банка залитая гипсом.

Собственный вариант простой печи из конфорки.

Мне досталось две б/у конфорки внутренним «рабочим» диаметром 140 мм, с механическим термостатом в металлическом (существуют варианты с кварцевой трубочкой) чехле.

Что было использовано при работе.

Инструменты, приборы, оборудование.

Набор обычного некрупного слесарного инструмента, ювелирный лобзик с принадлежностями, небольшая УШМ, шуруповерт или электродрель. Набор электромонтажного инструмента, паяльник 40 Вт для электромонтажа, покрупнее – 60…80 Вт – для конструктивной пайки. Разметочный инструмент. Пригодился инструмент для установки вытяжных заклепок, строительный фен.

Кроме самих конфорок, понадобился листовой асбест, пенобетонный кирпич, провода разные, термопара, термотрубки, нейлоновые хомуты. Использовался готовый блок управления для муфельной печи (или контроллер+твердотельное реле+радиатор+корпус). Гасящий резистор подходящей мощности (масляный обогреватель). Немного оцинкованной стали, крепеж.

Контакты термостата конфорки были принудительно замкнуты и пропаяны, к выходным клеммам припоем олово-медь, припаяны провода в силиконовой изоляции. Рядом с термостатом, просверлено отверстие и во внутреннюю полость, введена термопара хромель-алюмель (тип К), от мультиметра. К щупу штатного термостата, термопару прикрепил несколькими витками нихромовой проволоки.

Жестяной кожух – на поверку, оказался самым сложным элементом моей печи. Спаян он из «кровельной» оцинкованной стали 0,5 мм, припоем олово-медь (температура плавления выше чем у свинцовых припоев) . Флюс – паяльная кислота (хлористый цинк), паяльник 60 Вт. Сложные детали выпилены ювелирным лобзиком, прямые резы – слесарными ножницами по металлу. Кривые линии размечались так – заготовку железки приставлял в нужное место, и циркулем, с иголкой в центре конфорки, вычерчивал нужного радиуса дугу.

Паял изнутри, главным образом для эстетики. Напротив «ножевых» клемм штатного конфорочного термостата, с припаянными к ним проводами, на кожухе сделал вентиляционные отверстия (сверху и снизу), чтобы те охлаждались током воздуха, и припой не расплавился.

За край кожуха, решил зацепить и один из кронштейнов для ручки, этим же крепежом, пришпилил держалку для проводов. Жестяные железки скреплял алюминиевыми вытяжными заклепками.

Передний кронштейн для ручки крепился на штатный кожух и состоит из двух жестяных деталей. К кожуху крепится короткими саморезами, соединение между собой – заклепками.

Нагреватель конфорки, мощностью 1200 Вт, для запекания стёкол слишком мощный – темп нагрева, для столь малого объема, велик, стекло не успевает равномерно прогреваться, заготовка растрескивается. Для устранения недостатка, мощность нагревателя пришлось понизить – включить последовательно с ним мощное сопротивление – масляный обогреватель на половине мощности. При этом на нагревателе конфорки, падение напряжения составляет ровно половину сетевого – 110 вольт.

Контроллер для управления печью – простой, «однотемпературный» с самодельным «твердотельным реле» — мощным тиристорным ключом . На его задней стенке смонтирована розетка для подключения последовательной с печью нагрузки и винтовой клеммник для нагревателя печи. Термопара подключается непосредственно к контроллеру.

Крышка печи стоит на огнеупорной основе – асбестовый лист, под которым половинка кирпича из пенобетона. Рядом, стоит держать такую же огнестойкую подкладку – на нее, при необходимости можно поставить горячую верхушечку «открытой» печи.

При спекании стекол нужно выдержать две главных температуры – начала плавления стекла (710…800°С в зависимости от сорта стекла) и температуру отжига (500…600°С зависит от сорта и размеров заготовки). Первичный нагрев происходит максимально (в разумных, конечно, пределах) плавно, после, температура быстро сбрасывается до «отжиговой».

Обычно, процессом руководит программируемый контроллер «с термопрофилем». Здесь, применен простой контроллер, с поддержанием одной температуры, а переключают их, вручную — полуавтомат. По достижении 800 °С (

30 мин.), крышка печи приоткрывается, на контроллере устанавливается 500 °С и изделие отжигается 1 час. После, нагреватели печи отключаются, и изделие остывает вместе с печью до комнатной температуры (

1 час). Небольшие размеры стекляшек, позволяют не опасаться мелких неточностей процесса.

Ну что же, первый опыт вполне удачен – стекла сплавились, но не в ровную поверхность, образец не растрескался – температурный профиль для этого сорта стекла следует признать удачным. Попробуем, что ни будь более осмысленное.

Два зверя, хм, вполне в духе дня, как олимпийские мишки, в свое время… Здесь, в порядке эксперимента, вплавлено два сорта бисера, медная проволочка, стекла приплавлены не только «внахлест» но и практически «встык». Бисер (стекло с отличающимся КТР) и медная проволока (тем более) должны быть очень небольшого размера (диаметра, сечения), относительно основного стекла, тогда, возникшие напряжения не разрушат изделие.

Получайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!

*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных

Как расплавить стекло в муфельной печи – технология, температура плавления, особенности

Плавление стекла – процесс перехода его из твердого состояния в жидкое. Для того, чтобы это произошло, необходимо соблюдение определенных условий. Они зависят от вида стекла, его химического состава. Это общедоступный плавкий материал, из которого повсеместно производят посуду, предметы интерьера, украшения и еще массу полезных вещей. С помощью технологии фьюзинга создаются изделия из разноцветного стекла. Она предполагает работу с расплавленным материалом, доведенным до жидкого состояния.

Такое разное цветное стекло

Можно ли расплавить стекло и что для этого нужно

Плавка стекла осуществляется при больших температурах. Нет точного значения, его определяют экспериментальным путем. От того, какие примеси и в каком количестве содержатся в стекле, зависит время нагрева. Обычно для каждого конкретного вида определены средние значения температуры плавления стекла, которые были получены при их изучении и тестировании в лабораториях. Наиболее распространенные виды плавятся при следующих температурах:

  • Простое стекло – 700-750 о С.
  • Стекло для изготовления посуды и тары – 1200-1400 о С.
  • Ампульное – 1500-1800 о С.
  • Кварцевое – 1650 о С.

На предприятиях, которые работают со стеклом, температура в печах поддерживается на уровне 1600 о С.

Бутылочное стекло

Есть два метода плавления стекла – литье и моллирование. При литье оно расплавляется до жидкого состояния и им заполняются необходимые формы (молды). Моллирование – процесс, при котором стекло нагревается до тягучего состояния и становится гнущимся и податливым. В таком состоянии с ним работают стеклодувы, изгибая и вытягивая материал.

Моллирование стекла

Как видно, температура расплавленного стекла имеет большие значения, достичь которых можно, если использовать качественную муфельную печь.

Печи для плавления стекла и их виды

Муфельная печь – устройство для равномерного нагревания веществ. Она состоит из:

  • Корпуса.
  • Камеры, которую еще называют муфелем.
  • Двери.
  • Блока управления.

Корпус может быть выполнен из нержавеющей стали или углеродистой. Модели из нержавейки служат намного дольше.

Муфель – самая важная часть печи, потому что именно в нем плавится стекло и располагаются нагревательные элементы. Он может быть выполнен из керамики, корунда или специального волокна.

Еще одна важная часть – это блок управления, который отвечает за выбор режима и настройку печи. Сейчас все печи оснащаются электронными блоками, которые вытеснили циферблатные.

Схема муфельной печи

Можно ли расплавить стекло в определенной муфельной печи, зависит от вида самого устройства. Существуют различные их типы, которые отличаются:

  • Максимальной температурой нагрева.
  • Способом нагревания.
  • Устройством.

Муфельная печь SNOL

Наиболее важной характеристикой считается диапазон температур. По этому параметру печи разделяют на:

  • Низкотемпературные – до 400 о С.
  • Среднетемпературные – до 900 о С.
  • С большой температурой – до 1400 о С.
  • Высокотемпературные – до 2000 о С.

Отличаются печи и по режиму обработки, бывают:

  • Работающие в воздушной среде (обычные).
  • Вакуумные (нагрев производится в вакууме).
  • Работающие в газовой среде (нагрев производится в присутствии различных газов, например, водорода, азота, аргона и пр.).

Есть модели, которые предназначены для домашнего использования, а есть профессиональные агрегаты, которые используются в лабораториях или на крупных предприятиях. Как отечественные, так и зарубежные производители выпускают различные варианты муфельных печей. Хорошо зарекомендовала себя литовская компания SNOL.

Особенности использования муфельной печи на примере плавления бутылочного стекла

Расплавить бутылку из стекла можно в домашних условиях, имея под рукой обычную муфельную печь. Стеклянные бутылки найти несложно, причем бывают они различных форм и цветов. Можно использовать тару от пива, соков, воды, косметики. Перед тем, как приступить к самому процессу, их нужно тщательно подготовить. Необходимо очень тщательно очистить бутылки от наклеек, чтобы на поверхности ничего не осталось. Затем их нужно вымыть и обсушить так, чтобы не было пятен и жирных следов.

Градус плавления стекла, из которого изготовлены бутылки, составляет примерно 700-750 о С. Печь перед применением также необходимо проверить и очистить. Далее нагревательные элементы и исправность работы устройства нужно испытать с помощью пирометрического конуса.

Правила тестирования оборудования описаны в инструкции по эксплуатации. Многие печи имеют специальные тестовые программы, которые помогут узнать, исправна ли она

Для работы понадобится полка и форма для литья. Их также необходимо подготовить и нанести специальный сепараторный состав для отделения стекла. Форма для литья должна быть установлена так, чтобы оно не могло стечь за ее границы. Далее следует установить нужный температурный режим, который, как мы уже говорили, зависит от типа стекла и его химического состава.

Читать еще:  Пайка титана в домашних условиях

Плавление бутылочного стекла

Подготовленную бутылку помещают в центр печи так, чтобы при расплавлении она стекала в форму. Нагревание необходимо производить постепенно, чтобы форма для литья не треснула. Нужно установить невысокие начальные значения и постепенно увеличивать их с небольшим шагом. При 500 о С начинается плавление бутылочного стекла, причем сначала стекают тонкие стенки. На этом этапе необходимо попытаться равномерно прогреть бутылку, еще медленнее увеличивая температуру. Жидкое состояние стекло примет уже при 700 о С, однако температуру следует увеличить еще на 70 о С и выдержать жидкую субстанцию в этих условиях еще 10 минут. После этого необходимо произвести операцию отжига. Для этого полученное изделие выдерживается определенное время при 500 о С. Это необходимо для того, чтобы заготовка не треснула.

Печь для плавления стекла – оборудование с высокими температурами, которое имеет повышенный класс опасности, поэтому при работе с ней нужно придерживаться правил техники безопасности. Используйте термостойкие перчатки и защитные очки

Мы рассмотрели, как расплавить бутылку из стекла, подготовку к процессу и его основные этапы. Чтобы получить изделие хорошего качества, необходимо использовать надежное профессиональное оборудование. Приобрести такое можно в ТД «Лабор».

Чрезвычайно простая и дешевая мини-печь для сплавления цветных стекол (фьюзинга)

Фьюзинг, (англ. fusing от fuse — спекание, плавка) относительно новомодное рукоделие и в том виде, как есть сейчас, родилось в 1990 г. Видимо, изготовление «спекаемого» витража, стало возможным с появлением цветных стекол с равным КТР (коэффициентом теплового расширения). Выполняется так – на стекло-основу, выкладывается рисунок из цветных кусочков стекла, причем края их, в большинстве случаев, не требуют точной подгонки и обработки, достаточно стеклореза и специальных кусачек. Собранную заготовку помещают в специальную печь и нагревают до температуры начала расплавления стекла.

Полученный витраж выглядит очень своеобразно – плавные округлые края, каждый элемент напоминает этакий растаявший леденец. При наличии толики художественных способностей, получаем весьма интересные вещицы. Более того, здесь можно применить целый арсенал приемов — задействовать металлическую фольгу, опилки, проволоку, крошки и пудру из стекла , трафареты для них, приемы перегородчатой эмали, применять обжиговые краски по стеклу и керамике, химикаты дающие пузырьки внутри стекла. Печь для фьюзинга позволяет также проводить формовку листового стекла – моллирование. Готовые вещицы можно соединять «низкотемпературными» методами, тот же Тиффани , в большие витражи. Словом – бездна возможностей для творчества.

Цветное стекло, с одинаковым КТР, как и многие материалы, для фьюзинга, стоят дорого, однако же, самой затратной статьей в освоении этой техники, является, конечно, печь. Печь для сплавления стекол довольно необычна, форма ее диктуется технологией спекания – плоский под-стол, на который удобно класть стеклянный лист-заготовку, откидная крышка с внутренними нагревателями. В целом, напоминает чемодан, на некоторых, даже застежки есть.

Муфельные печи – с нагревателем поверх камеры-муфеля, не используются – после нагрева стекла до температуры плавления, изделие следует довольно быстро охладить до температуры отжига, при этом, печи частенько приоткрывают. Быстрый сброс температуры в муфеле, затруднен – слишком велика тепловая инерция, да и закладывать заготовки в камеру неудобно.

Печи для фьюзинга, существуют очень разных размеров, соответственно – мощностей. С нагревателями небольшой печки, вполне может справиться и домашняя проводка.

Спекание стекол «за не дорого».

Попробовать себя в этом интересном деле можно и не тратя больших сумм – для начала, существует оригинальный вариант с АлиЭкспресса – специальные тигли для микроволновки. Представляет собой огнеупорный тигель, с графитовой обмазкой изнутри. Обмазка раскаляется в СВЧ волнах и греет излучением стекло. Достоинство одно, но изрядное – стоимость. На момент написания, тигель стоил 2-4 тыс.руб. в зависимости от размера.

Недостатков у такого простого варианта, как водится, масса. Контролировать температуру можно только визуально, «на глазок», контролируемый отжиг для снятия внутренних напряжений невозможен. Малый размер – только для бижутерии, невозможность использования металлов. Как правило, подобрав опытным путем режим спекания и израсходовав при этом прилагающиеся в комплекте осколки стекла, занятие и тигель забрасывают.

Маргариту оттащил Коровьев. – Я ванну пристроил, – стуча зубами, кричал окровавленный Могарыч и в ужасе понес какую-то околесицу, – одна побелка. купорос.

Булгаков А.М. – Мастер и Маргарита.

Специализированная электрическая печь, конечно, значительно более совершенна, однако, самая маленькая – 200х200 мм, стоит 35 тыс. руб. Понятное дело – одни огнеупоры, контроллер с заданием термопрофиля, кварцевые и керамические трубки для нагревателей, сборка опять-же… Обладая мастерской или гаражом, толикой слесарных навыков и опытом работы с электричеством, вполне можно собрать такую печь самостоятельно, потратив на материалы меньше половины стоимости, но что делать безлошадным-безгаражным жителям «бетонных джунглей»?

Идея чрезвычайно простой и недорогой печи для фьюзинга «промежуточных» характеристик, принадлежит тов. «Илья МГУ», с металлического форума. Печь небольшого размера, но уже можно выпекать стекляшки, куда более серьезные, нежели кольца-брошки-подвески в микроволновке. Можно использовать проволоку, фольгу и весь арсенал фьюзинговых приемов. Электрический нагреватель сопротивления в крышке, термопара с простым температурным контроллером. Невысокая, даже для квартиры мощность, возможность изготовления на кухне из широко распространенных недорогих деталей, элементов. Конструкция не содержит специализированных высокотемпературных огнеупоров.

В качестве верхней крышки печи чемодана, используется деталь от электрической плиты со стеклокерамической поверхностью – конфорка. Она имеет металлический кожух, футерованный волокнистым огнеупором, в который заформованы специальные выступы ленты-нагревателя. Конфорка дополняется ручкой и термопарой подключенной к простому контроллеру. В качестве основания, применена плоская жестяная банка залитая гипсом.

Собственный вариант простой печи из конфорки.

Мне досталось две б/у конфорки внутренним «рабочим» диаметром 140 мм, с механическим термостатом в металлическом (существуют варианты с кварцевой трубочкой) чехле.

Что было использовано при работе.

Инструменты, приборы, оборудование.

Набор обычного некрупного слесарного инструмента, ювелирный лобзик с принадлежностями, небольшая УШМ, шуруповерт или электродрель. Набор электромонтажного инструмента, паяльник 40 Вт для электромонтажа, покрупнее – 60…80 Вт – для конструктивной пайки. Разметочный инструмент. Пригодился инструмент для установки вытяжных заклепок, строительный фен.

Кроме самих конфорок, понадобился листовой асбест, пенобетонный кирпич, провода разные, термопара, термотрубки, нейлоновые хомуты. Использовался готовый блок управления для муфельной печи (или контроллер+твердотельное реле+радиатор+корпус). Гасящий резистор подходящей мощности (масляный обогреватель). Немного оцинкованной стали, крепеж.

Контакты термостата конфорки были принудительно замкнуты и пропаяны, к выходным клеммам припоем олово-медь, припаяны провода в силиконовой изоляции. Рядом с термостатом, просверлено отверстие и во внутреннюю полость, введена термопара хромель-алюмель (тип К), от мультиметра. К щупу штатного термостата, термопару прикрепил несколькими витками нихромовой проволоки.

Жестяной кожух – на поверку, оказался самым сложным элементом моей печи. Спаян он из «кровельной» оцинкованной стали 0,5 мм, припоем олово-медь (температура плавления выше чем у свинцовых припоев) . Флюс – паяльная кислота (хлористый цинк), паяльник 60 Вт. Сложные детали выпилены ювелирным лобзиком, прямые резы – слесарными ножницами по металлу. Кривые линии размечались так – заготовку железки приставлял в нужное место, и циркулем, с иголкой в центре конфорки, вычерчивал нужного радиуса дугу.

Паял изнутри, главным образом для эстетики. Напротив «ножевых» клемм штатного конфорочного термостата, с припаянными к ним проводами, на кожухе сделал вентиляционные отверстия (сверху и снизу), чтобы те охлаждались током воздуха, и припой не расплавился.

За край кожуха, решил зацепить и один из кронштейнов для ручки, этим же крепежом, пришпилил держалку для проводов. Жестяные железки скреплял алюминиевыми вытяжными заклепками.

Передний кронштейн для ручки крепился на штатный кожух и состоит из двух жестяных деталей. К кожуху крепится короткими саморезами, соединение между собой – заклепками.

Нагреватель конфорки, мощностью 1200 Вт, для запекания стёкол слишком мощный – темп нагрева, для столь малого объема, велик, стекло не успевает равномерно прогреваться, заготовка растрескивается. Для устранения недостатка, мощность нагревателя пришлось понизить – включить последовательно с ним мощное сопротивление – масляный обогреватель на половине мощности. При этом на нагревателе конфорки, падение напряжения составляет ровно половину сетевого – 110 вольт.

Контроллер для управления печью – простой, «однотемпературный» с самодельным «твердотельным реле» — мощным тиристорным ключом . На его задней стенке смонтирована розетка для подключения последовательной с печью нагрузки и винтовой клеммник для нагревателя печи. Термопара подключается непосредственно к контроллеру.

Крышка печи стоит на огнеупорной основе – асбестовый лист, под которым половинка кирпича из пенобетона. Рядом, стоит держать такую же огнестойкую подкладку – на нее, при необходимости можно поставить горячую верхушечку «открытой» печи.

При спекании стекол нужно выдержать две главных температуры – начала плавления стекла (710…800°С в зависимости от сорта стекла) и температуру отжига (500…600°С зависит от сорта и размеров заготовки). Первичный нагрев происходит максимально (в разумных, конечно, пределах) плавно, после, температура быстро сбрасывается до «отжиговой».

Обычно, процессом руководит программируемый контроллер «с термопрофилем». Здесь, применен простой контроллер, с поддержанием одной температуры, а переключают их, вручную — полуавтомат. По достижении 800 °С (

30 мин.), крышка печи приоткрывается, на контроллере устанавливается 500 °С и изделие отжигается 1 час. После, нагреватели печи отключаются, и изделие остывает вместе с печью до комнатной температуры (

1 час). Небольшие размеры стекляшек, позволяют не опасаться мелких неточностей процесса.

Ну что же, первый опыт вполне удачен – стекла сплавились, но не в ровную поверхность, образец не растрескался – температурный профиль для этого сорта стекла следует признать удачным. Попробуем, что ни будь более осмысленное.

Два зверя, хм, вполне в духе дня, как олимпийские мишки, в свое время… Здесь, в порядке эксперимента, вплавлено два сорта бисера, медная проволочка, стекла приплавлены не только «внахлест» но и практически «встык». Бисер (стекло с отличающимся КТР) и медная проволока (тем более) должны быть очень небольшого размера (диаметра, сечения), относительно основного стекла, тогда, возникшие напряжения не разрушат изделие.

Получайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!

*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector