Особенности и виды печей для обжига керамики

Среди гончаров есть шутка, гласящая о том, что размеры выкручиваемых ими изделий прежде всего зависят от размеров их печи. Действительно, печь является самым важным инструментом для любого керамиста — это единственное без чего невозможно создание керамических изделий.

В этой статье мы рассмотрим основные виды гончарных печей и их различия. Самое главное различие в печах — размеры рабочих камер. Покупая печь, подумайте, какие максимальные размеры изделий вы планируете обжигать. И лучше возьмите печь немного большего объема, ведь аппетит приходит во время еды. Когда вы определитесь с размерами печи, следующее, что предстоит выбрать — источник нагрева. Печи в керамике бывают газовые, электрические и дровяные.

Газовая печь, если не говорить про большие промышленные печи, достаточно дешевая по сравнению с электрической. Но работа с ней сложнее, пожаро- и взрывоопасна, и крайне желательна только на открытом воздухе. Поэтому если у вас гончарная мастерская или подобное помещение, для вас подойдёт только электрическая печь. Дровяная печь скорее дань традиции. В современных реалиях он подойдёт только для профи, которые ищут новых средств выражения. Расскажем поподробнее о каждом виде печи.

Виды печей

Газовая

Если говорить не о промышленных печах, то такая печь представляет собой камеру, в которую вставлена одна или несколько газовых горелок. Через эти горелки подаётся горящий газ, обычно баллонный пропан-бутан. В качестве футеровки газовой печи обычно используется каолиновое одеяло, которое помещено в металлический каркас. Эта конструкция популярна вследствие своей дешевизны. В случае огненной скульптуры, каолиновое одеяло может использоваться без металлического каркаса. В более дорогих конструкциях используется шамотный кирпич, обычно это стационарный вариант.

Газовые печи дешевы, однако имеют ряд недостатков. В их числе: потенциальная взрывоопасность, необходимость постоянного контроля, более сложное управление по сравнению с электрическими печами. Дело в том, что автоматика для управления подачей газа достаточно дорогая и требует специализированного ПЛК-контроллера. Без него вам придется регулярно проверять показания термопары и вручную корректировать подачу газа. А также контролировать тягу (условный дымоход), и, скорее всего, подогревать баллоны (в процессе работы газ охлаждается, его давление падает, от чего падает мощность пламени).

Муфельная электрическая

В качестве нагревательного элемента в муфельных печах используется электрический нагревательный элемент. Такой печью значительно проще управлять и получать повторяемый результат.  Вследствие отсутствия открытого пламени, эти печи устанавливают в бытовых помещениях. При выборе печи обращайте внимание на максимальную температуру работы. Для работы с высокотемпературной керамикой потребуется печь с нагревом до 1350°C.  Муфельная печь отлично подойдет для полуфарфора и фарфора, так как имеет меньший градиент температуры по камере и лучшую повторяемость обжига по сравнению с газовыми печами.

В качестве муфеля в данных печах применяют в основном высокотемпературные плиты, легковесный кирпич, либо каолиновую вату. Лучшим решением по прочности и долговечности считается кирпич. При этом у него есть недостаток — камеру из кирпича желательно регулярно пылесосить, чтобы кирпичная пыль не осаживалась на глазуруемые изделия. Плиты не пылят, но менее прочные, и требуют замены всей плиты в случае поломки или протекания глазури. Печи с ватой наиболее дешевые, но и наименее долговечные. В качестве нагревательного элемента обычно используется фехралевая спираль. Её основной недостаток в том, что она становится хрупкой и удлиняется после первого обжига. При этом, при достаточно большом диаметре проволоки, такая спираль прослужит долго. Иногда в качестве нагревателей применяют элементы из карбида кремния. Они более долговечные, но и значительно дороже. Пару раз мне встречались спирали из нихрома. Они подойдут только для печей до 1150°C, но будут работать практически вечно.

Дровяная

Сейчас дровяные печи скорее дань традициям, чем реальный инструмент для обжига. Они позволяют обжигать низкотемпературные глиняные изделия до 800 – 1000°C. Из-за сложности контроля температуры и высокого градиента, у таких печей высокий процент брака. Если обжигать несколько изделий одновременно, заготовка может просто разлететься и побить другие изделия.

Такие печи собирают опытные мастера для достижения определенных дизайнерских эффектов. Они требуют большого опыта и глубоких знаний физико-химических процессов.

Конструкционные особенности печей

Корпус

Корпус печи изготавливают из обычной, либо нержавеющей стали. Вариант из нержавеющей стали дороже, но предпочтительней. Обычная сталь сгниёт за несколько лет. Также нержавеющая сталь значительно хуже передает тепло, а значит у вас будет меньше шансов обжечься, случайно коснувшись корпуса в процессе обжига. Корпус печи изготавливают в вертикальной («нырялки» вертикальной загрузки керамических изделий) и горизонтальной компоновке. При объёме печи до 60 литров включительно, применение вертикальной компоновки удобнее. При больших объёмах это скорее вопрос предпочтений.

Термопара

Термопара — прибор, предназначенный для измерения температуры. Термопара состоит из двух спаянных проводников. Проводники выполнены из разных материалов. При нагреве одного из спаев («горячий спай») в проводах возникает напряжение (термоЭДС), которое и отражает температуру внутри камеры. В зависимости от сплава, термопары делятся на типы. Самые часто используемые: K, N и S.

Тип K (ТХА) — хромель-алюмель. Максимальная температура — до 1200°С. Из плюсов — дешевизна и высокая точность на низких температурах. Применяют в печах, работающих до 1150°С.

Тип N (ТНН) — нихросил-нисил. Максимальная температура — до 1250°С. Они обладают более высокой стабильностью термоЭДС по сравнению с типом K, при температурах свыше 1050°C. Кроме этого, они имеют высокую стойкость к окислению, поэтому живут дольше по сравнению с ТХА

Тип S (ТПП) — платина- платина-родий. Максимальная температура — до 1400°С, и в пике до 1600°С. Такая термопара имеет широкое распространение, однако и высокую стоимость. Наличие благородных металлов делает её максимально стабильной и устойчивой в окислительных и нейтральных средах. Кроме этого, они обладают высокой чувствительность и точностью измерений на высоких температурах, хотя и «врёт» на низких температурах.

Спираль нагрева

Подавляющее большинство мастеров использует фехралевые спирали. Другие типы нагревателей мы описывали выше, но они используются редко, и вы с ними вряд ли столкнётесь. При выборе печи обращайте внимание на диаметр проволоки спирали. Чем она толще – тем дольше спираль проработает.

Терморегулятор

Терморегулятор с программатором осуществляет контроль и корректировку температуры внутри печи, а также проводит мониторинг текущего состояния. С его помощью можно задать необходимую температурную программу. Одни из самых популярных брендов: ОВЕН, Варта и Термодат.

Выбор терморегулятора — скорее вопрос привычки. Если планируете делать кристаллические обжиги, то обратите внимание на возможное количество шагов программы контроллера. В простых вариантах контроллеров (таких как ТРМ251) вам просто не хватит шагов для нужной программы обжига.