Печи для фьюзинга.

Какие они бывают.
Требования к печам для фьюзинга.
Из каких материалов изготовлены
Спирали (ТЭНы), реле программаторы.
Открываем крышку, подготовка пода, плиты, лещадки.
Печи FuseitPro, особенности и характеристики.

1.1. Печь для фьюзинга предназначена для нагрева стекла по определенному закону (программе) до температуры спекания. Существует два типа печей – электрические и газовые. Газовые печи обычно используются на предприятиях, но известны производители, которые делают газовые печи для фьюзинга для небольших мастерских. Применительно к России я не знаю ни одного случая использования газовой печи для фьюзинга стекла.

Рис, 1. Газовая печь для фьюзинга производства BVD (Чехия)

Итак электрические печи. Нагрев осуществляется от ТЭНов, теплэлектронагревателей. Особенностью печей для фьюзинга является тот факт, что нагрев – всегда сверху.

Рис. 2. Электрическая печь для фьюзинга Paragon Cs-14d (USA)

В некоторых типах печей имеется помимо верхнего нагрева есть и боковой и нижний подогрев, но верхний подогрев есть всегда.

Рис. 3. Электрическая печь для фьюзинга Nabertherm 600 (Германия)

Наибольшее распространение в печах для фьюзинга нашли ТЭНы из проволочных спиралей, они представляют собой спираль из специальной жаропрочной проволоки, чаще всего нихрома или фехраля.. Спираль чаще всего располагается внутри трубки из кварцевого стела. В этом случае окалина, которая может образовываться на поверхности проволоки не будет падать на поверхность стекла, а останется внутри трубки. В некоторых печах спираль располагается открытым способом в специальных каналах. Также иногда спирали одеваются на керамические трубки.

Надо сказать, что открытые спирали способствуют попаданию на поверхность стеклянного изделия окалины и пыли (ведь открытую спираль не протрешь, в отличии от кварцевой трубки).

Но и у кварцевых трубок есть недостаток -трубку можно разбить, чаще всего это происходит при резком закрывании крышки печи, особенно это актуально для печей большого размера чемоданного типа. Другой недостаток нагревателей в кварцевых трубках – это постепенный прогиб трубок, особенно при значительной длине трубки и частой работе на высоких температурах.

1.2. По конструкции печи для фьюзинга стекла бывают следующих видов.

1.2.1. Чемоданного типа. Небольшие печи в большинстве случаев делаются именно такими.

Рис. 4. Печь Nabertherm CF-75 (Германия)

Печь чемоданного типа состоит из пода и крышки. Под чаще всего плоский, поверхность пода, на которую кладется стекло, немного выступает над конструкцией. Крышка крепится к поду на петлях и открывается вверх, как крышка чемодана. Отсюда и название, печь чемоданного типа.

Преимущества

– это наиболее простая конструкция печи, простота положительно сказывается на цене.;

– удобство подготовки пода к укладке стекла, под легко выровнять, загладить или зафактурить;

– можно использовать почти всю поверхность пода для укладки стекла, оставив минимальное расстояние до края;

– удобство укладки стекла на под; если печь установлена на правильный стол-подставку, то уровень пода находится на оптимальной высоте для работы стоя (для меня ростом 175 см это – 98 см);

Недостатки

– крышка печи достаточно массивная и для открывания и закрывания печи приходится прикладывать достаточно большие усилия, использование газовых пружин позволяет снизить усилие на ручке;

– необходимы устроиства фиксации крышки печи в верхнем положении во избежание падения крышки и травмы работающего;

– при открывании печи в верхнем положении крышки возникает опрокидывающий момент, если печь не прикрепить к столу-подставке – она может опрокинуться и упасть;

– при открывании печи передняя кромка крышки нависает над изделием и разделитель, прилипший к нижней части крышки может упасть на стекло. Это имеет очень большое значение при закрывании крышки. Необходимо соблюдать осторожность и быть аккуратным.

– при работе в печи нависающая крышка создает определенные неудобства и мешает;

– при неплотном прилегании крышки щель между подом и крышкой может привести к неравномерному прогреву стекла;

– доступ к стеклу в печи возможен с трех сторон. При ширине печи более 500 мм это создает неудобства и ограничения в работе.

1.2.2. Печь с выкатным подом. Чаще всего выкатной под делают для печей чемоданного типа большого размера.

Рис. 6 Печь Nabertherm CFM 920 (Германия).

В печах данной конструкции под печи устанавливается на тележке и может быть выкачен из под печи для обеспечения доступа к стеклу с четырех сторон.

Конструктивно крышка печи закреплена на массивной и неподвижной подставке, которая стоит на полу. Конструкции могут быть разными, общее у них одно – конструкция должна обеспечить устоичивость крышки в открытом положении и фиксацию выкатного пода для правильного прилегания крышки в закрытом положении.

Механизм открывания крышки может быть ручным с газовыми пружинами, облегчающими открывание крышки либо с использованием гидравлики или пневматики.

Выкатной под сильно облегчает работу со стеклом, стекло удобно доставать (при больших размерах – это серьезная проблема. Со стеклом очень удобно работать – ведь выкатной под становится как бы рабочим столом.

При наличии двух выкатных подов может быть увеличена производительность печи и сокращено время простоя печи.

Достоинства:

– удобство в работе;

– доступ к стеклу с четырех сторон;

– не мешает нависающая крышка;

– при наличии двух подов – существенное ускорение в работе и сокращение простоя печи.

Недостатки:

– сложная конструкция и как следствие существенное удорожание;

– необходимы дополнительные площади под выкатывание пода;

– при закатывании пода возможны сотрясения, в результате которых геометрия стекла, предназначенного для фьюзинга, может нарушится;

– при установке пода под крышку нужно обеспечить точное соответствие пода крышке для плотного закрывания и отсутствия зазора;

– необходимо иметь перед печью очень ровный и чистый пол, случайное падение кусочка стекла или еще чего-нибудь может воспрепятствовать закатыванию пода.;

-некоторые печи предполагают наличие рельсовых путей для выкатывания пода, это требует очень точного планирования площадей, переставить печь с рельсами уже не получится.

1.2.3. Печь колодезного типа.

Такие печи часто делают для обжига керамики. Печи для фьюзинга колодезного типа – обычно небольшого размера. Очень часто такие печи используют для работы на “горячем” стекле, когда нужно открыть крышку на рабочем режиме.

Рис.5. Печь Kittek SQF – 185s (США)

Также колодезный тип обычно у самых простых и “недорогих” печей, очень часто такая конструкция – у американских печей из легковесного кирпича.

По конструкции печь представляет из себя корпус колодезного типа с установденными по стенкам спиралями и простую откидную крышку, опять же с установленными в ней спиралями. Спирали часто бывают открытыми, это связано с особенностями использования легковесного кирпича в качестве теплоизоляции.

Такая конструкция очень проста для изготовления печи из кирпича, это также сказывается и на относительной дешевизне (к сожалению привоз такой печи из США в Россию делает ее самой дорогой на нашем рынке). Печи такой конструкции очень популярны в США.

Рис.6 Печь CZLOK PK-VS 1125-250 F (Польша)

Очень часто у больших печей под делают заглубленным, т.е. колодезного типа, иногда такой под назывют ванной. Такая конструкция облегчает изготовление печи, т.к. часть необходимой высоты рабочего пространства делается неподвижной, или иначе говоря, уменьшается высота и вес крышки. Это упрощает жизнь для производителя (но создает проблемы для исполнителя, работающего со стеклом).

Очень часто такие поды делаются из легковесного кирпича. Преимуществом такого пода является его жесткость, непосредственно на такой под можно положить ( с использование керамобумаги и разделителя) тяжелое и толстое стекло.

Достоинства:

– простота конструкции и относительная дешевизна;

– легкая (относительно) крышка;

– колодезная конфигурация способствует более медленному охлаждению “горячего” стекла при открытой крышке.

Недостатки:

-стекло приходится опускать вниз в колодец, это накладывает ограничения на размеры стекла его конфигурацию, нужно обеспечить зазор от стенки печи до стекла, для руки, которая держит стекло;

– очень сложно обработать поверхность пода (с использованием разделителя), нужны специальные приспособления и навыки, выходом из этой ситуации является использование одноразовой керамобумаги.

– использование легковесного кирпича для футеровки (внутренней жаростойкой части печи) означает большие тепловые потери вследствие самой высокой теплопроводности из всех используемых для футеровки материалов, из-за этого электрическая мощность таких печей делается увеличенной, следовательно и расход электроэнергии за один обжиг будет больше.

1.2.4. Печь с вертикальным подъемом крышки.

Рис. 7. Печь Olympic QF-32e (США)

Вертикальный подъем крышки печи обычно используют у больших печей. Это самая сложная по конструкции печь. Помимо пода и свода у печей такой конструкции имеется механизм подъема крышки.

Под в таких печах обычно плоский Рабочая поверхность обычно немного возвышается над боковыми стенками. В некоторых случаях под делают выкатным.

Крышка поднимается вертикально вверх. Высота крышки обеспечивает необходимое расстояние от стекла до спиралей.

Достоинства:

– удобство работы со стеклом, подход к стеклу с четырех сторон;

– удобство выравнивания пода, возможно использование направляющих, выравненных по уровню (горизонтально);

– площадь помещения, занимаемая печью, минимальна, что особенно важно для больших печей, в случае выкатного пода это преимущество отсутствует;

Недостатки:

– сложная конструкция, вследствие чего высокая стоимость;

– нависающая крышка создает некоторые неудобства в работе.

1.2.5. Печь шкаф.

Рис. 8. Печь Kittek XR 190 *США(.

Это самая распространенная форма печей для всех видов работ, кроме фьюзинга, а именно обжига керамики, термообработки и т.п.

По конструкции состоит из корпуса и открывающейся вбок дверцы.

Нагрев осуществляется спиралями или нагревателями другого типа, которые всегда находятся на боковых и задней стенках корпуса, и очень часто на дверце, также иногда спирали (нагреватели) располагаются и на своде и поде.

Особенности конструкции печи-шкафа подразумевают наличие полок, на которых и устанавливаются изделия, предназначенные для обжига.

Поскольку для фьюзинга критически важно иметь равномерный нагрев по всей поверхности стекла такая печь малопригодна для фьюзинга, хотя в некоторых случаях, например при изготовлении фьюзинговых наклеек, или обжига росписи, использование таких печей может быть рационально

1.2.6. Муфельная печь.

Вообще говоря это разновидность печи-шкафа.

Муфель – это керамичекий короб, внутреннее пространство которого является рабочим пространством печи. На этот короб, обычно, наматывается нагревательный провод (нагрев может осуществляться и другими способами).

Муфельные печи используются для термообработки металлов, а также в самых разных лабораториях для нагрева чего-либо.

Муфельные печи обычно имеют небольшое рабочее пространство и могут использоваться для фьюзинга стекла небольшого размера.

В силу своей конструкции муфельные печи малопригодны для фьюзинга, их можно использовать только во вспомогательных целях (для проб).

1.3. Требования к печам для фьюзинга стекла обусловлены особенностями стекла, как материала и технологией технологического процесса.
Воспользуемся утверждением, что ничего универсального в этой жизни не бывает, есть лишь компромисс в выполнении разных задач и оптимизация для достижения главной цели.
Итак стеклянные изделия в технике фьюзинг:
: 1.маленькие стеклянные “спекушечки” – бижутерия, мелкая “сувенирка” вставки в витражи тиффани размером не больше 100 х 50, пробы для более крупных работ;

Рис. 9. Вставки в витраж тиффани

Рис. 10. Вставка в витраж тиффани.

Рис. 11. Прба на “утверждение” большого витража.

2. вставкки в витражи тиффани, заготовки для тарелок, часы, декоративные панели размером не больше 300х300, плитка размером не более 300 х 300, небольшие и несложные артобъекты;

Рис. 12. Артобьект, плитка.

Рис. 13. Артобьект.

3. Витражи в технике фьюзинг, размером не более 1200 х 650, вставки в витражи тиффани, заготовки для блюд диаметром до 700 мм, толстые рельефные архитектурные детали, артобъекты, плитка.

Рис. 14. Витраж в технике фьюзинг.

Рис.15. Фьюзинговые вставки в витраж тиффани.

4. Витражи в технике фьюзинг большого размера, “толстый” фьюзинг.

Рис. 16. Витраж в технике фьюзинг.

Рис. 17. Витраж в технике фьюзинг.

5. Серийное (массовое) производства поз 1-3. (Поз.4 всегда уникальны и не тиражируются)

Рис. 18. Фьюзинговые вставки в ковку.

6. Художественные моллированные изделия самого разного размера и толщины.

Рис. 19. Моллированное стеклянное полотно под закалку.

7. Моллирование (гнутье) как просто стекла, так и фьюзинга, моллирование тарелок и блюд.

Рис. 20. Моллированный (гнутый) витраж тиффаеи

Исходя из размеров обжигаемого стекла можно сфомулировать линейку размеров печей.
Маленькая печь, которая нужна в любой мастерской. Размеры рабочего пространства 300 х 300, 400 х 400, 300 х400. Такая печь должна быть простой, с легкой крышкой, с простым программатором, с небольшой электрической мощностью, чтобы ее можно было включить в обычную бытовую розетку (с рабочим током не более 16А) желателно недорогой. В то же время она должна отслеживать тот режим, который будет использоваться при изготовлении более больших и сложных работ. Мне представляется оптимальным размер 400 х 400. Этот размер позволяет делать как обычные “спекушечки” и пробы, так и заготовки для небольших тарелок. Конструктивно такие печи делаются как “чемоданной”, так и “колодезной” конструкции. В “чемодане” удобно делать пробы и отрабатывать технологию, а “колодце” удобно работать на горячем стекле.

Рис.21. Печь АГАТ (400 х 400) от FuseitPro.

Маленькая печь размером 500 х 500, 400х500. Главное отличие от предыдущей печи – ее нельзя включить в обычную розетку, для этой печи нужна отдельная специальная розетка на ток 25А, желательна и отдельная линия от отдельного автомата в электрическом щитке. Увеличенные размеры позволяют спекать в этой печи заготовки почти для всех форм тарелок, а также вставки для витражей тиффани, в том числе и из трех- четырех слоев стекла. Проблема этой печи при изготовлении фьюзинга размеров близких к габаритам печи – пузыри, особенно при работе на высоких температурах (полный фьюзинг). В этом случае может понадобится специальная плита с подогревом снизу. Не все печи позволяют подключить такую плиту к автоматике печи. Печи такого размера чаще всего делают в “чемоданном исполненнии.

Рис. 22. Печь “ТОПАЗ” (500 [ 500) от FuseitPro.

Средняя печь. Размер рабочего пространства 800 х 500, 800 х 600, 1000 х500. Данная печь имеет предельные характеристики для подключения к однофазной сети. Размеры печи позволяют делать уже серьезные работы. Эти печи чаще всего делают в “чемоданном” исполнении. Другая сторона такой конструкции – тяжелая крышка. Для открывания и закрывания печи требуется приложить достаточно большие усилия. Для уменьшения этого усилия часто используют самые разные ухищрения (типа противовесов), но чаще всего используют газовые пружины. Тут есть один нюанс. У газовых пружин есть предельная температура использования, обычно 80 град С, при открывании печи очень легко перегреть пружины, также она может перегреться при работе печи на высокой температуре. В случае отказа газовой пружины усилия при открывании печи резко возрастают. Кроме того у всех печей “чемоданного” типа есть вопрос (проблема) фиксации крышки в верхнем положении. Она “случайно” может упасть и нанести серьезную травму. На мой взгляд оптимальным является размер 1000 х 500. Некий компромисс, который позволяет тиражировать небольшие изделия и делать работы в технике фьюзинг.

Рис. 23. Печь “МАЛАХИТ” (1000 х 500) от FuseitPro.

Средняя печь. Размер рабочего пространства 1300 х 600, 1300 х 800, 1300 х 900. Такая печь требует подключения к трехфазной сети. На мой взгляд – это основная печь для мастерской фьюзинга. В такой печи можны выполнить большинство изделий в технике фьюзинг. Размер листа Спектрум 1220 х 610, размер листа “брянки” – 1000 х 750. Именно эти размеры и являются определяющими для размеров рабочего пространства печи. Именно размер печи, начиная с этого типоразмера, должен быть выбран исходя из того, для чего будет использоваться печь, иными словами каким образом планируется окупить затраты на приобретение дорогостоящего оборудования. Я вижу три варианта (основных) использования таких печей в мастерской, “Тиражирование”, “Уникальные работы”, вспомогательная печь для больших печей. Я ниже рассмотрю эти варианты более подробно для всех больших печей. Для печи этого размера очень актуален “нижний подогрев” для борьбы с пузырями и работы на высоких температурах. Он может быть реализован как конструкцией печи, так и отдельным подогреваемым подом. В такой печи уже можно смело браться (с учетом “нижнего подогрева”) за толстое (я делал до 60 мм) стекло.

Рис. 24. Печь “АМЕТИСТ” (1300 х 800) с вертикальным подъемом крышки от FuseitPro.

Большая двухметровая печь. Традиционный размер 2000 х 1000. Это идеальная печь для тиражирования, сравнительно несложная и быстрая загрузка, сравнительно быстрая работа, достаточно (относительно) простое обслуживание. В то же время это уже серьезное почти промышленное оборудование, которое требует особого подхода к соблюдению технологии и обеспечению безопасности персонала.

Рис. 25. Печь “РУБИН” (2000 х 1000) от FuseitPro.

Большая печь для уникальных работ и художественного моллирования. Размер от 2000 до 2700 при ширине рабочего пространства 1500.

Рис. 25. Печь “ИЗУМРУД” (2400 х 1400) с выкатным подом от FuseitPro.

Особо хотелось бы сказать про ширину рабочего пространства. Для человека среднего роста и нормальной длиной рук дальше 750 мм дотянуться не получится, значит при ширине печи 1000 мм можно будет успешно работать только до 3/4 ширины печи при доступе к печи с трех сторон (“чемоданная” конструкция), исходя из этого максимальная ширина печи не должна превышать 1500 мм. Впрочем я могу себе представить разного рода приспособления для работы в печи шириной 2000 мм. По-моему это очень неудобно. Для печи этого типоразмера на первое место выходит качество печи, равномерность нагрева, точность соблюдения температурного режима, ровный под, и самое главное предсказуемость технологического процесса и воспризводимость всех используемых режимов. Эти вопросы выходят за рамки этой статьи.
Особобольшая трехметровая печь. Я видел видео, как один японский художник (не помню имя, если подскажете, буду благодарен) сделал в сотрудничестве с фирмой Bullseye печь для изготовления авторской работы в технике фьюзинг размером 4500 х 1500 х 150 мм.

Размер этой печи определяется высотой потолков в современных интерьерах, как правило это от 2,7 до 3,2 м. Основное предназначение этой печи – художественное моллирование, а именно двери, перегородки и пр. Под последующую закалку. Это тоже выходит за рамки настоящей статьи.
Итак мы рассмотрели все группы печей для фьюзинга. Можно дополнить лишь о высоте рабочего пространства. Самое маленькое расстояние от спирелей (нагревателей) до поверхности стекла – 150 мм. Можно конечно и меньше, но получить равномерный нагрев стекла не получится и с большой степенью вероятности стекло треснет. Для больших печей расстояние от спиралей до поверхности стекла – не менее 300 мм, а лучше 400 мм. Часто делают для больших печей дополнительную спираль на боковых стенках печей чуть выше поверхности пода.
Какие изделия в технике фьюзинг могут быть выполнены и какие требования к оборудованию при этом предъявляются.