Муфельные печи, в отличие от других видов, обеспечивают полную изоляцию обрабатываемого материала от продуктов сгорания топлива, что позволяет получать высококачественные материалы по окончании процесса. Для этого применяются специальные муфели, выполняющие роль съемной емкости, в которой нагревается расплав металлов, нагрев керамики или сушка материалов. Конструкция промышленных муфельных печей позволяет заменять муфели в процессе работы, обеспечивая непрерывный технологический процесс. Для получения небольших объемов расплава или обработки изделий незначительных размеров применяется муфельная печь лабораторная.

Навигация:

  1. Промышленная муфельная печь
  2. Лабораторная муфельная печь

Различные конструкции муфельных печей могут нагреваться с помощью электрических нагревательных элементов, керамических или кварцевых инфракрасных излучателей, за счет сгорания горючего газа. Нагрев обрабатываемых материалов может производиться в воздушной среде (муфельные печи общего назначения), в защитной газовой среде (исключающие образование продуктов реакции газов) и в вакууме (для получения наиболее чистых изделий).

В использующих электрический нагрев муфельных печах в качестве нагревательного элемента часто используется один из сортов фехраля (сплав состоит из железа, кремния, алюминия, хрома и марганца). Этот сплав очень хрупкий, твердый и обладает большим сопротивлением, что обеспечивает быстрый нагрев при прохождении электрического тока. Регулировать нагрев фехраля можно путем повышения или понижения силы тока, проходящего через него, что позволяет поддерживать необходимую в технологическом процессе температуру. Еще одним положительным свойством этого материала является отсутствие реакции с воздухом при нагреве, что положительно влияет на долговечность нагревательного элемента.

Кроме того, существуют и серийно выпускаются другие виды нагревательных элементов, осуществляющих нагрев за счет электрического сопротивления. Это могут быть дисцилид молибденовые, карбидокремниевые, хромит-лантановые, а также различные экспериментальные нагреватели. В зависимости от максимальной рабочей температуры, используют соответствующие нагревательные элементы, обеспечивающие необходимое повышение температуры.

Конструкция муфельных печей позволяет производить такие операции, как:

  • закалка и отпуск металлов;
  • обжиг керамических изделий;
  • золирование (сжигание материалов);
  • выплавка металлов.

Муфельные печи могут значительно различаться по размерам, способу нагрева, степени автоматизации, материалам рабочей камеры, материалам нагревательных элементов и максимальной температуре нагрева. Например, в промышленности применяют большие муфельные печи, использующие резисторный нагревательный элемент или газовый обогрев муфеля, в то время как большинство лабораторных моделей обычно имеют небольшой размер и могут использовать любой способ нагрева. Для обеспечения безопасности при эксплуатации, большое внимание уделяется теплоизоляции корпуса, исключающей нагрев корпуса.

Муфельные печи подлежат обязательной аттестации, в ходе которой осуществляется контроль за точностью поддерживаемой температуры в рабочей камере. Периодичность аттестации оборудования не должна превышать один год.

Фотография муфелей, установленных в печь:

муфельные печи для промышленности

Для домашних нужд некоторые умельцы изготавливают самодельные устройства, обычно обладающие небольшим КПД и малой степенью автоматизации. Потребление энергии, и опасность таких устройств намного выше серийных моделей.

Промышленная муфельная печь

Промышленные муфельные печи являются наиболее сложными устройствами и обладают множеством режимов работы, обеспечивают максимально возможную на производстве температуру, а при необходимости – возможность проведения работ в вакууме или определенной газовой среде. Соответственно из всего ряда муфельных печей именно промышленные обладают наибольшими возможностями в плане термической обработки материалов.

Автоматизация является необходимым условием, обеспечивая работу печи согласно заданной программы. Технологический процесс может потребовать выдержки температуры в течение определенного времени или постепенного изменения температурного режима, что сложно выполнить в ручном режиме, поэтому установленная качественная многофункциональная автоматика является важным признаком промышленной муфельной печи. Оборудование, применяемое на производстве, должно поддерживать температуру 1300 °С, а в некоторых случаях и выше.

Замена муфелей позволяет обеспечить непрерывную термическую обработку материалов, поэтому в промышленных печах может использоваться несколько сменных. Во время остывания одних муфелей, в печь загружаются следующие и процесс термообработки повторяется. В лабораторных условиях обычно не используются сменные муфели.

Промышленные устройства могут быть с вертикальной или боковой загрузкой. Устройства с вертикальной загрузкой обладают более быстрой скоростью нагрева, так как все боковые стенки оборудованы нагревательными элементами. Печи с боковой загрузкой обычно не имеют нагревательных элементов на загрузочной дверце, что снижает ее эффективность.

Фотография загрузки муфельной печи:

промышленная муфельная печь

Лабораторная муфельная печь

Лабораторные муфельные печи (иногда их называют мини муфельные печи) служат для получения экспериментальных образцов материалов и сплавов, поэтому должны обеспечивать максимально точное выполнение заданной программы термической обработки. Так как исследования могут проводиться с применением драгоценных металлов, то в некоторых случаях от печей не требуется поддержание максимальной температуры.

Фото ювелирной муфельной печи:

лабораторная муфельная печь

К лабораторным печам можно отнести применяемые ювелирами, поскольку они обычно имеют большое количество программ, позволяющих выплавлять изделия из драгоценных металлов, создавать сплавы, в которых заданы состав и свойства материалов. Основным отличием от промышленного оборудования являются габаритные размеры.

Также лабораторные печи позволяют выполнять такие виды термообработки сплавов и металлов, как закалка, отжиг, отпуск, нагрев до необходимой температуры. В научно-исследовательских лабораториях, изучающих свойства материалов под воздействием определенных температур, также применяются небольшие муфельные печи.

Нагревательные элементы в различных конструкциях могут располагаться по всей внутренней поверхности рабочей камеры или только по боковым стенкам. В лабораторных муфельных печах могут использоваться для футеровки стен рабочей емкости различные материалы, такие как:

  • Керамическое волокно, являющееся наиболее часто использующимся материалом. Обладая худшими свойствами при работе с агрессивной средой, оно обеспечивает максимальную теплоизоляцию и быстрый прогрев обрабатываемого материала.
  • Керамика обладает свойством противостоять агрессивной рабочей среде. Из-за высокой плотности, требуется намного больше времени на прогрев камеры.
  • Волокно из оксида алюминия довольно хрупкое, плохо противостоит воздействию паров и химически активных веществ, но обладает наименьшей стоимостью, что обеспечило его распространение.
  • Огнеупорный кирпич обладает превосходными свойствами при небольших температурах и позволяет укладку нагревательного элемента поверхностным способом. При высоких температурах он может оплавиться и потерять свои свойства.
  • Корунд также используется при изготовлении футеровки печей, отлично противостоит воздействию высоких температур и химически активных веществ.
  • Муллитовые смеси обладают малым весом и неплохо противостоят агрессивной рабочей среде, но в процессе эксплуатации постепенно теряют свои свойства.

Нагревательные элементы в печах могут располагаться поверх или внутри футеровки. Наиболее экономичным является открытый вариант, поскольку требуется меньше энергии на прогрев. Кроме того, при выходе из строя при втором способе укладки не имеется возможности замены нагревательного элемента, расположенного внутри футеровки, в то время как наружный способ укладки позволяет свободную замену.

Лабораторная муфельная печь:

лабораторная муфельная печь