Навигация:

  1. Муфельные печи
  2. Лабораторные печи
  3. Вакуумные печи

Промышленные печи для термообработки классифицируются по виду используемого топлива (электрические или газовые), объему рабочей камеры, конструктивному исполнению, видам загрузки, способам передачи тепловой энергии, степени автоматизации, рабочей среде (воздух, вакуум или инертные газы) и габаритным размерам. По назначению различают следующие виды промышленных печей:

  • печи для плавки черных металлов (доменная и мартеновская);
  • печи для плавки и термической обработки цветных и черных металлов (тигельные, канальные, муфельные, дуговые индукционные, электронно-лучевые, вакуумные);
  • термические печи (служат для отжига, закалки, отпуска и других видов термообработки).

Доменная печь предназначена для выплавки чугуна и сплавов непрерывно, на протяжении всего срока эксплуатации. Имеет шахтную (вертикальную загрузку), в качестве топлива используется уголь. Конвекционная печь работает за счет продувки жидкого чугуна (подаваемого из доменной печи) кислородом или воздухом, в результате чего удаляются излишки углерода и некоторых вредных примесей. Печи таких конструкций бывают только промышленного назначения, в то время как все остальные могут применяться в лабораторных условиях.

Для нагрева расплава или деталей в различных видах печей применяются несколько способов:

  • горение твердого топлива;
  • сгорание газового или жидкого топлива;
  • электрическая дуга (воздействует непосредственно на заготовку путем короткого замыкания);
  • индукционные токи, образующиеся в расплаве с помощью специальных индукторов и вызывающие нагрев;
  • токи, образующиеся в результате воздействия электронной пушки;

Каждый способ нагрева расплава может использоваться в различных конструкциях печей. Испытание промышленных печей является обязательным и должно выполняться не реже одного раза в год. В зависимости от результатов испытания, принимается решение о возможности дальнейшей эксплуатации или остановке, необходимости ремонта.

Доменная печь:

промышленные печи – вакуумные, муфельные

Муфельные печи

Муфельные печи позволяют предотвратить воздействие продуктов сгорания на обрабатываемые заготовки или расплавы. Для этого применяются специальные изолирующие кожухи, называемые муфелями. При дуговом способе плавки невозможно применение муфелей, так как плавка при этом требует короткого замыкания с обрабатываемым материалом.

Муфельная печь для обжига керамики использует газообразное топливо или тепловую энергию, выделяемую электрическими нагревательными элементами. Методы индукционного нагрева или электронно-лучевые пушки не используются, поскольку керамика обладает большим сопротивлением. Муфель, используемый для обжига керамики, должен обладать высоким порогом плавления.

Электрическая муфельная печь может предусматривать плавку или термическую обработку в определенной среде. Для этого откачивается воздух и закачивается необходимая для обработки газовая смесь. Также, муфельные печи могут быть вакуумными. В этом случае плавка осуществляется в условиях вакуума и позволяет получать наиболее чистые материалы. В промышленных печах обычно не применяется вакуумная обработка металлов. Независимо от типа нагревательных элементов, муфельные печи могут значительно различаться по степени автоматизации и присутствию или отсутствию рабочей среды. Промышленные печи обычно используют в качестве рабочей среды атмосферный воздух, но существуют модели, в которых применяется вакуум или инертные газы.

Муфельные печи, используемые в промышленности, позволяют проводить непрерывную обработку и плавку за счет сменных муфелей. В то время, как муфель остывает, в печь загружается следующий. В зависимости от требований к температурному режиму, муфель может изготавливаться из различных материалов, таких как:

  • термостойкая керамика;
  • волокно из керамики;
  • термостойкий кирпич (шамотный);
  • корунд;

Каждый из материалов обладает свойствами, которые необходимы при определенных видах термической обработки. Важной особенностью всех материалов, используемых при изготовлении муфелей, является стойкость к термическому воздействию при нагреве.

Лабораторная вращающаяся печь служит для равномерного нагрева материалов. Вращающаяся часть пода позволяет равномерно прогревать детали в муфелях со всех сторон, что гарантирует высочайшее качество термообработки.

В качестве нагревательных элементов в резисторных муфельных печах получили большое распространение нихромовые и фехральные сплавы, вольфрам, молибден, тантал, платина (для лабораторных печей), хромиты различных металлов, выполняемые как в виде сплошной проволоки или ленты, так и полых трубок.

Каждый из видов нагревательных элементов имеет свои уникальные свойства, обеспечивающие потребности в определенных сферах. Например, для муфельных печей часто применяют резисторные нагревательные элементы, обеспечивающие не только нагрев металла, но и самого муфеля до нужной температуры. При этом следует обеспечить нужную температуру внутри муфеля, для чего следует использовать такие материалы как фехраль, вольфрам.

Для ювелиров высокая температура не требуется, поэтому при обработке драгоценных металлов могут использоваться нихром, тантал. В большинстве случаев температуры нагрева этих элементов достаточно для выполнения нужных работ или расплава драгоценных металлов. Ювелирные изделия, подвергающиеся ковке, также могут изготавливаться в муфельных печах. Если же требуется высокое качество изделий, применяют откачку рабочей среды, создавая вакуум.

Небольшая муфельная печь:

муфельные печи

Лабораторные печи

Печь лабораторная, в отличие от промышленной, предназначена для проведения исследований, поэтому обычно проводят обработку небольших объемов материалов. Высокая степень автоматизации является неотъемлемой частью такого оборудования и обеспечивает необходимые условия для получения нужных образцов. Габаритные размеры таких печей всегда намного меньше чем у аналогичных промышленного назначения.

Лабораторные муфельные печи позволяют получать материалы для исследований, с полным отсутствием продуктов сгорания и электродов. Это позволяет проводить исследования для аэрокосмической или нефтехимических отраслей.

Лабораторные печи для термообработки позволяют нагревать детали до нужной температуры. В некоторых случаях, например, при обработке драгоценных металлов, не требуется максимально возможный нагрев. Это позволяет снизить требования к печи и значительно уменьшить ее стоимость.

Независимо от типа, вакуумные печи должны быть полностью безопасными в эксплуатации. Поэтому для предотвращения нагрева наружных поверхностей используются различные теплоизолирующие материалы. Для обеспечения теплоизоляции мини печей используют такие материалы, как:

  • керамика, имеющая наибольшую долговечность;
  • различные виды волокна, обладающие максимальными теплоизоляционными свойствами;
  • шамотный кирпич, один из самых дешевых и недолговечных материалов.

Керамика обладает отличными теплоизоляционными свойствами и предотвращает нагрев наружных поверхностей печей. При этом она достаточно хрупка, поэтому применение в печах с большими перепадами температур в короткие сроки ограничено.

Волокна любого вида имеют отличные теплоизоляционные характеристики за счет воздушных прослоек. При слеживании волокон, химических реакциях с агрессивной средой, неблагоприятных условиях, они теряют свои свойства.

Лабораторная печь:

лабораторные печи

Вакуумные печи

Вакуумные печи для термообработки металлов изготавливают в герметичном корпусе с высокой степенью теплоизоляции. Вакуумные печи используют для дегазации, получения высококачественной продукции, проведения исследований, связанных с космической отраслью промышленности и других высокоточных исследованиях. Обработка металлов в вакуумных печах позволяет получать сверхчистые металлы и сплавы, что может потребоваться для различных отраслей промышленности.

Лабораторные вакуумные печи применяются для получения образцов, в которых присутствие газов минимально. Это позволяет создавать сплавы и покрытия, которые обладают уникальными свойствами.

Вакуумная печь для термообработки оборудуется автоматикой, обеспечивающей откачку воздуха из рабочей камеры и нужные температурные режимы. При этом вакуум, создаваемый дополнительными системами, должен полностью соответствовать требованиям технологического процесса. В зависимости от степени разрежения, существуют вакуумные печи низкого, среднего и высокого вакуума.

Кроме того, вакуумные печи могут использовать несколько способов нагрева металла:

  • дуговой способ нагрева;
  • индукционные токи для нагрева;
  • электронно-лучевое нагревание;
  • с применением резисторных материалов.

Дуговой способ нагрева может повлечь за собой подмешивание материалов электрода в получаемый сплав. Достоинством этого метода является высокий КПД.

Использование индукционных токов для нагрева заготовки позволяет не только расплавлять, но и производить термообработку деталей. Применение специальных индукторов исключает подмешивание любых материалов в расплав.

Электронно-лучевой нагрев металлов является прогрессивным методом и обеспечивает идеальную чистоту и толщину обработки.

Резисторные материалы при нагреве имеют свойство частично испаряться, поэтому часть их может подмешиваться в расплав. Для проведения точных исследований печи такого типа обычно не применяются, но в промышленности они получили широкое распространение.

Вакуумная печь в работе:

вакуумные печи