Для чего нужна муфельная печь
Для чего нужна муфельная печь. История создания
Муфельная печь представляет собой камерное устройство с системой горизонтальной выгрузки, что является неотъемлемым критерием безопасности владельца при использовании. В определённых случаях может потребоваться шахтный вариант, в котором муфель сделан глухим и расположен вертикально — это не только существенно сократит срок изготовления, но и позволит обеспечить нагревание предметов без прямого контакта с воздухом. В любом случае ключевыми элементами нагревания печи остаются система нагрева, камера и термопара, контролирующая поддержку необходимой температуры.
История возникновения
Несмотря на то, что муфельная печь для обжига керамики существенно видоизменилась за прошедшее время, она продолжает сохранять свои основные характеристики. Муфель представляет собой контейнер, устойчивый к высоким температурам и имеющий непроницаемую структуру. В нём деталь проходит необходимую термообработку благодаря тому, что он полностью изолирует её от внешних воздействий, обеспечивая в то же время равномерный нагрев со всех сторон.
Со временем требования к качеству термообработки существенно увеличились, что позволило уже в начале XIX века начать массовое применение печей в промышленных масштабах. На сегодняшний день появилась даже низкотемпературная муфельная печь, в которой элементы проходят процедуру горячего отверждения.
Применение на сегодняшний день
Основные категории использования:
Муфельная печь используется также для выращивания монокристаллов и высокотемпературной обработки медицинского оборудования. Благодаря этому удаётся уничтожить все вредоносные бактерии, не повредив при этом сами инструменты.
Если вы хотите создать такое устройство, как муфельная печь, своими руками, будьте готовы к тому, что объём муфеля не превысит показателя в 7 литров, а сама работа окажется длительной и трудоёмкой. Перед тем как приступить к работе, определитесь с выбором подходящей модели, на которую будете ориентироваться. Они различаются:
Выпускается в нескольких вариантах, К и М, отличающихся только тем, что на последнем присутствует цифровое управление. Стоимость начинается от 1 тыс. долларов, при этом с рук можно приобрести гораздо более дешёвый вариант, конструкция которого будет функционировать так же хорошо, как если бы вы купили её в магазине.
Как приступить к созданию?
Впервые приступая к изготовлению такой конструкции, как муфельная печь, своими руками, лучше всего отдать предпочтение конструкции, которая будет использоваться для незначительных работ. Существенно удешевить изделие можно, создав незначительное отверстие в задней стенке муфеля. Его будет вполне достаточно, если вы не собираетесь использовать такую конструкцию, как муфельная печь, в промышленных масштабах.
Из соображений безопасности муфель лучше не пытаться делать самостоятельно, ведь при неправильной конструкции изделие после обработки попросту потеряет свою стоимость. Лучше всего приобретите в магазине лабораторного оборудования керамическую химическую посуду под необходимый тип выгрузки.
Второстепенное назначение
Муфельная печь позволяет быстро удалить влагу из материала. При этом совершенно неважно, будет это обычная вода или жидкий элемент химического состава в материале. Кроме того, небольшие конструкции очень удобно использовать при проведении купелирования (лабораторных опытов), с лёгкостью осуществляя плавление свинца с золотом или серебром путём окисления кислородом, содержащимся в воздухе структуры, для выделения драгоценных металлов в чистом виде.
Приступая к выбору муфельной печи, лучше отдать предпочтение известным производителям, которые гарантируют качество товара, обеспечивающего к тому же высокие показатели обжига.
Что такое муфельная печь и как с ней работать
Многие сферы производства сталкиваются с необходимостью нагрева сырья/заготовок до высоких температур. Нагрев востребован и в ремонтных мастерских. Подавляющее большинство материалов не рассчитано на нагрев открытым пламенем. Применение открытого огня считается признаком дурного тона и показателем низкой культуры производства. Для нагрева материалов принято использовать муфельные печи.
Впервые муфельная печь использовалась на рубеже XVII-IIXX веков. Ее изобрел известный французский инженер Жанто, специализирующийся на изготовлении карет и конных повозок. Первая муфельная печь использовалась для закалки осей и элементов подвески элитных карет.
Муфельная печь – изолированная нагревательная камера, которая применяется для плавки и закалки металлов, обжига керамики, стерилизации инструментов/посуды, подготовки лабораторных образцов и пр. Главной особенностью данного типа печей является нагрев материала в изолированной среде. Сама камера защищена со всех сторон, кроме переда, муфельной оболочкой. Содержимое камеры не контактирует ни с открытой атмосферой, ни нагревательным элементом.
Нагрев в изолированном муфеле дает возможность проводить высококачественную термообработку материалов. Нагреваемые предметы сохраняют свой изначальный состав, при условии существенного улучшения структуры. Повышение качественных характеристик структуры достигается путем медленного нагрева, длительной выдержки и охлаждения с регулируемой скоростью.
Нижэе будет рассказано, как выбрать муфельную печь.
Разновидности муфельных печей
Современные нагревательные печи с муфельной конструкцией представлены широким видовым разнообразием. Можно насчитать сотни модификаций муфельных печей. При этом муфельные нагреватели имеют достаточно узкую специализацию. Печи данного типа приобретаются в основном под конкретно взятые технологические операции.
Хотя встречаются и «универсальные» модели, но их возможности не уходят далеко от потенциала узкоспециализированных аналогов.
В первую очередь муфельные печи можно классифицировать по методу нагрева:
Существует мнение, что газовые печи обеспечивают возможность нагрева муфеля до более высокой температуры. Есть газовые муфели с нагревом до 2000 ˚С. Классические же электрические нагреватели позволяют добиваться в среднем температуры 1300 ˚С.
Но в электрические печи все чаще и чаще внедряются современные технологии, дающие возможность выходить на аналогичный с газовыми моделями температурный режим. При использовании специального волокнистого нагревательного материала, который доходит до поверхностного слоя муфельной изоляции, температуру печи можно повысить до 1700 ˚С и даже более того.
Разумеется, в некоторых мастерских и производственных площадках находится место старым твердотопливным печам. Муфели данного типа нагреваются обыкновенной дровяной/угольной топкой. Главным преимуществом твердотопливных муфелей является существенное снижение финансовых затрат на энергоноситель.
В прошлом муфельные печи для нужд производства топились отходами деревообрабатывающей промышленности. В данном случае стоимость самого процесса термообработки можно считать нулевой.
Но в твердотопливных муфелях есть один существенный минус. Такие печи не позволяют регулировать на тонком уровне температурный режим. То есть обыкновенной дровяной топкой сложно добиться стабильности нагрева. Этот момент крайне важен, так как современные технологии термообработки предполагают соблюдение температурного режима с точностью до ±1 ˚С.
Какие еще виды муфельных печей существуют.
Классификация по типу рабочей среды
Муфельные печи могут обеспечивать нагрев заготовок в различных средах:
Простейшим видом муфельных печей являются нагреватели с традиционной воздушной камерой. Камера нагрева в таких печах представлена просто полым пространством, в которое помещается заготовка.
Во многих случаях наличие воздуха не является критичным для термообработки. Но все же существуют некоторые технологические операции, для которых наличие воздуха в камере нагрева либо нежелательно, либо недопустимо.
При закалке многих марок стали и различных сплавов воздух вступает в реакцию с поверхностным слоем металлов, что ухудшает эксплуатационные характеристики заготовок. Специально для таких случаев разработаны печи с подачей в камеру нагрева инертных газов или углекислоты. Нейтральный газ вытесняет воздух, создавая надежную защитную прослойку.
Печи, которые приспособлены для плавки металлов нередко оснащаются камерой нагрева с вакууматором. Расплавленный в условиях вакуума металл обретает особо качественную структуру. В вакууме часто плавят алюминий.
Дополнительно муфельные печи с разнотипными камерами нагрева нередко оснащаются вытяжкой. Вентиляция отводит из камеры нагрева продукты сгорания, влагу и прочие испарения, наличие которых нежелательно при термообработке.
Как выбрать муфельную печь по температуре нагрева.
Температура нагрева муфельной печи
При выборе муфельной печи в первую очередь следует обращать внимание на температурный режим камеры нагрева. Ведь от температуры напрямую зависит область использования нагревательной установки.
Очень часто муфельные печи используются для плавки металлов и сплавов. Если мастер имеет дело с какой-то определенной группой металлов, то нет смысла переплачивать за печь с более высокой температурой нагрева.
Ювелиры чаще всего сталкиваются с необходимостью плавки:
Температура плавки серебра составляет 960,8 ˚С. Золото плавится при температуре 1063 ˚С. Медь является немного более тугоплавкой, для нее нужно 1083,4 ˚С. Если же ювелир использует в украшениях платину, придется брать более мощную печь, ведь этот металл плавится при температуре 1768 ˚С.
Касательно платины, этот металл редко плавят в муфельной печи. Из-за повышенного порога температурной стойкости для плавки патины чаще всего используют индукционные печи, а иногда и тигельные нагреватели.
Если мастер имеет дело с плавкой железа (сталь или чугун), то печь должна нагреваться до 1539 ˚С. Для плавки свинца и алюминия можно использовать нагреватели попроще. Свинец начинает «плыть» уже при температуре 327,5 ˚С, а алюминию нужна температура 660,1 ˚С.
Нередко муфельные печи используются просто для термообработки металлических заготовок, а не для их расплава. Термообработка по большей части предназначена для изделий из стали. В качестве термообработки могут использоваться следующие технологические операции:
Непосредственная закалка стали проводится при температуре 1000-723 ˚С. Но процессу закалки обычно предшествует отжиг и нормализация, которые проводятся при температуре 1000—1130 ˚С. Благодаря отпуску сталь избавляется от внутренних напряжений, данный вид температурной обработки проводится в диапазоне нагрева 800-500 ˚С.
Стоит отдельно заметить, что для закалки стальных заготовок металл подвергается нагреву в защитной среде. Для удешевления производства вместо инертных газов могут использоваться жидкости. Закалка стали нередко производится в масле и растворе едкого натра (каустическая сода).
Что еще нужно знать про виды муфельных печей.
Конструкция муфельной печи
Основу муфельной печи составляет изолированная от источника тепла камера нагрева, то есть муфель. Сам муфель – это полая оболочка прямоугольной формы. Оболочка чаще всего является керамической, а иногда шамотной. Но могут использоваться и другие материалы.
В крупносерийном производстве используются печи со съемным муфелем. В данном случае после нагрева материала до определенной температуры муфель извлекается и отправляется охлаждаться в другое место. Вместо него в печь загружается другой муфель, с новой заготовкой внутри, цикл термообработки повторяется.
Касательно электрических печей, то муфель обмотан снаружи тепловым нагревательным элементом. Это может быть проволока или лента из вольфрама, молибдена, различных жаростойких сплавов.
В промышленных муфельных установках, которые используются в дорогостоящем производстве, нагревательным элементом может выступать платина и ее сплавы.
Сам нагревательный элемент обычно защищается отдельно. Он просто замазывается жаростойким цементным раствором, образуя с муфелем единую конструкцию. Между муфелем и наружным корпусом печи обязательно предусматривается пространство, которое заполняется негорючей минеральной ватой. Слой изоляции предотвращает нагрев печного корпуса до опасно высокой температуры.
Управляет температурным режимом электроника. На панель управления выносится регулятор температуры. В муфельных печах продвинутого класса имеется LCD-экран.
Муфельные печи: что это такое, для чего используется, какими бывают
Что такое муфельная печь, хорошо знают люди, профессия которых требует исследований или выполнения другой работы, сопряженной с нагреванием, обжигом или прокалкой всевозможных материалов. Они используют это оборудование в лабораториях (медицинских, фармацевтических, химических, пищевых), в учебных и медицинских учреждениях. Конечно, наша статья предназначена не им, а тем, кто только планирует в будущем заниматься подобной деятельностью, кто с удовольствием расширяет свой кругозор, кому поручено приобретение лабораторных электропечей у компании Спектраналит.
У нас вы можете приобрести муфельные печи, характеристики которых позволяют использовать их в любых лабораторных исследованиях, во многих сферах человеческой деятельности
Назначение и сферы использования этих нагревательных устройств
Какой бы не была причина вашего решения узнать, что такое муфельная печь, для чего используется такой агрегат нужно выяснить в первую очередь. А сфера его применения широчайшая. Это оборудование необходимо специалистам, деятельность которых связана с термообработкой, нагревом и хранением изделий и материалов. Его применяют для:
Высокие технические характеристики и небольшие габариты делают электрические муфельные печи незаменимым лабораторным оборудованием
Такие устройства используют также в стоматологии, для обжига керамических изделий, при производстве ювелирных украшений. А муфельные печи ТомьАналит, представленные в каталоге нашей компании, отлично подходят для определения содержания отравляющих веществ в пищевых продуктах и объектах окружающей среды.
Это оборудование позволит выявить в исследуемом материале наличие цинка, свинца, мышьяка и т.д.
Происхождение названия «муфельная печь», история появления агрегата
Первая муфельная печка была создана в конце 17-го века, а ее «родиной» является Франция
Муфельная печь – это агрегат, рабочая область которого представляет собой термостойкую полуцилиндрическую камеру из огнеупорного материала, называемую муфелем. В нее и помещают нагреваемую деталь, а название этой емкости происходит от немецкого слова Muffel, переводимого и как «ворчун», и как «кольцо».
Первое использование прародительницы подобного устройства связано с именем француза Жанто, сооружавшего экипажи для знатных вельмож. Чтобы упрочить каретную ось, мастер цементировал ее в муфеле, изготовленном из материала, в который добавляли измельченные рога крупного скота. И только потом ось закаляли. В результате такой обработки на ней образовывалась твердая корка, а внутри сталь продолжала оставаться вязкой, что делало изделие очень прочным.
Уже в начале 19 столетия муфельные печки начали использовать в промышленных масштабах. За прошедшее время эти агрегаты изменились внешне, но принцип работы их остался тем же: материал изолируют от воздействий внешней среды и нагревают.
Конструкция и принцип функционирования муфельных печек
Конструкционно эти агрегаты достаточно просты. Печи любых марок, будь то LOIP, SNOL или Nabertherm, состоят из 4-х основных элементов, изготовленных из экологичных материалов. Это:
Корпус защищает и теплоизолирует муфельную печь, принцип работы которой заключается в нагревании веществ или предметов, размещенных в муфеле. А термические операции возможны благодаря наличию нагревательных элементов.
Разновидности рассматриваемых печей
Сейчас производят огромное количество таких агрегатов разных типов. Их можно разделить на несколько групп с учетом:
Лабораторные электропечи SNOL 45/12000 с горизонтальной загрузкой (слева) и SNOL 10/900 с вертикальной загрузкой (справа)
Есть разные виды муфельных печей в зависимости от разновидности используемого муфеля, который может быть:
Если вы решите приобретать печи SNOL, то найдете среди них устройства с закрытыми и открытыми нагревателями.
Печки SNOL 6,7/1300 с открытыми нагревателями (слева) и SNOL 8,2/1100 с закрытыми (справа)
Технические характеристики муфельных печей очень разные, и потенциальные пользователи выбирают агрегат в соответствии со своими потребностями. А компания Спектраналит позаботилась о том, чтобы каждый из них смог найти в нашем каталоге необходимое нагревательное оборудование.
Надеемся, что эта статья помогла вам разобраться в том, что такое муфельная печь, для чего она нужна и какой может быть. Если же у вас возникли сложности с выбором подходящей модели, наши менеджеры всегда готовы помочь в решении этой задачи.
Муфельная печь: назначение, устройство, применение, изготовление
Сегодня муфельные печи востребованы на предприятиях различной направленности. Они незаменимы при проведении испытаний, ускорении химических процессов и прочих работ с металлом, керамикой, стеклом и т.д. Если вы хотите купить муфельную печь, обратите внимание, что применять оборудование разрешено только после изучения инструкции производителя.
Муфельные печи могут иметь различный объем загрузочной камеры и тип открывания
Муфельная электрическая печь – что это такое
Муфельная печь – это оборудование, которое позволяет создавать оптимальные условия для лабораторных исследований и производственных процессов, связанных с нагреванием материалов и изделий. Абсолютное большинство этих агрегатов работает от электричества. Чтобы Электропечи оптимально соответствовали своему назначению, их изготавливают из качественных материалов.
При работе с муфельными печами необходимо четко придерживаться правил техники безопасности
История возникновения муфельных печей
Попробовав ось на прочность, этот заказчик рассказал Жанто, как ее улучшить. Сначала нужно было выполнить цементирование в муфеле, изготовленном из материала, в состав которого входят истолченные в порошок рога крупного скота. И только после этого осуществлять закалку. Такая технология обработки позволяла стали оставаться внутри вязкой, а снаружи – иметь твердую каленую корку.
Муфельная печь, сконструированная французским мастером, называлась системой сооружения осей
Сферы, где применяются муфельные печи
Во многих сферах используется муфельная печь, применение ее достаточно широко. Прибор необходим для термической обработки, а также хранения разнообразных образцов и материалов в определенных температурных условиях.
Разберемся, для чего нужна муфельная печь, оборудование используется для:
Муфельные печи применяют при работе со стоматологическими материалами, драгоценными металлами и прочими типами материалов
Основные разновидности муфельных печей
Все виды муфельной печи условно разделить по таким признакам как:
Если же рассматривать подробнее муфельную печь и что это такое, то модели можно разбить по типу нагрева на электрические и газовые.
Муфельные печи по назначению бывают лабораторными и учебными, промышленными, ювелирными и т.д.
Преимущества и недостатки муфельных электропечей
Что такое муфельная печь – это нагревательная техника, имеющая широкий диапазон рабочих температур и обеспечивающая точность их регулировки. Кроме удобства загрузки и выгрузки обрабатываемых материалов, среди преимуществ теплообразующих приборов можно выделить:
Герметичность закрывания дверей позволяет минимизировать потери тепла и увеличить эффективность
Но муфельная печь, назначение которой заключается в воздействии высокими температурами на поверхности, имеет и ряд особенностей, которые некоторые пользователи считают недостатками. К ним относят:
Муфельные печи характеризуются значительной тепловой инерционностью, которая в разных случаях рассматривается как плюс или минус оборудования
Как устроена электрическая муфельная печь
Рабочей емкостью электрической муфельной печи является так называемый муфель. Это керамический или волоконный резервуар полуцилиндрической формы, нагреватели в котором встроены в стенки, т.е. являются внутренними или закрытыми. Существуют электропечи для керамики и фарфора со стационарными муфелями, а также такие, что оснащены стационарной нагревательной камерой и сменным муфелем. В любом случае, при закрытых нагревательных элементах обрабатываемые материалы и предметы защищены от прямого излучения нагревателей. А те, в свою очередь, – от воздействия агрессивных паров и летучих веществ, выделяемых при нагреве.
Устройство муфельной печи
Из чего состоит конструкция муфельной электропечи
Муфельная электропечь представляет собой устройство, состоящее из нескольких элементов:
Проволока или ленты расположены в камере, они могут быть частично или полностью открытыми или же – абсолютно закрытыми.
Принцип работы муфельной печи
Рассматривая муфельную печь, ее устройство и принцип работы, можно сказать, что за прошедшие века оборудование прошло множество трансформаций и видоизменилось. Только суть его функционирования осталась неизменной. Детали или вещества, помещенные в муфель, изолируются от внешней среды и равномерно нагреваются со всех сторон.
Вредные вещества, которые могут выделять образцы в процессе нагрева, выводятся при помощи системы вентиляции. Кроме того, в печах предусмотрена естественная или принудительная конвекция
Нагревательные элементы муфельных электропечей
Как видно на многих фото, муфельная печь выполняет термообработку благодаря нагревателям. Они могут быть разной формы и размеров. В зависимости от этих показателей может потребоваться разное количество рабочих элементов. Располагаются они по всему периметру загрузочного блока, при этом могут отличаться:
Самая распространенная форма нагревателей – спираль, созданная из проволоки с отменными показателями термостойкости и сопротивления
Система управления муфельной электропечью
Современная муфельная печь – устройство, которое дает возможность обрабатывать различные материалы, удобно в обращении благодаря модулям управления. Сегодня механические, аналоговые модели используются все реже, на смену им пришли электронные и программируемые терморегуляторы. С их помощью можно быстро и четко:
Современные модули позволяют программировать даже сложные рабочие циклы оборудования
Купить муфельную печь или сделать ее самостоятельно
Разобраться, как пользоваться муфельной печью, вполне возможно самостоятельно, а вот как изготовить данный прибор – понять не совсем просто. Рассмотрев даже неполный перечень необходимых исходных материалов и схематическое описание процесса сооружения дает понять, что самостоятельное изготовление муфельных печей – дело достаточно сложное. Рынок же предлагает большой выбор самых разных их моделей, что позволяет найти лучший вариант.
Что значит муфельная печь, выполненная в строгом соответствии с технологическими требованиями, знают работники лабораторий, цехов и мастерских – оборудование не только ускоряет множество процессов, но и позволяет выполнять их с предельной точностью.
Изготовление муфельной печки в домашних условиях
Как сделать муфельную печь своими руками
Независимо от того, по какой схеме изготавливается муфельная печь, конструкция прибора будет состоять из следующих элементов:
Для надежной облицовки корпуса применяется базальтовая вата
Инструменты и материалы для изготовления муфельной печи
Применение муфельной печи актуально в различных сферах. В зависимости от условий эксплуатации и типа обрабатываемых образцов, для производства оборудования применяются:
Обязательное условие для используемых материалов – экологичность, жаростойкость и ударопрочность
В качестве инструментов для создания муфельной электро печи применяют:
Для конструирования муфельной печи понадобятся приспособления по работе с металлом и деревом
Пошаговый процесс изготовления муфельной печи
Прежде чем приступить к конструированию, подготовьте чертеж муфельной печи, все данные в котором будут выведены при помощи формул и точных вычислений. Убедитесь, что у вас имеются все необходимые комплектующие и приспособления. После подготовки составных частей начинают их подгонку, среди многочисленных этапов которой:
При выборе оптимального объема рабочей камеры учитывайте размер объектов, которые будут обрабатываться
Основные расчеты для изготовления муфельных печей
Исходя из того, для чего предназначена печь муфельная выбираются и ее оптимальные характеристики, и возможности. Чтобы работа агрегата была продуктивной и безопасной, нужно провести множество расчетов. Потребуется определить:
1. Параметры электрического нагревателя электропечи муфельной
Как выглядит муфельная печь – камера с дверью, внутри которой находится нагреватель. От того, правильно ли вы подберете составляющие, зависит, будет ли функционировать агрегат. Среди прочего стоит уделить внимание не только предполагаемой мощности нагревателя, но и его:
Нужно определить сечение и длину проволоки, которая будет применена для создания нагревателя. Например, минимальный диаметр для спиралей из:
Все расчеты нужно тщательно проверять, чтобы не допустить быстрого сгорания нагревателей и пожароопасных ситуаций
2. Мощность и силу тока муфельной печи
Чтобы муфельная печь, описание функционирования которой можно найти на разных тематических форумах, выполняла все поставленные задачи, необходимо высчитать:
Объем камеры измеряется в литрах, тогда как удельная мощность ваттах
3. Оптимальную длину проволоки электропечи муфельной
Учитывая, для чего используется муфельная печь, необходимо правильно подобрать размер проволоки. Имея значение её общего и удельного сопротивления, используемой в качестве нагревательных спиралей, можно найти длину проводника.
Сопротивление нагревательного элемента (R), определяется по формуле U÷I, где U – напряжение, I – сила тока.
Мощность тока влияет на выбор сечения проволоки – если используются комплектующие с недостаточными возможностями, слишком большой ток быстро их перегреет, расплавит или вызовет перегорание
4. Удельную поверхностную мощность муфельной электропечи
Некоторые модели печи муфельной могут вырабатывать разное количество тепловой мощности. Проводник образует определенное число энергии на всей своей площади. Можно определить, каким должен быть этот показатель, чтобы поверхность не утратила эксплуатационных и механических свойств. Превышать допустимое значение не рекомендуется, иначе спираль быстро выйдет из строя. Чтобы избежать этого необходимо сделать просчет с проволокой большего диаметра или увеличить длину нагревательного элемента.
Вычисляется показатель βдоп по формуле: βэф × α, где βэф – эффективная удельная поверхностная мощность, α – коэффициент эффективности теплового излучения спирали.
На пересечении столбцов и строк образуется значение βэф
Как видите, устройство, и работа муфельной печи представляют собой сложную систему. Подробнее о возможностях оборудования можно узнать у специалистов компании «Лабор». Звоните, мы подберем для вас оптимальный тип электропечей для любых целей!