Для чего нужна тигель

Тигель

Тигель (от нем. Tiegel — горшок) — это ёмкость для нагрева, высушивания, сжигания, обжига или плавления различных материалов. Тигли — это неотъемлемая часть металлургического и лабораторного оборудования при литье различных металлов, сплавов, и пр. Отличительной особенностью тиглей является применение для их конструкции огнеупорных материалов и высокоустойчивых к различным воздействиям металлов и сплавов.

Тигель имеет обычно коническую (усечённый конус) или цилиндрическую форму. Разновидностью тиглей являются также плавильные чашки, плавильные лодочки.

Содержание

Маркировка тиглей

Каждый тигель имеет марку (номер), и этот номер означает ёмкость тигля. Тигли маркируются от 1 до 300. В металлургии, как наиболее массовой отрасли промышленности, потребляющей тигли, за одну условную единицу ёмкости (1) принимается объём, равный 0,142 дм³(или удельная вместимость 1 кг бронзы) при условии, что тигель наполнен металлом на 85 %. Например, вместимость тигля марки 20 соответствует 2,84 дм³, или, иными словами, — 20 кг расплавленной бронзы.

Применение тиглей

Тигли разных форм, размеров и из различных материалов применяются:

Материалы для производства тиглей

Для производства тиглей в различных областях применения, применяются следующие материалы: Цирконий, платина — инертные тигли для лабораторий.

Металлургия, металлообработка, химическая промышленность:

Платина: точные химические работы, операции с плавиковой кислотой и др.

Золото: особо точные хим работы.

Серебро: работа с расплавами щелочей.

Литература

Полезное

Смотреть что такое «Тигель» в других словарях:

ТИГЕЛЬ — (нем.) Плавильник, плавильный горшок для химических процессов в случаях, когда тело нужно подвергнуть действию высокой температуры. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. ТИГЕЛЬ множ. число тигли, чашечка… … Словарь иностранных слов русского языка

ТИГЕЛЬ — употребляется для сплавления веществ при высокой t°. В продаже существуют тигли металлические (железные, медные, никелевые, серебряные, платино ^ iL выеидр.).фарфо *^г «»* ровые, шамотовые, кварцевые, из стекла пирекс и др. (рис. 1 … Большая медицинская энциклопедия

тигель — резервуар; тютень, горшок, печь, плита, капелина, сосуд, шербер Словарь русских синонимов. тигель сущ., кол во синонимов: 8 • горшок (35) • … Словарь синонимов

ТИГЕЛЬ — и тигль, тигля, муж. (нем. Tiegel) (тех.). 1. Сосуд из огнеупорного материала для плавки металлов, прокаливания и т.п. 2. Печатающая часть американки (см. американка во 2 знач.) массивная металлическая плита, прижимающая бумагу к печатному набору … Толковый словарь Ушакова

ТИГЕЛЬ — ТИГЕЛЬ, гля, муж. (спец.). Сосуд из огнеупорного материала для плавки или прокаливания чего н. на сильном огне. | прил. тигельный, ая, ое. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова

ТИГЕЛЬ — муж., нем. плавильник, плавильный горшок, глиняный, графитовый и пр. Тигельная, тиглевая глина, огнестойкая. Толковый словарь Даля. В.И. Даль. 1863 1866 … Толковый словарь Даля

ТИГЕЛЬ — особый сосуд, служащий для плавки металла и защищающий его от непосредственного хим. воздействия топлива и газов. Обычно в Т. плавятся сталь, различные сплавы и редко чугун, идущий почти исключительно для изготовления ковких изделий.… … Технический железнодорожный словарь

тигель — тигель, род. тигля; мн. тигли, род. тиглей и устарелое тигели, тигелей … Словарь трудностей произношения и ударения в современном русском языке

тигель — 1. (в печатном производстве) Массивная плита из металла одно из основных звеньев тигельной печатной машины и ручных печатных станков. 2. (в наборном производстве) Часть котла с расплавленным металлом в наборных строкоотливных машинах линотипах.… … Справочник технического переводчика

ТИГЕЛЬ — (1) сосуд из тугоплавких или огнеупорных материалов для плавки, варки или термообработки (сушки, обжига и др.) различных материалов, а также для проведения лабораторных хим. работ, связанных с термическими и др. воздействиями на различные… … Большая политехническая энциклопедия

Источник

Тигель

Тигель – лабораторное оборудование при работе с металлами или сплавами

Введение

Тигель (в переводе с немецкого – горшок) представляет собой контейнер для работы с металлом, стеклом, пигментной продукцией (обжиг, нагрев, плавка, сушка) в лабораторных условиях. Благодаря своей конструкции из огнеупорных материалов, которые устойчивы к воздействиям высоким температур, он предотвращает процесс влияния тепла на раствор или металл.

Основа тигля

Основные требования к материалам, из которых производится тигель: материал должен выдерживать достаточно высокую температуру, а также не взаимодействовать с материалом, который обрабатывается в данном тигле. Иногда такое взаимодействие допустимо, хотя и имеет некоторые ограничения.

Первые тигли изготавливались из глины. В настоящее время основой для их производства может служить любой материал, который выдерживает такие высокие температуры, при которых в нем (тигле) можно было бы расплавить вещество или иным образом изменить его содержимое, при этом не воздействуя на саму емкость. К ним относятся стекло или графит с некоторым содержанием глины, а также материалы, которые могут выдерживать высокие температуры, обычно больше 500 °С. Некоторые тигли выдерживают температуру, превышающую 1600 °С. Тигель обычно помещают в печь, но некоторые печи (в том числе электрические) имеют встроенные тигли.

История тигля

Древние тигли возникли в Восточной Европе и Иране в XI-X тыс. до н.э.. Форма тиглей менялась с течением времени, а ее конструкция отражала как процесс, для которого они использовались, так и региональные различия. Одним из первых применений тигля была разработка и получение металлов платиновой группы для создания чистых металлов.

Маркировка тиглей

Тигель может быть нескольких форм: конической, цилиндрической или др.. Также известны плавильные чашки и плавильные лодочки. Каждый тигель имеет номер, который означает его ёмкость.

Маркировка проводится от 1 до 300. В металлургической промышленности одна условная единица ёмкости равняется объёму, равному 0,142 дм³, если тигель наполнен на 85 % металлом. Литейные формы могут быть различных конфигураций, размеров, цветов. Если размеры тиглей менее 10-15 мм, то тогда, как правило, они изготавливаются из фарфора.

Применение тиглей

Область применения тиглей достаточно обширна. Тигли, в зависимости от размеров, форм и изготовленного материала, применяются в таких областях промышленности:
• в металлургической (при плавлении; обжиге; разливке металлов, флюсов, рудных концентратов);
• в металлообрабатывающей (литье, отжиг, обжиг и др.);
• в химической (при растворении, гомогенизации, сжигании, плавлении и др.).

Кроме того, данный огнестойкий контейнер может использоваться для гравиметрического анализа, а также в качестве лабораторного оборудования при работе с металлами.

Широкое применение получил кварцевый тигель. Он применяется при высокоскоростном анализе для определения содержания углерода и серы в жидких металлах (железо, сплавы цветных металлов), в нефти, шлаке, газовой саже, каучуке, цементе, керосине, а также в работе с кислыми и нейтральными веществами при температурах до 1000 °С.

Все кварцевые тигли устойчивы к теплу и химическим воздействиям. Кварцевое лабораторное оборудование и приборы не подвергаются воздействию кислот органических и неорганических, за исключением фтористоводородной и ортофосфорной кислоты. Практически все химические растворы и осадки не вступают в реакцию с кварцевым стеклом, как результат – кварцевая посуда может отлично заменять платиновую посуду, которая применяется в научных лабораториях.

Кварцевая лабораторная лабораторная посуда, к ней относится и кварцевый тигель (рабочая температура кварца – до 1250 °С) применяется для работы в условиях высоких температур и давлений, вибрационных нагрузок, нагрева и резкого охлаждения. Кварцевый тигель имеет ряд ценных физико-химических свойств:
— устойчивость к химическим и термическим воздействиям;
— стойкость к лазерному и ионизирующему излучению;
— малое поглощение света;
— низкая температура расширения.

Где купить тигель?

Компания “Prime Chemicals Group” является одним из лидеров в сфере лабораторного оборудования и приборов, химических реактивов, резинотехнических изделий, лабораторного стекла, фильтровальной бумаги. Наш интернет-магазин предлагает огромный ассортимент лабораторной продукции в Москве и Московской области. Весь товар поставляется со склада и доставляется в кротчайшие сроки. Магазин химических реактивов Москва розница реализует продукцию и оптом.

«Прайм Кемикалc Групп» – это качество и надежность.

Источник

Тигель: назначение, принципы плавки, изготовление, варианты, схемы

Автор: Колесников Юрий Фёдорович, инженер-теплоэнергетик*

© При использовании материалов сайта (цитат, изображений) указание источника обязательно.

Тигель – сосуд для плавки металла. В тиглях плавят, как правило, передельный металл, т.е. уже доведенный до нужной степени качества для отливки в форму или аффинажа (глубокой очистки от примесей). Генеральная линия развития большой металлургии – уменьшение количества переделов, вплоть до выпуска кондиционного металла сразу из плавильной печи, но в промышленности тигельная плавка до сих пор сохраняет существенное значение, а в кустарном мастерстве и ювелирном деле доминирует.

Тигель не просто достаточно жаростойкая посудина. Его химический состав и конструкция должны соответствовать виду переплавляемого металла и режиму плавки. В этой статье описывается, как сделать тигель своими руками и каким условиям он должен удовлетворять для пользования дома или в малой мастерской. В расчете на начинающих металлургов придется сперва коснуться самого процесса плавки металла, т.к. требования к тиглю определяются в основном его условиями.

Плавка металла в тигле в домашних условиях

Немного о плавке

В глубоком вакууме переплавляемый металл высокой чистоты можно нагреть точно до температуры плавления или чуть выше, и выдержать при ней некоторое время, чтобы расплавились крошечные, буквально в несколько атомов, остатки кристаллитов. Затем металлу возможно дать остыть чуть ниже температуры плавления – он останется жидким, как перенасыщенный раствор без кристаллика-затравки. Если теперь металл вылить, также в вакууме, в форму из химически абсолютно инертного материала, в которую помещен затравочный кристаллик того же металла, то, соблюдая все тонкости данной технологии, получим монокристаллическую отливку, обладающую уникальными свойствами.

В любительских условиях вакуумная плавка, увы, неосуществима. Чтобы правильно самому изготовить тигель для плавки металла, нужно учесть ряд особенностей плавки в не инертной химически газовой среде. Переплавляемый металл, во-первых, взаимодействует с воздухом, отчего часть его теряется на образование окисла, что особенно важно при переплавке лома драгметаллов: при своей температуре плавления (1060 градусов Цельсия) даже золото заметно окисляется. Чтобы до некоторой степени компенсировать окисление, тигель должен создавать для расплава восстановительную среду или быть химически инертным, если металл плавится чистым открытым пламенем, см. далее.

Во-вторых, чтобы металл в тигле не застыл, пока его донесут до литейной формы, чтобы остатки исходных кристаллитов не испортили отливку, и расплав приобрел достаточную текучесть, металл в тигле перегревают. Напр., температура плавления цинка – 440 градусов, а его же литейная – 600. Алюминия, соотв., 660 и 800. Поскольку перегрев металла после расплавления требует некоторого времени, заодно происходит и дегазация расплава, это в-третьих.

Восстановление

В металлургии в качестве восстановителей используют преимущественно атомарный углерод C, моноксид углерода CO (угарный газ) и водород H. Последний чаще всего случайный гость, т.к. для данной цели слишком активен и поглощается металлами, не образуя с ними химических соединений, в больших количествах, что портит литейный материал. Напр., твердая платина при комнатной температуре способна поглотить до 800 объемов водорода. Платиновая болванка в водородной атмосфере буквально на глазах вспухает, трескается и распадается на куски. Если их вынуть их водородной камеры и нагреть, водород выделится обратно.

Примечание: сходным образом, но в меньших количествах, металлы поглощают/выделяют и другие газы, напр. азот. Именно поэтому требуется дегазация расплава, см. также ниже.

Заметную долю водородное восстановление имеет место при нагреве открытым пламенем газовой горелки, при его контакте с менее нагретой поверхностью. До порчи металла дело не доходит – поглощенный водород далее в процессе плавки выделяется и сгорает. Но, если к газопоглощению склонен и материал тигля, он во время плавки может треснуть и лопнуть, это нужно обязательно иметь в виду.

Восстановление CO заметно, если металл в тигле плавится открытым пламенем жидкостной (бензиновой, керосиновой, дизельной) горелки, по тем же причинам. Жидкое топливо сгорает много медленнее газа, и зона его догорания тянется на несколько см от сопла горелки. Восстановление угарным газом – самое, с точки зрения металла, чистое: оно не портит металл и не дает побочных продуктов при сильном избытке восстановителя. Поэтому восстановление CO широко используется в металлургии при выплавке металла из руды, но как сделать тигельную печь (см. далее), в которой компенсация окисления полностью обеспечивалась бы CO, пока никто не придумал.

Атомарный углерод восстановитель достаточно энергичный для того, чтобы компенсировать окисление. Создать с помощью C восстановительную среду в тигле также несложно: достаточно ввести свободный углерод в той или иной аллотропической модификации в состав его материала или весь тигель выполнить из жаростойкого и механически достаточно прочного аллотропа C; таковым является графит. При восстановлении C существует опасность науглероживания расплава, но графит выделяет при нагреве совсем немного атомарного углерода. Если греть металл в графитовом тигле газовым пламенем, то избыточный C тут же найдет себе более «вкусный» для него H и опасность науглероживания сведется к нулю. А для прочих способов нагрева (см. далее) можно подобрать размеры, конфигурацию тигля и присадку графита к его материалу так, что лишнего C просто не будет при любом мыслимом режиме плавки. Это очень ценное свойство графита, тоже имейте в виду.

Примечание: коэффициент температурного расширения графита ТКР отрицательный, что существенно компенсирует термическое расширение тигля, повышает его стойкость и увеличивает ресурс. Тоже ценное качество.

Выдержка

Итак, почему расплав в тигле нужно перегревать и выдерживать, понятно. Хотя литье из металла совсем другая тема, здесь все же нужно упомянуть, что время выдержки расплава следует соблюдать достаточно точно. Химически чистые металлы на практике почти не применяются, напр. золото 9999 очень быстро истирается; исключение электротехническая медь и цинк для оцинкови, они чем чище, тем лучше. Чаще всего используют т. наз. эвтектические сплавы; напр. сталь это эвтектика железа с углеродом, а дюраль – сложная эвтектика из нескольких компонент. Если дать расплаву перестояться, структура эвтектики в отливке изменится и готовое изделие выйдет порченым. Особенно критично время выдержки для бронзы и латуни: лить их нужно немедленно, как только игра расплава в тигле видимо изменится, станет спокойнее. Помните, как инженер Телегин в «Хождении по мукам» А. Н. Толстого беспокоился, как бы бронза не перестоялась?

Применительно к изготовлению самодельного тигля дегазация расплава при выдержке значима тем, что в это время он (тигель) испытывает значительные динамические нагрузки от пузырьков выделяющихся газов и/или игры самого расплава. Т.е., сделать тигель выдерживающим большое количество термических деформаций и, если требуется восстановительным, мало. Его материал должен быть и достаточно вязким, чтобы выдерживать ударные волны от лопающихся пузырьков и толчки от струй расплава. Именно этим обстоятельством объясняется низкая стойкость и надежность самодельных графитовых тиглей, (см. далее).

Из чего делать

Плавильные тигли изготавливаются (см. рис. ниже):

Тигли для плавки металла из различных материалов

Их сравнительные характеристики таковы:

Примечание: графитовые, чугунные и стальные тигли для использования в индукционных печах (см. далее) совершенно непригодны, т.к. полностью поглощают энергию ЭМП.

О графитовых тиглях

Графитовые тигли делают или точеными из массивного природного графита (дорогие), или спеченными при высокой температуре из графитового порошка (подешевле, но все равно не очень-то дешевые). Любители часто пытаются делать «графитовые» тигли из молотого графита на связующем из каолина и т.п., но это получаются не графитовые, а чрезмерно графитированные керамические тигли – хрупкие, выдерживающие не более 10 плавок и портящие металл вследствие избыточного выделения атомарного углерода мелкодисперсным графитом. Более-менее рациональный способ использования молотого графита в любительской тигельной плавке – сделать из него настольную мини тигельную печку для керамических нейтральных тиглей, см. рис.

Графитовая мини-печь для нагрева ювелирного тигля

Холодную сварку для сборки данной печи следует использовать на температуру не ниже 800 градусов – хорошо проводящие электричество щеки за время одной плавки не греются выше 400. Не намного более нагреется без тигля и графитовый порошок, но, когда тигелек в него вдавлен, он окажется в горячем пятне свыше 1000 градусов вследствие уплотнения порошка под тиглем.

Если плавится золото, то после окончания плавки и остывания печи графитовый порошок высыпают и перетряхивают, т.к. он спекается. Для плавки серебра и мельхиора порошок удаляют и перетряхивают через 3-5 плавок, так печь быстрее нагревается. В любом случае, чтобы держать восстановительную среду, печь во время плавки накрывают слюдяной крышкой.

Способы нагрева

Если требуется переплавить за раз более 150-200 г металла, то к тиглю понадобится соорудить и тигельную печь, иначе добиться однородности расплава и высокого качества отливки будет очень трудно. Исключение – легкоплавкий и легко восстанавливающийся свинец: его за один раз в домашних условиях можно переплавить до 20-30 кг. Относительное исключение – цинк для горячей оцинковки, его расплава в тигле без печи может быть до 2-2,5 кг, но поверх него обязательно нужно сыпать буру, чтобы зеркало расплава было полностью покрыто ее кипящим слоем. Стальной крепеж бросают в расплав сквозь слой буры.

Оптимальный во всех отношениях способ нагрева тигля в печи – газом, поз. 1 на рис., но газовая тигельная печь достаточно сложное сооружение, хотя и вполне может быть изготовлена самостоятельно. Наиболее подходящий тигель для газовой печи – керамический графитированный, т.к. его материал обладает довольно высокой теплопроводностью. При особо высоких требованиях к чистоте металла лучше использовать керамический нейтральный тигель. При пониженных для легкоплавких металлов – чугунный, как лучше проводящий тепло и тем самым экономящий топливо. Графитовые тигли в газовую печь ставят, только если требуется сильное восстановление старого окисленного металла, а опасность науглероживания несущественна, напр., при переплавке извлеченного из земли серебра на аффинаж

Способы плавки металла в тигле

Для легкоплавких металлов часто наиболее экономичной оказывается электрическая тигельная печь, поз. 2; она может быть т. наз. омической (с нагревом нихромовой спиралью) или индукционной, с нагревом от генератора электромагнитных колебаний, см. ниже. В индукционной печи применимы только керамические нейтральные или, в ограниченных пределах, графитированные тигли.

Если тигель боле чем на 2-2,5 кг металла, то тигельную печь по правилам безопасности нужно делать опрокидывающейся (поз. 3), т.к. и 1 кг пролитого на пол расплава это уже большая беда. Металл в мелких ювелирных тиглях, наоборот, предпочтительно греть без печи, непосредственно пламенем горелки, поз. 4. В таком случае тигель все время плавки удерживают специальным пружинным захватом, поз. 5 и 6.

Примечание: серебро и его сплавы, а также свинец на грузила, в домашних условиях в количестве до 15-20 г можно плавить, используя вместо тигля… ложку из пищевой нержавейки, см. рис. справа. Для безопасности тогда надо сделать к губкам тисков прокладки с продольными пропилами под ручку ложки. Пламя – исключительно газовое; бензиновое может сжечь ложку.

Электронагрев

Омические тигельные печи используются в основном для плавки свинца или олова. Для более тугоплавких металлов они оказываются неэкономичными, но свинца в домашней тигельной электропечи за раз можно переплавить до 20 кг; как самому сделать электрический тигель для плавки свинца см. напр. видео:

Видео: электрический тигель для плавки свинца

Плавка алюминия в тигле, оказывается выгоднее индукционная вследствие его высокой электропроводности, но с медью этот фокус уже не проходит – ее температура и скрытая теплота плавления много больше. При индукционном способе плавки металл греют вихревые токи Фуко, для чего тигель с ним помещают в ЭМП катушки из толстого медного провода, питаемой переменным током от генератора электромагнитных колебаний. Как сделать своими руками генератор для индуктивного нагрева небольших количеств металла, напр., на безделушки, описано в других материалах, или, к примеру, см. след. видео руководство.

Видео: индукционный нагрев своими руками

Индукторная тигельная печь для плавки алюминия

С увеличением количества переплавляемого металла не только растет необходимая мощность генератора, но и падает оптимальная его частота, это сказывается т. наз. поверхностный эффект (скин-эффект) в металле. Если 100-200 г алюминия можно переплавить в ЭМП от любого самодельного генератора для индуктивного нагрева, то установка на 1,5-2 кг дюраля или магниевого сплава представляет собой уже солидное сооружение, см. рис. справа. Если вы намерены работать с алюминием, то хорошенько подумайте – а стоит ли нечто подобное городить? Не проще ли выйдет мини газовая печь для плавки небольших количеств алюминиевых сплавов, см. напр. ролик

Видео: мини печь для плавки алюминия

Делаем тигли

Теперь пришло время сделать своими руками плавильный тигель. Из вышесказанного ясно, что своими руками имеет смысл делать тигли:

О стальных тиглях особо говорить нечего – это просто посудина из стали в приваренной ручкой. Используются стальные тигли для переплавки легкоплавких металлов; иногда – цинка на горячую оцинковку с качеством до 3+. Стальные тигли для свинца, олова и цинка пригодны только для плавки одного конкретного металла, т.к. после 1-2 плавок сами покрываются им изнутри.

Керамический нейтральный

Состав смеси для формирования керамического нейтрального тигля – 7 частей шамотной глины, 1 часть мелко молотого шамота (до фракции

Источник