Муфельная печь для чего нужна

Содержание

Муфельные печи — это устройства с древней историей. Мастера издавна применяли их для обработки керамики, стекла и металла. Суть работы ее сводится к нагреву материала опосредованно, без контакта с источником тепла (пламенем). Делается это путем нагрева особой керамической емкости, которая и называется муфелем.

Назначение

В производственной практике муфели применяются как для исследований, так и изготовления деталей или целых изделий. Современные муфельные печи для нагрева используют не только древесный уголь (в комплекте с мехами), но и газ, и электричество. Последнее особенно удобно из-за простоты конструкции и невысокой стоимости данного вида энергии.

Все основные функции муфелей можно свести к следующим:

Обжиг — работа с керамикой и эмалями.
Отпуск — касается прежде всего металлических изделий со значительным внутренним напряжением кристаллической структуры.
Закалка — часто финальная стадия обработки металлических изделий, придает им высокие эксплуатационные качества.
Отжиг — применяется при работе как с металлами, так и со стеклом.
Плавление — для стекла и металлов.
Сушка — керамические изделия (применяется терморегулятор, диапазон — от 10 до 50 градусов).
Озоление — чаще всего встречается в лабораторно-исследовательской практике, суть его в полном удалении летучих соединений из материала и превращении его в золу.

Характеристики

Все муфельные печи как фабричного, так и самодельного происхождения отличаются несколькими базовыми характеристиками:

Объем рабочей камеры — он может колебаться от 1 до 100 литров. Конкретное значение зависит от того, для чего будет применяться это оборудование
Мощность в кВт — от ее значения зависит не только теплотворная способность устройства, но и тип электропитания — до 5 кВт используют бытовой ток, а если мощность больше, то исключительно трехфазный.

Тип нагревательных элементов — чаще всего это спирали или стержни из нихрома, фехраля или вольфрама
Наличие блока терморегуляции и его особенности (программируемый или нет, плавный или ступенчатый)
Общий вес устройства — при его больших значениях потребуется надежное основание, и выбор места установки существенно ограничится

Большинство современных муфельных устройств можно разделить на три группы по особенностям их конструкции, типу нагревательного элемента и возможным режимам обработки материала

Тип нагревательного элемента

В муфелях чаще всего применяются газовые или электрические нагревательные элементы. Первые представляют собою тарельчатые или трубчатые горелки, а вторые — проволочные спирали, ленты или стержни. Диаметр проволоки обычно не менее 2.5-3 мм. Иногда ее заключают в трубку из кварцевого стекла — так повышается защита металла нагревателя от окисления кислородом и водяными парами.

В качестве металлов для электрического нагревателя наиболее расхожи нихром и фехраль, гораздо реже применяются вольфрам, платина или тантал (в средах инертных газов).

Конструкция

По типу конструкции муфели бывают:

Колпаковые — обрабатываемый материал помещается на термостойкий поддон, который и накрывается сверху муфелем с нагревательными элементами (как колпаком)
Камерные — это емкость цилиндрической или кубической формы, материал в которую загружается через дверцу на одной из боковых сторон (горизонтально). Нагревающие элементы расположены по всем внутренним сторонам в особых канавках.
Шахтные — имеют второе название — горшковые. По сути это перевернутый вариант колпаковых муфелей. Здесь материал загружается через верхнюю крышку в довольно глубокую внутреннюю емкость печи.
Тоннельные — называются так по сходству с одноименным строительным сооружением. Часто такие муфели интегрированы в конвейер. Деталь поступает ко входу на специальной ленте, ею же перемещается внутри печи и выходит с обратной стороны.

Режим обработки

Муфели могут быть универсальными (чаще всего это небольшие лабораторные установки) и специализированными:

для обработки и плавки металлов (до 1600 градусов)
для сушки и обжига керамики (от 100 до 600 градусов)
для озоления и плавки различных химических соединений (около 1000 градусов)
для варки стекла и нанесения эмалей, глазури на керамику и металл (около 1000-1300 градусов)

Критерии выбора

Выбирая муфельную печь, нужно основываться на ее предназначении и условиях будущей эксплуатации. Прежде всего нужно обратить внимание на рабочий объем муфеля, тип нагревательного элемента, возможные температуры, потребляемый ток и общую функциональность.

Допустимые нагрузки и режимы температур

Все печи по мощности делятся на две группы:

до 5 кВт — питаются от бытовой сети в 220 В
от 6 кВт и более — им нужна трехфазная сеть на 380 В

В обоих случаях линия питания должна быть выделенной и оснащенной индивидуальными средствами автоматической защиты.

По температурным режимам печи могут быть до 900 градусов — это специализированные на обжиге керамики устройства, имеющие значительный внутренний объем. Также муфели могут иметь рабочую температуру от 1200 до 1600 градусов — наиболее универсальные для лабораторий и производственных мастерских устройства.

Функциональность

Под функциональностью подразумеваются прежде всего габариты, вес устройства, способ загрузки материала и наличие дополнительных функций. Под последними понимается прежде всего возможность максимально точного контроля температуры и управления ее изменением в автоматическом режиме. Все перечисленное должно отвечать особенностям производственного или исследовательского процесса, в которых предполагается задействовать муфель.

Спираль для нагрева и рабочий объем камеры

Нагревательный элемент чаще всего имеет вид спирали с диаметром витков около 0.5-1 см. Толщина самой проволоки от 2.5 до 3-4 мм. Размещается она в особых канавках по поверхности всех стенок и дна муфеля. Крепеж, предохраняющий спирали от провисания, выполняется из керамических трубочек или шпилек. На дно устанавливается опорная решетка для тигеля из термостойкой стали.

В среднем рабочий объем муфеля равен 10-30 литрам. Большие объемы имеют устройства, специализированные на сушке и обжиге керамики (до 100-200 литров).

Условия безопасной установки

Изготовив или приобретя фабричную модель муфельной печи, нужно установить ее в мастерской или лаборатории с соблюдением всех правил безопасности. По сути они сводятся к набору широко известных требований по эксплуатации нагревательного оборудования на электричестве и газе:

Для питания устройства проводится отдельная линия, в нее встраиваются надежные средства защиты от замыкания, соответствующие мощности печи.
Муфель имеет значительный вес и при работе сильно нагревается, поэтому он должен стоять на надежном и негорючем основании.
Недопустимо использовать это оборудование в помещениях с высокой влажностью — велик риск удара током и раскрошивания внутренней футеровки.
Все манипуляции с муфелем нужно производить в средствах защиты от высокой температуры для рук и лица (перчатки и очки).
В обязательном порядке оборудование должно быть заземлено.

Самостоятельное изготовление

Самостоятельно изготовить муфельную печь своими руками при наличии соответствующих материалов не составляет особого труда. Для этого нужно обладать навыками работы с металлом, кирпичом и электротехническими схемами. Из инструментов необходим следующий минимальный набор:

Дрель с набором сверл по металлу.
Угловая шлифмашина с несколькими абразивными и шлифовальными дисками.
Инверторный сварочный аппарат и несколько электродов к нему.
Ручные пилы по металлу с запасными полотнами.
Пассатижи и кусачки.

Понадобится также и некоторое количество материалов. Их точное число зависит от проекта, по которому будет строиться печь, и вычисляется в каждом случае отдельно. Нужно приобрести:

Металлический уголок 5×5 см и толщиною 2-3 мм
Листовая сталь толщиною 2-3 мм
Метизы для крепежа и изготовления запорных элементов (болты и муфты)
Шамотный кирпич
Базальтовая или перлитовая вата в виде готовых матов
Силиконовый герметик для печных работ
Фарфоровые трубки внутренним диаметром 4-5 мм
Электрический провод в термостойкой изоляции
Электронные детали для блока терморегулирования (тиристоры с радиаторами, мощные резисторы для балласта, готовый электронный термометр на термопаре, тумблеры и автоматические предохранители на 15-20 ампер)
Нихромовая или фехралевая проволока диаметром 2-3 мм и длиною 10-15 метров (в катушке)

Все перечисленное пригодится как для постройки электрической, так и газовой муфельной печи. В последнем случае электронные компоненты не пригодятся. Нужен будет только полупроводниковый термометр. Конкретную схему или чертеж можно подобрать в интернете или использовать одну из приводимых здесь. Размеры муфельной печи можно менять при необходимости. Главное — правильно пересчитать величину нагревательной спирали.

Совет! В сети встречаются рекомендации изготавливать корпус печки из отслуживших свой срок газовых печей или стиральных машин. Этого не стоит делать, так как видимая простота оборудования обернется недолговечностью конструкции и ее плохими эксплуатационными качествами. Разумнее изначально делать основательную конструкцию из металлического уголка и листа.

Газовая муфельная печь изготавливается из горелки и керамического муфеля (делается из подходящего по свойствам керамического сосуда). Пламя горелки нагревает наружную поверхность керамики и не контактирует с содержимым муфеля. Подобное устройство всегда имеет малый рабочий объем и применяется для изготовления и обработки небольших металлических или керамических поделок (например, закалка или отпуск клинков ножей, обжиг миниатюрных скульптур). Большие муфельные печи изготовить в условиях домашней мастерской затруднительно, а эксплуатация ее будет небезопасна.

Если нужна печь с рабочим объемом от 10 литров, то правильным выбором будет муфельная электропечь — она практичнее и много безопаснее. Суть ее самостоятельного изготовления сводится к сварке основного каркаса из металлического уголка и листа. На него изнутри монтируется термоизоляция из двух слоев — базальтовой ваты (внешний) и шамотного кирпича (внутенний). В кирпиче проделываются пилой, УШМ и стамеской канавки или желобковые углубления для нагревательных спиралей. Чаще всего делают два независимых контура (могут работать одновременно).

Важно. Щели между кирпичами промазываются особой термостойкой глиной для кладки печей (она выдерживает до 1700 градусов). Это безопасное и надежное средство, главное — тщательно затирать швы и не делать их толще 3 мм.

Дверцу уплотняют с помощью нескольких слоев силиконового герметика. Со временем он износится, но его легко подновить. В финале сборки печи подключают к блоку терморегулятора — он позволит контролировать внутреннюю температуру и плавно ее менять. Часто дополнительно устанавливают электронные программируемые блоки — они не только выполняют измерительные функции, но и позволяют производить термообработку по сложной программе без контроля со стороны человека.

Совет! При изготовлении корпуса муфельной печи нужно не забыть проделать несколько технических отверстий в ее крышке для выхода испаряющейся влаги.

Отзывы

Николай М.: «Два года назад самостоятельно собрал первую свою муфельную печь. Делал работающую на электричестве. Рабочий объем — 90 литров. С тех пор успешно применяю для обжига керамики. Нареканий по работе особых нет. Совет всем, кто будет делать ее как и я самостоятельно — не экономьте на качестве термоизоляции и позаботьтесь об удобстве смены нихромовых спиралей — они иногда перегорают. Если не подумать заранее, замена нагревательных элементов превращается в по-сути новую сборку-разборку муфеля».

Олег В.: «У меня собственная зубоврачебная практика. Три года назад решил заняться протезированием и для этих целей приобрел SNOL 7.2(8.2)-1100. Качество муфеля достойное. Работает интенсивно до сих пор. И я и мои пациеты довольны — коронки льются на ура. Средства потраченные на данное оборудование вернулись буквально за полгода его эксплуатации».

Муфельная печь — это отличное приспособление для работы не только с керамикой, но и со стеклом, металлами. Ее приобретение не повредит любой серьезной мастерской. В домашних же условиях есть возможность существенно сэкономить средства и построить этот нужный агрегат своими руками из элементарных материалов. Его качество будет таково, что не сильно уступит фабричным моделям.

МУФЕЛЬНАЯ ПЕЧЬ — камерная печь косвенного нагрева, в которой нагреваемое изделие (материал) находится в (см.) и не соприкасается с продуктами горения или окружающей средой. М. п. применяется, напр. при химико термической обработке металлов и керамики в… … Большая политехническая энциклопедия

МУФЕЛЬНАЯ ПЕЧЬ — от слова муфель. Печь, в которую ставятся муфели. Объяснение 25000 иностранных слов, вошедших в употребление в русский язык, с означением их корней. Михельсон А.Д., 1865 … Словарь иностранных слов русского языка

муфельная печь — [muffle furnace] термическая печь, в которой нагреваемый материал находится в замкнутой тонкостенной камере муфеле, что обеспечивает защиту его от контакта с продуктами сгорания топлива (в топливных муфельных печах) или с воздухом (в… … Энциклопедический словарь по металлургии

муфельная печь — mufelinė krosnis statusas T sritis chemija apibrėžtis Laboratorinė elektrinė krosnis, kurioje pasiekiama 1200 °C temperatūra. atitikmenys: angl. muffle furnace rus. муфельная печь … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

МУФЕЛЬНАЯ ПЕЧЬ — пламенная или электрич. печь, в к рой изделие нагревается внутри замкнутой тонкостенной камеры муфеля. Изделие в М. п. защищено от прямого воздействия пламени. В муфель можно подавать газ контролируемого состава (см. Контролируемая атмосфера). М … Большой энциклопедический политехнический словарь

МУФЕЛЬНАЯ ПЕЧЬ — промышленная нагревательная пламенная или электрическая печь, в которой нагреваемое изделие находится внутри замкнутой камеры муфеля. Изделие в муфельной печи защищено от прямого воздействия пламени, меньше окисляется и не загрязняется сажей и… … Металлургический словарь

печь муфельная — Термическая печь, в которой нагреваемый материал находится в замкнутой тонкостенной камере муфеле, что обеспечивает защиту его от контакта с продуктами сгорания топлива (в топливной муфельной печи) или с воздухом (в электрической муфельной печи) … Справочник технического переводчика

ПЕЧЬ — сооружение различных конструкций из камня, кирпича, металла или инженерное устройство, служащее для промышленных млн. бытовых целей, когда необходимо получить и использовать теплоту(конвекционное, лучистое излучения и др.) для отопления помещений … Большая политехническая энциклопедия

ПЕЧЬ МУФЕЛЬНАЯ — [muffle furnace] термическая печь, в которой нагреваемый материал находится в замкнутой тонкостенной камере муфеле, что обеспечивает защиту его от контакта с продуктами сгорания топлива (в топливной муфельной печи) или с воздухом (в электрической … Металлургический словарь

печь электрошлакового переплава — [electroslag remelting furnace, ESR furnace] печь сопротивления косвенного действия с жидким теплоносителем в виде расплавленного синтетического шлака, рафинирующего переплавланный металл; применяется в спецэлектрометаллургии, в машиностроении… … Энциклопедический словарь по металлургии

Муфельная печь предназначена для равномерного нагревания веществ до разных температур. Присутствующий в ней муфель, защищает нагреваемый предмет от прямого воздействия продуктов горения.

Различают муфельные печи по нескольким критериям.

По источнику нагревания.
По режиму обработки.
По конструктивным данным.

Источником нагревания муфельной печи может быть газ или электричество.

Режим обработки бывает:

в обычной (воздушной) атмосфере;
в особом газовом окружении – водород, аргон, азот и другие газы;
при вакуумном давлении.

Конструктивно муфельные печи делятся на печи:

верхней загрузки;
горизонтальной завалки;
колпаковые – печь отделается от пода;
трубчатые печи.

Кроме этого, существует несколько видов печей по тепловым показателям:

печи с небольшой температурой: 100 — 500 градусов;
печи со средней температурой: 400 — 900 градусов;
печи с большой температурой: 400 — 1400 градусов;
печи с очень высокой температурой: до 1700 — 2000 градусов.

Примечание. От температурного режима муфельной печи прямо пропорционально зависит ее стоимость, т.е,, чем выше максимальная отметка температуры, тем дороже будет печь.

К преимуществам муфельных печей относится защита обогреваемого вещества от продуктов горения топлива или испарений нагревательных элементов и равномерный его нагрев по всей камере.

В случае выхода из строя муфеля, конструкция печи позволяет оперативно произвести его замену, что значительно облегчает проведение ремонта.

Недостатком является небольшая скорость нагрева (хотя это не всегда необходимо). В муфельной печи невозможно производить скоростные режимы нагрева. Это связано с тем, что необходимо время для нагрева муфеля. Что влечет за собой еще один недостаток – дополнительные затраты энергии на разогрев.

Принцип работы муфельной печи

Основная составляющая муфельной печи – это муфель, который изготавливается чаще всего из керамики. Этот материал является универсальным для изготовления печи разного рода. Бывают еще корундовые муфели, но их применяют только в химической среде.

Вокруг муфеля наматывается обогревательный элемент в виде проволоки и замазывается это керамической обмазкой.

Вокруг муфеля располагается теплоизоляционный материал и все это обшивается металлическим корпусом из листа металла толщиной 1,5-2 мм.

Так как нагрев печи начинается вокруг муфеля, то достичь больших температур (выше 1150 градусов) не представляется возможным. В связи с этим производители разработали специальный волокнистый материал для изготовления муфеля, который позволяет располагать нагревательные элементы изнутри. Это дает возможность увеличить температурный предел муфельных печей. Но недостатком волокнистого материала является его недолговечность: под действием газовых испарений, солей и масел от нагреваемого материала волокно разрушается.

Сегодня для высокотемпературных муфельных печей применяют японские очень качественные нагревательные элементы, которые позволяют достигать в печи температуры до 1750 градусов.

Печи, работающие на газообразном топливе, изначально имеют более высокие температурные показатели.

Для более равномерного нагрева рабочей камеры некоторые производители встраивают вентиляцию. А для вывода продуктов сгорания существует вытяжной механизм, который через трубу выводит дым и пар из печи.

Для контроля и регулирования температуры в печи используется электронный терморегулятор, который соединяется с нагревателем и термопарой. Терморегулятор позволяет контролировать не только температуру, но и время выдержки изделия в печи. Причем эти показатели имеют очень высокую точность, особенно в лабораторной муфельной печи, ведь от их значения и полученного результата зависит точность проводимых исследований.

Применение муфельных печей

Муфельная печь нашла широкое распространение, в первую очередь, как оборудование для термообработки металлов. Но, благодаря своим достоинствам, муфельная печь (купить которую можно в любом регионе России) намного расширила область своего применения, и это:

термообработка металлов (закалка, отпуск, отжиг, старение);
обжиг керамических материалов – окончательный этап обработки керамики;
озоление – превращение в золу исследуемого вещества без сгорания для проведения обследования;
кремация;
пробирный анализ – способ выявления и отделения драгоценных металлов (золота, серебра, платины) из руды, сплавов, готовых изделий;
высушивание – отделение влаги в виде воды или другого жидкого вещества из материалов;
стерилизация инструментов в медицине (стоматологии).

Термообработка металлов может производится в домашних условия, в лабораторных или в промышленных масштабах. Исходя из этого существует целый модельный ряд муфельных печей с разными объемами рабочей камеры, мощностями и максимальной температурой нагрева. Для личного применения можно купить муфельную печь для закалки ножей, для исследований подойдет муфельная печь лабораторная.

Для термообработки металлов и сплавов муфельная печь должна обладать особыми характеристиками.

В первую очередь, муфельная печь для закалки металла, отпуска и прочего должна иметь очень хорошие изоляционные характеристики. Обычно они обеспечиваются несколькими слоями: огнеупорным кирпичом, волокном из керамического материала и защитным кожухом из листового металла. Дно печи должно быть оборудовано специальными карбидокремниевыми плитами и добавочным поддоном для защиты от ударов обогревательных элементов при загрузке и выгрузке. И самое главное, электрическая муфельная печь должна иметь специальные нагревательные спирали из высококачественного сплава для обеспечения достаточно большой температуры обогрева – до 1400 градусов.

Муфельная печь лабораторная (цена зависит от мощности и конструктивных особенностей) может быть использована для нагревания материалов разного состава.

Муфельная печь для обжига керамики применяется в художественных и гончарных мастерских. Кроме обжига в ней проводится нагревание опок, расплавление стекла. Муфельная печь для керамики обладает температурным режимом до 1300 градусов и оснащается автоматическим регулятором, позволяющим медленно нагревать и охлаждать изделия без температурных скачков. Такой плавный переход необходим и когда производится обжиг глины в муфельной печи.

Купить муфельную печь для керамики можно прямо у производителя, что значительно снижает ее стоимость.

Примечание. Муфельная печь для обжига часто снабжается съемными нагревательными элементами, которые легко можно заменить при выходе из строя.

Муфельная печь для обжига керамики (цена зависит от размеров, мощности, способа загрузки и комплектации) может быть объемом внутренней камеры от 1л до 200 л и даже больше. Конструкция печи может быть круглой с загрузкой сверху, камерной с загрузкой впереди, есть колпаковые печи. Поэтому муфельная печь для обжига керамики, купить которую можно даже для домашнего использования, доступна для обширного поля деятельности любого мастера.

Для работы с драгоценными металлами, а также в стоматологии отлично подойдет маленькая муфельная печь или даже мини муфельная печь, объем рабочей камеры которой около двух литров.

Задумываясь о том, сколько стоит муфельная печь, следует учесть потребные характеристики, которые должны присутствовать в ней, и выбрать хорошего производителя. Муфельные печи российского производства получили хорошие отзывы среди потребителей и имеют неплохую ценовую политику.

Широкий модельный ряд позволяет выбрать муфельные печи РФ разной конструкции: горизонтальные и вертикальные муфельные печи с необходимым расположением загрузки, лабораторные муфельные печи (в Самаре находится производственная база).

Известны своим качеством муфельная печь Накал. Такая муфельная печь (купить в Москве ее можно сразу с доставкой), получила много положительных отзывов от ведущих предприятий различного направления.

Муфельная печь (купить в СПб можно разные модели) компании Электроприбор также хорошо себя зарекомендовала среди покупателей.

Хорошего качества является белорусская муфельная печь (купить в Минске ее не будет проблемой, так как есть много интернет-магазинов, имеющих в ассортименте такие печи).

Некоторые мастера берутся за изготовление муфельной печи своими руками, так как заводская муфельная печь (цена которой все-таки не маленькая) им не по карману. Изготавливая печь самостоятельно необходимо большое внимание уделить выполнению муфеля. Для домашнего пользования муфель можно выполнять из огнеупорной глины, формируя рабочую камеру вокруг картонного каркаса. Когда глина высохнет, картон убирается. Только перед дальнейшей сборкой обязательно нужно обжечь глиняный муфель, чтобы он затвердел и приобрел необходимую твердость. Дальнейшая сборка ничем не отличается от заводской.

Но таких специалистов самодельщиков не так много, большинство потребителей все же предпочитают муфельную печь купить, цена выбирается по своим возможностям.