Нагреватели для электрической муфельной печи

Что такое муфельная печь?

Муфельная печь — это камера термической обработки, чаще всего выполненная из шамотной керамики или других огнеупорных волокнистых материалов. Повышение температуры в камере и ее поддержание осуществляется за счет электрических нагревателей. В зависимости от конструкции печи могут быть использованы нагревательные элементы разных типов. Так же встречаются муфельные печи на газу.

Муфельные печи используются в лабораториях для исследований, требующих точности и высокой температуры, для плавления, закалки, отпуска и отжига металла во многих отраслях промышленности, а также на ювелирных и стеклянных производствах и в керамических мастерских.

У большинства серийных муфельных печей стандартный температурный диапазон колеблется от 50 до 1250 °C, но для высокотемпературных лабораторных печей этот ключевой показатель достигает 1800 °C.

Разнообразие видов муфельных печей

Конструкция муфельной печи

Муфельные печи бывают периодического и постоянного нагрева. Первые нужно разогревать отдельно для каждой загрузки печи, а вторые сконструированы таким образом, что температура внутри них неизменна. По окончанию обжига из печи извлекается муфель со всем содержимыми на его место можно тут же ставить следующий. Муфельные печи периодического действия бывают нескольких видов:

• Вертикальной загрузки — горшковые. Чаще всего оборудованы электронагревательными элементами по всему периметру печи.
• Колпаковые — с отделением от пода верхней части.
• Горизонтальной загрузки — самый распространенный тип печей.
• Лабораторные муфельные печи — отличаются от прочих муфельных печей тем, что заданная температура в них контролируется с помощью микропроцессорных терморегуляторов, что позволяет поддерживать температуру с отклонением в рамках ± 1 °C. Используются для озоления, определения температуры плавления металлов и сплавов, подготовки проб в химическом анализе.
• Трубчатые — подвид лабораторных печей. Чаще всего используются для градуировки термопар.

Для максимально высокой точности распределения температуры внутри камеры можно расположить нагревательные элементы по всем шести сторонам печи. Такая точность нужна не на всех производствах, так что количество греющих поверхностей в муфельной печи зависит напрямую от нужд заказчика.

Аксессуары для муфельных печей

В профессиональных муфельных печах конструкция подразумевает продув и быстрое захолаживание с высоких температур. Часто в комплекте с печами идет колпак, который отвечает за вытягивание из воздушной печи всех посторонних примесей, выделяющихся при нагреве материала, например восковки. Так же муфельную печь можно доукомплектовать лещадками разных форм для увеличения полезной площади внутри муфеля.

Лабораторные печи при необходимости можно оборудовать дополнительными термопарами, системой газового контроля потока и системой включения-выключения по заданному времени. Дополнительные электронные устройства позволяют также сохранять температурные кривые для разных режимов отжига и управлять работой печи через компьютер.

Какие нагреватели применяются в муфельных печах?

• Нагревательная проволока из фехрали
• Канальные нагреватели открытого типа
• Канальные нагреватели закрытого типа
• Карбидокремниевые, дисилицидмолибденовые и хромитлантановые нагреватели
• Кварцевые ИК-нагреватели

Виды нагревателей для муфельных печей

Как подобрать нагреватель для муфельной печи?

Чтобы подобрать нагреватель для муфельной печи и не ошибиться нужно отталкиваться от ваших задач и учитывать особенности каждого вида нагревателей.

Нагревательная проволока из фехрали

Самый распространенный вид нагревателей для муфельных печей — фехралевая проволока, навитая на полый керамический стержень. Она подходит для решения большинства задач, проста в эксплуатации, а сгоревший элемент легко заменить на новый. Максимальная температура нагрева одной такой спирали — 110 °C, на более высоких температурах проволока становится хрупкой и деформируется. Поскольку, в отличие от канальных нагревателей, спираль не имеет фиксации в ложе, в момент перегрева может произойти наклон витков друг к другу и случится короткое замыкание. Визуально такая проволока отличается от используемой в канальных нагревателях диаметром и размером витков.

Cпиральный фехралевый нагреватель для муфельной печи

Канальные нагреватели из фехрали и нихрома открытого типа

Канальный нагреватель — это керамическое ложе с желобом, в котором находится греющая проволока из нихрома или фехрали. Такие нагреватели способны нагреть печь до 1100 °C. Они менее долговечны, чем нагреватели закрытого типа, за счет того, что дым и продукты коксования попадают на спираль. Так же открытая спираль насыщается углеродом в процессе отжига некоторых материалов, что может вызвать образование «дуги» и короткое замыкание.

Канальные нагреватели открытого типа для муфельной печи

Канальные нагреватели из фехрали и нихрома закрытого типа

Устроены так же, как нагреватели открытого типа, за исключением того, что нагревательная спираль полностью погружена в керамику и не подлежит отдельной замене. Нагревают муфельную печь до 1000 °C, при повышении температуры выше этого значения в керамической оболочке начинают появляться микротрещины, что ведет к выходу нагревательного элемента из строя. Диапазон излучения канальных нагревателей близок к инфракрасному, так как керамика отсекает уф-лучи — это дает равномерный нагрев всего предмета. Закрытые нагреватели часто используются в ювелирных мастерских — за счет изменения длины волны эмалевые покрытия не выцветают в процессе обжига.

Канальный нагреватель закрытого типа для муфельной печи

Карбидокремниевые, дисилицидмолибденовые и хромитлантановые нагреватели

Карбидокремниевые и дисилицидмолибденовые нагреватели — это группа нагревателей из очень твердых керамических сплавов. Они подходят для высокотемпературных печей постоянного и периодического нагрева. Нагреватели из этих материалов могут поднять температуру в печи до 1900 °C и отличаются очень простым способом монтажа.

Хромитлантановые нагревательные элементы способны нагреть воздух в печи до 1750 °C и подходят только для печей с постоянным нагревом, так как на низких температурах, в том числе в процессе нагрева и остывания муфеля, защитная пленка на таких нагревателях быстро деградирует и сам нагревательный элемент выходит из строя.

Карбидокремниевые нагреватели для муфельной печи

Кварцевые инфракрасные излучатели

Представляют собой сборный нагревательный элемент из трубчатых кварцевых излучателей, зафиксированных в коробе из нержавеющей стали. ИК-нагреватели применяются если вам необходим точечный нагрев определенной области.

Кварцевый ИК-нагреватель для муфельной печи

Расчет мощности нагревателей муфельной печи

Чтобы понять какой мощности печи вам необходимо добиться для поддержания оптимальной для ваших задач температуры — в первую очередь нужно нарисовать проект будущего прибора, чтобы определить объем печи. Для серийных низко- и среднетемпературных муфельных печей существуют нормы соответствия объема камеры и ее мощности. Печи, соответствующие этим нормам, подойдут для решения большинства производственных задач.

После определения необходимой вам мощности можно переходить к подбору нагревателей. На этом этапе важно учитывать необходимую вам скорость и точность нагрева, а также особенности эксплуатации разных видов нагревателей.

Как сделать муфельную печь в домашних условиях?

Собрать муфельную печь в собственной мастерской не составит большого труда для профессионалов, но самый простой вариант для использования в домашних условиях — муфельный тигель для микроволновки. Такие тигли позволяют обжигать небольшие керамические предметы, работать со стеклом и плавить некоторые ювелирные и бижутерные металлы. Изнутри тигли покрыты карбидом кремния и за счет этого преобразуют микроволновое излучение в мощный поток тепловой энергии, направленный исключительно внутрь тигля. Максимальная температура, которой можно достичь таким способом составляет 1700 °C.

Схема устройства муфельной печи

Итоги

В муфельных печах используются нагреватели разнообразных конструкций, выполненные из разных материалов. Выбор нагревателя зависит от размера и предполагаемой мощности печи, и, даже в большей степени, от задач, для решения которых вам понадобилась муфельная печь. Для подбора оптимального вида и количества нагревателей — обратитесь к специалистам ПК «Марион», и мы поможем решить любые технические вызовы.