В муфельной печи производится нагревание различных материалов до заданной температуры. Но такую задачу могут выполнять и другие печи. Особенность муфель печи заключается в использовании муфеля, предохраняющего материал от воздействия топлива и продуктов сгорания. Для выполнения операции в таком агрегате, муфель с порцией металла, как правило, загружается в печь и нагревается до определенной температуры, обеспечивающей проведение того или иного процесса.
На различных предприятиях производится выпуск электрических и газовых муфельных печей, которые осуществляют операции, которые могут производить нагрев в обычной среде, а так же защитной газовой среде, а именно в водородной, гелиевой, азотирующей и т.д. Второй вариант – вакуумная среда. По своим конструктивным особенностям муфельные печи делятся на горшковые, колпаковые, горизонтальные и трубчатые. Конструкционные элементы выполняются из мягких сталей. Элементы, которым необходима защита от огня, изготавливаются из высокоглиноземистых огнеупорных материалов. Электрические нагреватели, как правило, состоят и нихрома, фехраля, лент или стержней.
Муфельные печи являются отличным инструментом для закалки, отжига, отпуска и нормализации металлов. Они способны производить плавку металлов, обжигать керамические изделия, выполнять кремацию, высушивание. Кроме этого, при их помощи проводятся лабораторные аналитические работы, выплавляются и выжигаются восковые фигуры, изготавливаются ювелирные и сувенирные изделия.
Принцип работы муфельной печи
Благодаря наличию муфеля, разогревание заготовок происходит равномерно. Соприкосновение горячих газов с металлом не происходит. Ввиду того, что обрабатываемый материал находится внутри закрытого короба, его обработка занимает больше времени, но качество выполняемой процедуры значительно повышается. На металле не будет иметься окалина, а значит, он будет иметь чистую поверхность.
При помощи вентиляции, которой оснащаются практически все установки, производит отвод вредных веществ, которые могут выделяться при нагревании. Устройства имеют регулятор температуры. Он предназначен для установки определенной температуры и ее регулировки в ходе процесса. В современных муфельных печах используется программирование, благодаря чему можно задать программу, которая выполнить определенную операцию.
В муфельных печах, как и любых других, имеются специальные нагревательные элементы, посредством которых и происходит разогрев металлов. Для того чтобы разогреть в муфеле объект, необходимы достаточно мощные нагреватели. Их может быть несколько, в зависимости от объема внутреннего пространства печи и количества разогреваемых муфелей.
Нагреватели открытого типа обладают более высокой скоростью разогрева. Значительный недостаток установок с нагревателями подобного типа – выделение вредных веществ, которые отрицательно влияют на качество обрабатываемого объекта. В особенности они вызывают коррозию.
В закрытых нагревателях не происходит воздействие внешних факторов. Они могут располагаться в самих муфелях, что позволяет рассчитывать на получение материала высокого качества, не нуждающегося в обработке. Основной недостаток, с которым сталкиваются предприятия, использующие закрытые муфельные нагреватели, это невысокая ремонтопригодность. При поломке нагревателя приходится менять камеру.
Муфель может изготавливаться из различных материалов, которые открывают различные возможности для обработки.
Применение муфельных печей
Керамическая муфельная печь позволяет снижать переход между температурами внутри установки и самого нагревателя. Керамика, используемая в ней, обладает высоким коэффициентом теплопроводности и плотностью, которая позволяет стенкам муфеля на протяжении долгого времени сохранять свои характеристики. Керамика хорошо переносит механическое воздействие. При этом использование скоростного режима нагрева практически невозможно, поскольку керамические стенки муфеля медленнее нагреваются и остывают. Они активно используются в различных сферах промышленности, обладают универсальностью и надежностью.
Другой вариант выполнения муфеля – керамическое волокно. Он не обладает всеми лучшими свойствами керамики или волокна, но при этом позволяет быстро нагреть материал и не требует больших мощностных затрат. Керамическое волокно обладает средней стойкостью к агрессивной среде.
Меньшую популярность имеет волокнистый муфель, поскольку требует повышенного внимания в процессе обработки металлом, подвергается механическому воздействию. Срок действия волокнистого муфеля достаточно ограничен, поскольку на него пагубно действуют вредные вещества, образующиеся при сгорании масла.
В муфельной печи можно производить различные виды термообработки.
При выполнении отжига, металл получает однородную зерненую микроструктуру. Охлаждение металла происходит медленно, что позволяет избежать появлению неравновесных структур. Для того чтобы добиться выделения упрочняющих частиц, необходимо производить нагрев металла, который подвергался отжигу, на низкую температуру.
Закалка металла подразумевает быстрое охлаждение материала. Муфельные печи способны справляться с поставленной задачей, поскольку охлаждение не зависит от типа печи, главное, чтобы установка была продуманна конструктивно, позволяя быстро погружать обрабатываемый объект в холодную жидкость, в качестве которой, как правило, выступает вода.
Муфельная керамическая печь отлично подойдет для проведения в ней отпуска материала. Это происходит благодаря тому, что она может на протяжении долгого времени сохранять необходимую температуру. При отпуске металлов важно, чтобы остывание происходило медленно. Тогда он имеет наилучшие характеристики. Металл приобретает повышенную пластичность, но ухудшается его прочность.
Наиболее популярной процедурой выполняемой в таких печах, является обжиг. При этом в обрабатываемом материале происходят физико-химические процессы, при помощи которых можно добиться увеличения прочности, твердости и химической стойкости. Керамические изделия, которые подвергаются отжигу в муфельной печи, обретают улучшенные характеристики.
В ней может производиться обжиг сырца. Результат процедуры – образование искусственного каменного материала, обладающего улучшенными характеристиками, не позволяющими размывать его водой. Глина, подвергнутая высоким температурам в муфельной печи, становится более надежной.
Муфельная печь используется в лабораториях. При ее помощи производится плавление элементов, из которых необходимо выделить золото или серебро. Данная процедура возможна благодаря тому, что такие элементы, как свинец, легко окисляются при термообработке, а золото и серебро – нет. Кроме этого, в нем можно производить высушивание различных материалов, для удаления из них влаги.
