Муфельна піч – це нагрівальний пристрій, усередині якого розташований спеціальний кожух – муфель. Він відокремлює внутрішній робочий простір від топки (нагрівачів). Таким чином, внутрішня камера захищає робочу зону від чадних газів, а деталі, що нагріваються, — від взаємодії з цими газами. Як влаштований муфель і чи виготовляється муфельна піч своїми руками?

Муфельні печі: переваги та недоліки

Муфель захищає зону нагрівання від газів або продуктів випаровування нагрівальних елементів. Це створює умови для термічної обробки деталей, для насичення їхньої поверхні певними елементами (вуглецем, азотом, хромом). Також муфель використовують для переплавлення золота, випалювання виробів із глини.

Крім захисних властивостей, внутрішня камера забезпечує рівномірне розподілення температури по всій робочій зоні. Це створює однакові умови для термічної обробки деталей на піддоні.

Муфельна піч< серийного производства"/>

З недоліків муфелів варто відзначити низьку швидкість нагріву до високих температур, отже, складність швидкісних режимів термічної обробки таких печах. Крім того, розігрів самого муфеля вимагає додаткової витрати енергії, а значить муфельні печі – більш витратні в експлуатації, ніж без муфеля.

Муфельні печі: сфера застосування

Перерахуємо сферу застосування муфельних печей:

1. Металургійне виробництво та дослідження у металургійних лабораторіях. У муфельних печах різного розміру проводять термічну обробку деталей з різних сплавів — загартування та відпал, відпустку та старіння. Також у муфелях проводять насичення поверхні вуглецем, азотом, алюмінієм, кремнієм, іншими елементами (цементування, азотування, ціанування, дифузна металізація – хромування, алітування).

Муфельна піч< на металлургическом производстве"/>

2. Переплавлення золота та кольорових сплавів, при яких неприпустиме насичення сплаву сторонніми домішками. У такій переплавці необхідно обмежити контакт сплаву з продуктами горіння або продуктами окислення нагрівальних елементів.

3. Випалення кераміки – використовується в процесі виробництва керамічних виробів (посуд, скульптурних прикрас з глини). Високотемпературний випал забезпечує міцність керамічної поверхні та її водостійкість.

4. Сушіння електропровідних матеріалів та елементів.

5. Стерилізація інструменту (у медицині).

6. Спалювання (кремація).

Особливості муфельної печі для плавки металів

Як улаштовані муфельні печі: конструкція

Головний конструктивний елемент печі – муфель. В камеру завантажують деталі для термічної обробки (або золото для переплавлення, медичний інструмент для температурної обробки, кераміку для випалу). Муфель роблять із хімічно інертного матеріалу.

Камеру муфеля розташовують усередині печі. При цьому простір між зовнішнім кожухом та внутрішньою камерою заповнюють утеплювачем. Якісна теплоізоляція визначає ККД роботи пристрою, а також його безпеку (обмежує сильне нагрівання кожуха і не допускає можливості обпічся об нього).

Нагрівальні елементи розташовують зовні муфеля або його стінках. Вони нагрівають внутрішню камеру, яка своєю чергою передають тепло робочому простору. Роботою нагрівальних елементів керує регулятор. Він контролює температуру та час нагрівання, весь процес термічної обробки. Рівень автоматичного регулювання впливає ціну нагрівального пристрою. Чим більше регулюючих функцій, тим дорожче піч.

Муфель: конструкція та матеріали

Для виготовлення внутрішньої камери використовуються такі матеріали:

• керамика;
• керамічне волокно;
• корунд;
• вогнетривка (шамотна) цегла.

Вибір матеріалу для виготовлення муфеля визначається умовами роботи та призначенням печі. Наприклад, муфель з вогнетривких волокон використовується для нагрівання в нейтральному середовищі. Корундові камери можна використовувати в хімічних середовищах. А ось керамічний муфель універсальний. Завдяки інертності його використовують для різних завдань (переплавлення, термічної обробки, випалу).

В той самий корпус можна завантажувати муфелі з різних матеріалів (для різних цілей нагрівання та обробки). Таким чином, внутрішня камера є змінним елементом, який може мати вигляд горщика або ковпака, що завантажуватиметься з боку або зверху. Конструктивно муфелі ділять такі групи:

1. Ковпакові (вони завантажуються зверху як ковпака, після нагрівання відокремлюються від пода).
2. Горщикові (також завантажуються зверху, але мають вигляд ємності, від пода не відокремлюються).
3. Прості (садку завантажують із боку печі).

Нагрівальні елементи

Для нагрівання стін внутрішньої камери встановлюють нагрівальні елементи. Як них використовується дріт із термостійкого металу або сплаву. При проходженні струму по дротах вони розігріваються та виділяють тепло. Для збільшення площі віддачі дріт намотують як спіралі.

Також розрізняють відкриті та закриті нагрівачі. Відкриті нагрівачі мають більш високу швидкість нагріву, при поломці легко замінюються новими. Але при цьому швидше окислюються (через нагрівання) і частіше виходять з ладу.

Закриті нагрівачі розміщують усередині стін муфеля. Вони захищені від окислення, тому довговічніші. Недоліки: триваліший нагрів і більша вартість ремонту (у разі поломки необхідна заміна всього муфеля).

Види муфельних печей

Муфельні печі класифікують за кількома ознаками. За способом нагрівання їх ділять:

• электрические;

• газовые.

На вигляд захисної атмосфери:

1. Повітряні (муфель обмежує змішування повітря між робочим простором та нагрівачами).
2. Вакуумні (всередині муфеля створюють розріджений простір – вакуум).
3. Печі зі спеціальною атмосферою — простір усередині муфелю заповнюють спеціальним газом (інертним, азотуючим, відновлюючим та ін.).

Робоча температура всередині печі може змінюватись від +400ºC до 2500ºC. За цією ознакою муфельні печі класифікують на типи:

1. Для помірного нагріву – до 500ºC.
2. Для середніх температур – до 900ºC.
3. Для високих температур – до 1400ºC.
4. Для понад високих температур – до 2000-2500ºC.

На заміткуТемпература нагрівання визначає ціну печі. Чим сильніше нагріває піч, тим вища її вартість. Крім того, ціни муфелів залежать від розмірів та функціонального оснащення (наявності термопар, виду нагрівачів, автоматики).

Муфельна піч своїми руками

У домашніх умовах своїми руками можна зібрати просту конструкцію печі. При цьому муфельна піч «власноруч» працюватиме на електриці. Головний елемент – муфель – можна виготовити з глини або скласти з шамотної цегли.

Для керамічного муфелю роблять заготовку з картону або фанери. Отриманий короб покривають шаром глини завтовшки від 1 см, сушать до затвердіння (3-5 днів) і обпікають у вугільній печі. Температура випалу становить 700-800 ºC. Цього достатньо для скління глиняної структури та отримання міцної внутрішньої камери.

Муфельна піч< своими руками"/>

Отриманий керамічний муфель обмотують дротом (ніхромовим або фехралевим, діаметром 1 мм) – вона працюватиме як нагрівальний елемент. Для того, щоб закріпити дріт на кожусі, його покривають другим шаром глини (який також сушать і обпалюють у вугільній печі). Кінці дроту подальшого підключення до електромережі відставляють відкритими.

Для складання шамотного муфеля в кожній цеглині роблять канавки (для розташування нагрівальних спіралей). Після складання цегли в канавках розташовують спіральний дріт. Для закріплення у канавках спіраль обмазують глиною або зміцнюють дротом.

Готову внутрішню камеру розміщують у металевому корпусі. Його зварюють із листів сталі товщиною 2 мм і більше. У корпусі залишають отвори для приєднання до нагрівального дроту.

Всередину кожуха поміщають готовий муфель, приєднують контакти та роблять теплоізоляцію. Як ізолюючий матеріал використовують базальтову вату або азбестову крихту (азбест – більш шкідливий варіант, при його нагріванні виділяються канцерогени).

На заміткуТака муфельна піч своїми руками дозволяє випікати вироби з кераміки. Для металургійного відпалу чи переплавлення кольорових сплавів необхідна піч промислового виробництва.

Самостійне виготовлення муфельної печі

Печі СНОЛ: ціни та моделі

Виробник електропечей СНОЛ (SNOL) пропонує різні нагрівальні печі та камери. Муфельні варіанти СНОЛ – це лабораторні електропечі для термічної обробки деталей у повітряному середовищі. Вони оснащені електричними спіральними нагрівачами та прямокутною внутрішньою камерою. Сфера застосування печей СНОЛ: термічна та хіміко-термічна обробка, нагрівання зразків, прожарювання.

Модельний ряд СНОЛ надає печі з різними робочими температурами та різним об’ємом робочого простору. Робочі температури СНОЛ становлять 100-1300 ºC. У моделях на замовлення робочі температури можуть бути вищими — до 1600ºC. Об’єм робочих камер – 3, 6 або 10 л. Використовуються напівзакриті та закриті нагрівачі. У модифікаціях з об’ємом робочої камери 3 та 6 л нагрівачі розташовані з трьох сторін. У модифікаціях з камерою 10 л – нагрівачі з чотирьох сторін внутрішньої камери.

Матеріал муфеля – кераміка або волокно. Є моделі СНОЛ, в яких внутрішня камера виготовлена з нержавіючої сталі, з цегли. Модульна конструкція печі дозволяє при необхідності швидко і легко замінити будь-який елемент.

Якість і надійність роботи нагрівальних пристроїв СНОЛ забезпечують японські терморегулятори, що програмуються, фехралеві нагрівачі.

Ціни на печі СНОЛ – демократичні.

Муфельна піч — пристрій, необхідний роботи металургійної лабораторії. Воно також затребуване в ювелірній справі та керамічному виробництві, що використовується в медицині (для обробки інструменту). Конструкція відрізняється простотою. Для відпалу керамічних виробів муфель можна зробити своїми руками. Для найбільш відповідальних видів хіміко-термічної обробки краще придбати піч заводського виробництва. Це гарантуватиме її якість та безпеку.

Опис роботи муфельної печі Snol-7.2/1100