Муфельная печь: назначение, устройство, применение, изготовление

Что такое муфельная печь, хорошо знают люди, профессия которых требует исследований или выполнения другой работы, сопряженной с нагреванием, обжигом или прокалкой всевозможных материалов. Они используют это оборудование в лабораториях (медицинских, фармацевтических, химических, пищевых), в учебных и медицинских учреждениях. Конечно, наша статья предназначена не им, а тем, кто только планирует в будущем заниматься подобной деятельностью, кто с удовольствием расширяет свой кругозор, кому поручено приобретение лабораторных электропечей у компании Спектраналит.

У нас вы можете приобрести муфельные печи, характеристики которых позволяют использовать их в любых лабораторных исследованиях, во многих сферах человеческой деятельности

Муфельная электрическая печь – что это такое

Муфельная печь – это оборудование, которое позволяет создавать оптимальные условия для лабораторных исследований и производственных процессов, связанных с нагреванием материалов и изделий. Абсолютное большинство этих агрегатов работает от электричества. Чтобы Электропечи оптимально соответствовали своему назначению, их изготавливают из качественных материалов.

При работе с муфельными печами необходимо четко придерживаться правил техники безопасности

История возникновения муфельных печей

Муфельные печи впервые были применены во Франции. Их появление связано с именем известного каретного мастера Жанто, семейство которого сооружало экипажи для королевского двора и знатных вельмож. Им была изобретена рулевая трапеция в конце 17 — начале 18 вв., но испытания ее все время срывались из-за поломки опытных осей. Ситуация изменилась в лучшую сторону, когда к мастеру пожаловал русский дворянин, желавший заказать знаменитому европейскому каретнику изготовление роскошного экипажа. Он должен был стать подарком Петра Первого хану из Бухары.

Попробовав ось на прочность, этот заказчик рассказал Жанто, как ее улучшить. Сначала нужно было выполнить цементирование в муфеле, изготовленном из материала, в состав которого входят истолченные в порошок рога крупного скота. И только после этого осуществлять закалку. Такая технология обработки позволяла стали оставаться внутри вязкой, а снаружи – иметь твердую каленую корку.

Муфельная печь, сконструированная французским мастером, называлась системой сооружения осей

Сферы, где применяются муфельные печи

Во многих сферах используется муфельная печь, применение ее достаточно широко. Прибор необходим для термической обработки, а также хранения разнообразных образцов и материалов в определенных температурных условиях.

Разберемся, для чего нужна муфельная печь, оборудование используется для:

• Закалки, отпуска, плавки и прочих операций с металлами.
• Термического обжига керамики.
• Озоления и кремации.
• Высушивания всевозможных веществ.
• Аналитических исследований.
• Выращивания монокристаллов.
• Производства ювелирных изделий и сувениров.

Муфельные печи применяют при работе со стоматологическими материалами, драгоценными металлами и прочими типами материалов

Основные разновидности муфельных печей

Все виды муфельной печи условно разделить по таким признакам как:

• Назначение (промышленные, лабораторные, ювелирные, учебные).
• Вид конструкции (горизонтальная и вертикальная загрузка, трубчатые печи).
• Среда обработки (воздушная, газовая, вакуумная).
• Вес (от 18 кг).
• Объем рабочей камеры (от 3 л).
• Степень нагрева (умеренная, средняя, высокотемпературная).

Если же рассматривать подробнее муфельную печь и что это такое, то модели можно разбить по типу нагрева на электрические и газовые.

Муфельные печи по назначению бывают лабораторными и учебными, промышленными, ювелирными и т.д.

Преимущества и недостатки муфельных электропечей

Что такое муфельная печь – это нагревательная техника, имеющая широкий диапазон рабочих температур и обеспечивающая точность их регулировки. Кроме удобства загрузки и выгрузки обрабатываемых материалов, среди преимуществ теплообразующих приборов можно выделить:

• Равномерность прогревания материалов без перепадов температурных показателей.
• Скорость остывания образцов после термообработки, для перехода к следующим производственным этапам.

Герметичность закрывания дверей позволяет минимизировать потери тепла и увеличить эффективность

Но муфельная печь, назначение которой заключается в воздействии высокими температурами на поверхности, имеет и ряд особенностей, которые некоторые пользователи считают недостатками. К ним относят:

• Невозможность использовать технику при температурах выше 1300° С.
• Относительно невысокая термостойкость муфеля, определяющая количество выдерживаемых теплосмен (нагрев-охлаждение).
• Необходимость дополнительной электроэнергии для разогрева самого муфеля.

Муфельные печи характеризуются значительной тепловой инерционностью, которая в разных случаях рассматривается как плюс или минус оборудования

Инструкция по охране труда при работе с муфельной электропечью

1.1. К самостоятельной работе с муфельной электропечью допускают­ся лица в возрасте не моложе 18 лет, прошедшие соответствующую подготовку, инструктаж по охране труда, медицинский осмотр и не имеющие противопоказаний по состоянию здоровья. 1.2. Работающие должны соблюдать правила внутреннего трудового рас­порядка, установленные режимы труда и отдыха. 1.3. При работе с муфельной электропечью возможно воздействие на работающих следующих опасных и вредных производственных факторов: ожоги тела и глаз расплавленным металлом или шлаком; отравление токсичными газами при отсутствии вентиляции; поражение электрическим током при отсутствии заземления корпу­са муфельной электропечи. 1.4. При работе с муфельной электропечью должна использоваться сле­дующая спецодежда и средства индивидуальной защиты: халат хлопчато­бумажный или фартук с нарукавниками, берет, рукавицы брезентовые , защитные очки. 1.5. В помещении для работы с муфельной электропечью должна быть медицинская аптечка с набором необходимых медикаментов и перевязочных средств. 1.6. Работающие обязаны соблюдать правила пожарной безопасности, знать места расположения первичных средств пожаротушения. Помеще­ние для работы с муфельной электропечью должно быть обеспечено пер­вичными средствами пожаротушения: огнетушителем, ящиком с песком, емкостью с водой. 1.7. При несчастном случае пострадавший или очевидец несчастного случая обязан немедленно сообщить администрации учреждения. При не­исправности оборудования прекратить работу и сообщить об этом адми­нистрации предприятия. 1.8. В процессе работы соблюдать правила ношения спецодежды-пользования средствами индивидуальной и коллективной зашиты, соблю­дать правила личной гигиены, содержать в чистоте рабочее место. 1.9. Лица, допустившие невыполнение или нарушение инструкции по охране труда, привлекаются к дисциплинарной ответственности в соот­ветствии с правилами внутреннего трудового распорядка и, при необходимости, подвергаются внеочередной проверке знаний норм и правил охраны труда.
2. Требования охраны труда перед началом работы

3. Требования охраны труда во время работы

3.1. Не заполнять ковш доверху металлом. 3.2. При контроле плавления металла в печи пользоваться специальны­ми очками или смотровым стеклом. 3.3. При вынимании ковша из печи стоять на безопасном расстоянии от расплавленного металла, переносить ковш с расплавленным металлом осторожно, не расплескивая жидкий металл. 3.4. Стоять возможно дальше от заливаемой или только что залитой рас­плавленным металлом формы.. 3.5. Не допускать ударов по ковшу с расплавленным металлом. 3.6. Не оставлять металл на дне ковша, не ставить ковш на сырое место. 3.7. Шлак и остатки металла счищать только сухими и подогретыми счищалками. 3.8. Не вводить в ковш с расплавленными материалами холодные ма­териалы. 3.9. Случайно пролитый расплавленный металл убирать немедленно.

4. Требования охраны труда в аварийных ситуациях

5. Требования охраны труда по окончании работы

5.1. Отключить муфельную электропечь от сети и после ее остывания привести в порядок рабочее место. 5.2. Провести влажную уборку помещения и выключить вытяжную вентиляцию. 5.3. Снять спецодежду и тщательно вымыть руки с мылом.

Как устроена электрическая муфельная печь

Рабочей емкостью электрической муфельной печи является так называемый муфель. Это керамический или волоконный резервуар полуцилиндрической формы, нагреватели в котором встроены в стенки, т.е. являются внутренними или закрытыми. Существуют электропечи для керамики и фарфора со стационарными муфелями, а также такие, что оснащены стационарной нагревательной камерой и сменным муфелем. В любом случае, при закрытых нагревательных элементах обрабатываемые материалы и предметы защищены от прямого излучения нагревателей. А те, в свою очередь, – от воздействия агрессивных паров и летучих веществ, выделяемых при нагреве.

Устройство муфельной печи

Из чего состоит конструкция муфельной электропечи

Муфельная электропечь представляет собой устройство, состоящее из нескольких элементов:

• Рабочей камеры. В ней происходит нагревание разных веществ и предметов.
• Корпуса. Выполняет защитную и теплоизолирующую функции.
• Нагревательных элементов. Обеспечивают выполнение термических операций.

Проволока или ленты расположены в камере, они могут быть частично или полностью открытыми или же – абсолютно закрытыми.

Принцип работы муфельной печи

Рассматривая муфельную печь, ее устройство и принцип работы, можно сказать, что за прошедшие века оборудование прошло множество трансформаций и видоизменилось. Только суть его функционирования осталась неизменной. Детали или вещества, помещенные в муфель, изолируются от внешней среды и равномерно нагреваются со всех сторон.

Вредные вещества, которые могут выделять образцы в процессе нагрева, выводятся при помощи системы вентиляции. Кроме того, в печах предусмотрена естественная или принудительная конвекция

Нагревательные элементы муфельных электропечей

Как видно на многих фото, муфельная печь выполняет термообработку благодаря нагревателям. Они могут быть разной формы и размеров. В зависимости от этих показателей может потребоваться разное количество рабочих элементов. Располагаются они по всему периметру загрузочного блока, при этом могут отличаться:

• Конструкцией (трубчатые, ленточные, спиральные и т.д).
• Материалами изготовления (нихром, фехраль, вольфрам, хромит и т.д).
• Способом обустройства (закрытые, открытые).

Самая распространенная форма нагревателей – спираль, созданная из проволоки с отменными показателями термостойкости и сопротивления

Система управления муфельной электропечью

Современная муфельная печь – устройство, которое дает возможность обрабатывать различные материалы, удобно в обращении благодаря модулям управления. Сегодня механические, аналоговые модели используются все реже, на смену им пришли электронные и программируемые терморегуляторы. С их помощью можно быстро и четко:

• Задавать любые термические значения.
• Выставлять градиенты и время включений.
• Контролировать текущие тепловые показатели.
• Проводить термообработку с высокой точностью.
• Устанавливать время и температурные отметки нагрева.
• Определять период выдержки и время охлаждения и т.д.

Современные модули позволяют программировать даже сложные рабочие циклы оборудования

Конструкция и принцип работы

Между внешним кожухом и рабочей камерой теплоизолирующий материал
Печка муфельная имеет внутри рабочую камеру. Пространство между ней и наружным кожухом наполнено теплоизолирующим материалом. Его качество влияет на эффективность работы печки и делает ее использование безопасным: кожух не перегревается, вследствие чего мастеру труднее обжечься. Муфель изготавливают из веществ, характеризующихся химической инертностью. В его камеру помещаются инструменты и изделия, подлежащие обработке.

Нагревательные элементы помещаются в стенках кожуха либо вне его, а их функционирование (температура и длительность действия) контролируется блоком регулировки. Принцип работы основан на передаче тепла от нагретой внутренней камеры зоне, где находятся обрабатываемые детали.

Кожух является сменной деталью: в печной корпус можно монтировать разные муфели для тех или иных типов операций. Они различаются между собой формой и типом загрузки:

• муфели, имеющие вид колпачка, устанавливаются в печь сверху;
• простые муфели загружаются сбоку;
• установка кожуха, выполненного в виде емкости, производится сверху (после нагревания его не отделяют от пода, в отличие от колпачкового варианта).

Материал муфеля зависит от того, для работы в каких условиях он предназначен. Изделия из корунда подходят для эксплуатации в химической среде, из огнеупорных волокон – в нейтральной. Конструкции из керамики инертны, поэтому их применяют в любых условиях и для разных процессов: плавления, обжига и других.

Купить муфельную печь или сделать ее самостоятельно

Разобраться, как пользоваться муфельной печью, вполне возможно самостоятельно, а вот как изготовить данный прибор – понять не совсем просто. Рассмотрев даже неполный перечень необходимых исходных материалов и схематическое описание процесса сооружения дает понять, что самостоятельное изготовление муфельных печей – дело достаточно сложное. Рынок же предлагает большой выбор самых разных их моделей, что позволяет найти лучший вариант.

Что значит муфельная печь, выполненная в строгом соответствии с технологическими требованиями, знают работники лабораторий, цехов и мастерских – оборудование не только ускоряет множество процессов, но и позволяет выполнять их с предельной точностью.

Изготовление муфельной печки в домашних условиях

Как сделать муфельную печь своими руками

Независимо от того, по какой схеме изготавливается муфельная печь, конструкция прибора будет состоять из следующих элементов:

• Муфель. Делать его самому лучше и не пытаться, т.к. нужна керамика с высокой теплопроводностью, которую могут обеспечить лишь присадки из редких металлов. Выйти из положения поможет приобретение готовой керамической посуды в магазине лабораторного оборудования.
• Огнеупор. В качестве первого слоя можно положить асбестовые плиты и волокно, а также шамотный кирпич, что по стоимости будет дешевле всего. Для связки лучше взять огнеупорную смесь для кладки.
• Корпус. Многие «самодельщики» используют старые холодильники, которые обязательно укрепляют, особенно дно. Это можно сделать с помощью обварки стальным прямоугольным уголком.
• Нагревательный элемент. Есть готовые спирали, но при желании можно намотать их самостоятельно из нихромовой или фехралевой проволоки.

Для надежной облицовки корпуса применяется базальтовая вата

Инструменты и материалы для изготовления муфельной печи

Применение муфельной печи актуально в различных сферах. В зависимости от условий эксплуатации и типа обрабатываемых образцов, для производства оборудования применяются:

• Конструкционные стали. Они используются для изготовления корпуса (кожухи), опоры, дверцы и некоторых других элементов.
• Высокоглиноземистые материалы и огнеупорное волокно. Их применяют для сооружения рабочих камер – муфелей.
• Нихром, фехраль, вольфрам, молибден, тантал. Эти и другие материалы служат основой для нагревательных элементов муфельной печи.
• Волокнистые прессованные блоки. Они составляют высокоэффективную термоизоляционную оболочку (футеровку).

Обязательное условие для используемых материалов – экологичность, жаростойкость и ударопрочность

В качестве инструментов для создания муфельной электро печи применяют:

• Дрель и набор сверл.
• Болгарку, отрезные и шлифовальные круги.
• Сварочный аппарат, электроды, струбцины и магнитные уголки.
• Ножовку.
• Шуруповерт.
• Рулетку, металлическую линейку и строительный угольник.

Для конструирования муфельной печи понадобятся приспособления по работе с металлом и деревом

Пошаговый процесс изготовления муфельной печи

Прежде чем приступить к конструированию, подготовьте чертеж муфельной печи, все данные в котором будут выведены при помощи формул и точных вычислений. Убедитесь, что у вас имеются все необходимые комплектующие и приспособления. После подготовки составных частей начинают их подгонку, среди многочисленных этапов которой:

• Укладка кирпичей на дно и стенки будущей муфельной печи.
• Уплотнение двери, которое можно осуществить с помощью силикона, а иногда создают винтовое запирающее устройство.
• Прокладка нагревательной спирали и т.д.

При выборе оптимального объема рабочей камеры учитывайте размер объектов, которые будут обрабатываться

Инструкция по охране труда при работе с муфельной электропечью

1.1. К самостоятельной работе с муфельной электропечью допускают­ся лица в возрасте не моложе 18 лет, прошедшие соответствующую под. готовку, инструктаж по охране труда, медицинский осмотр и не имеющие противопоказаний по состоянию здоровья. К работе с муфельной электропечью учащиеся не допускаются. 1.2. Работающие должны соблюдать правила внутреннего трудового рас­порядка, установленные режимы труда и отдыха. 1.3. При работе с муфельной электропечью возможно воздействие на работающих следующих опасных и вредных производственных факторов: ожоги тела и глаз расплавленным металлом или шлаком; отравление токсичными газами при отсутствии вентиляции; поражение электрическим током при отсутствии заземления корпу­са муфельной электропечи. 1.4. При работе с муфельной электропечью должна использоваться сле­дующая спецодежда и средства индивидуальной защиты: халат хлопчато­бумажный или фартук с нарукавниками, берет, рукавицы брезентовые , защитные очки. 1.5. В помещении для работы с муфельной электропечью должна быть медаптечка с набором необходимых медикаментов и перевязочных средств. 1.6. Работающие обязаны соблюдать правила пожарной безопасности, знать места расположения первичных средств пожаротушения. Помеще­ние для работы с муфельной электропечью должно быть обеспечено пер­вичными средствами пожаротушения: огнетушителем, ящиком с песком, емкостью с водой. 1.7. При несчастном случае пострадавший или очевидец несчастного случая обязан немедленно сообщить администрации учреждения. При не­исправности оборудования прекратить работу и сообщить об этом адми­нистрации учреждения. 1.8. В процессе работы соблюдать правила ношения спецодежды-пользования средствами индивидуальной и коллективной зашиты, соблю­дать правила личной гигиены, содержать в чистоте рабочее место. 1.9. Лица, допустившие невыполнение или нарушение инструкции по охране труда, привлекаются к дисциплинарной ответственности в соот­ветствии с правилами внутреннего трудового распорядка и, при необходимости, подвергаются внеочередной проверке знаний норм и правил охраны труда.

2. Требования безопасности перед началом работы

3. Требования безопасности во время работы

3.1. Не заполнять ковш доверху металлом. 3.2. При контроле плавления металла в печи пользоваться специальны­ми очками или смотровым стеклом. 3.3. При вынимании ковша из печи стоять на безопасном расстоянии от расплавленного металла, переносить ковш с расплавленным металлом осторожно, не расплескивая жидкий металл. 3.4. Стоять возможно дальше от заливаемой или только что залитой рас­плавленным металлом формы.. 3.5. Не допускать ударов по ковшу с расплавленным металлом. 3.6. Не оставлять металл на дне ковша, не ставить ковш на сырое место. 3.7. Шлак и остатки металла счищать только сухими и подогретыми счищалками. 3.8. Не вводить в ковш с расплавленными материалами холодные ма­териалы. 3.9. Случайно пролитый расплавленный металл убирать немедленно.

4. Требования безопасности в аварийных ситуациях

5. Требования безопасности по окончании работы

5.1. Отключить муфельную электропечь от сети и после ее остывания привести в порядок рабочее место. 5.2. Провести влажную уборку помещения и выключить вытяжную вентиляцию. 5.3. Снять спецодежду и тщательно вымыть руки с мылом.

Основные расчеты для изготовления муфельных печей

Исходя из того, для чего предназначена печь муфельная выбираются и ее оптимальные характеристики, и возможности. Чтобы работа агрегата была продуктивной и безопасной, нужно провести множество расчетов. Потребуется определить:

Параметры электрического нагревателя электропечи муфельной

Как выглядит муфельная печь – камера с дверью, внутри которой находится нагреватель. От того, правильно ли вы подберете составляющие, зависит, будет ли функционировать агрегат. Среди прочего стоит уделить внимание не только предполагаемой мощности нагревателя, но и его:

• Материалам изготовления.
• Размещению.
• Конструкции.

Нужно определить сечение и длину проволоки, которая будет применена для создания нагревателя. Например, минимальный диаметр для спиралей из:

• Нихрома – (7÷10) × d.
• Фехрали – (4÷6) × d.

Все расчеты нужно тщательно проверять, чтобы не допустить быстрого сгорания нагревателей и пожароопасных ситуаций

2. Мощность и силу тока муфельной печи

Чтобы муфельная печь, описание функционирования которой можно найти на разных тематических форумах, выполняла все поставленные задачи, необходимо высчитать:

• Мощность. Найти оптимальный показатель можно исходя из объема печи. В таблице ниже представлены рекомендованные соотношения показателей.

• Сила тока. Для расчета используется формула: P÷U, где P – мощность, U – напряжение.

Объем камеры измеряется в литрах, тогда как удельная мощность ваттах

Оптимальную длину проволоки электропечи муфельной

Учитывая, для чего используется муфельная печь, необходимо правильно подобрать размер проволоки. Имея значение её общего и удельного сопротивления, используемой в качестве нагревательных спиралей, можно найти длину проводника.

Сопротивление нагревательного элемента (R), определяется по формуле U÷I, где U – напряжение, I – сила тока.

Мощность тока влияет на выбор сечения проволоки – если используются комплектующие с недостаточными возможностями, слишком большой ток быстро их перегреет, расплавит или вызовет перегорание

Удельную поверхностную мощность муфельной электропечи

Некоторые модели печи муфельной могут вырабатывать разное количество тепловой мощности. Проводник образует определенное число энергии на всей своей площади. Можно определить, каким должен быть этот показатель, чтобы поверхность не утратила эксплуатационных и механических свойств. Превышать допустимое значение не рекомендуется, иначе спираль быстро выйдет из строя. Чтобы избежать этого необходимо сделать просчет с проволокой большего диаметра или увеличить длину нагревательного элемента.

Вычисляется показатель βдоп по формуле: βэф × α, где βэф – эффективная удельная поверхностная мощность, α – коэффициент эффективности теплового излучения спирали.

На пересечении столбцов и строк образуется значение βэф

Как видите, устройство, и работа муфельной печи представляют собой сложную систему. Подробнее о возможностях оборудования можно узнать у специалистов . Звоните, мы подберем для вас оптимальный тип электропечей для любых целей!

Электропечь – ОТ при работе с муфельной электропечью

Соблюдение правил эксплуатации муфельной электропечи и норм поведения оператора, работающего с ней, сделает использование агрегата более эффективным и безопасным.

Общие правила по охране труда (ОТ)

К самостоятельному использованию муфельных электропечей могут быть допущены лица:

• Возрастом от 18 лет, не имеющие медицинских противопоказаний.
• Имеющие профподготовку и прослушавшие инструктаж по ОТ.
• Соблюдающие требования пожарной безопасности и распорядок конкретного предприятия или лаборатории.
• Использующие спецодежду.

Помещение, в котором находится муфельная электропечь, обязательно оснащается первичными средствами пожаротушения и медаптечкой.

Требования ОТ до начала работы

Работник, собирающийся использовать агрегат, обязан:

• Надеть защитную одежду, волосы спрятать под беретом или косынкой.
• Подготовить рабочее место, необходимые инструменты и материалы.
• Проверить надежность заземления.
• Убедиться в исправности муфельной электропечи.
• Включить систему вытяжной вентиляции.

ОТ во время работы

При эксплуатации термального оборудования следует:

• Быть предельно дисциплинированным, передвигаться по помещению спокойно, не задевая столы и аппаратуру на них установленную.
• Не заполнять рабочую емкость муфельных электропечей обрабатываемыми материалами или веществами доверху.
• Для контроля процесса использовать смотровое стекло.
• Вынимая садки из муфельных электропечей, встать на безопасном расстоянии.
• Перемещать поддоны с расплавленными или сожженными материалами очень осторожно.
• Случайно просыпанные или разлитые вещества убирать немедленно.

ОТ по окончании работы

Выключив электропитание агрегата, нужно:

• Дождаться его полного остывания и прибрать рабочее место.
• Сделать влажную уборку.
• Отключить вытяжку.
• Снять спецодежду и вымыть руки.

ОТ в аварийных ситуациях

Лица, которые допустили нарушение правил данной инструкции, подвергаются внеочередной аттестации по ОТ и несут дисциплинарную ответственность.

Но привести к нештатным ситуациям может и сама муфельная печь, если она была изготовлена из некачественного материала без соблюдений требований технологии. Отдав предпочтение электропечам SNOL, вы получаете надежную технику от известного производителя. Эти агрегаты характеризуются высокой степенью безопасности.

Заказывайте у нас муфельные электропечи SNOL, заслужившие одобрение пользователей многих европейских стран.