Муфельные печи — нагревательные установки, предназначаемые для плавки металлов, обжигов керамики и проведения лабораторных исследований. Это самые надежные и доступные по цене печные установки. Их можно использовать не только для обработки изделий в больших объемах, но и в мелких частных компаниях для обработки изделий в небольшом количестве. Также муфельные печи пользуются спросом у тех, для кого работа с керамикой это любимое дело приносящее только удовольствие.
Температура является основным фактором, определяющим, какая печь вам подходит. В первую очередь следует определиться, с какими материалами вы будете работать, требуют он высоких, средних или низких температурных обработок.
К материалам требующих невысоких температур обжига относятся глиняная посуда и стекло, керамогранит может быть предназначен как для печей среднего, так и для высокотемпературного обжига, а фарфор требует самых высоких температурных уровней. Кроме того, важно купить печь, которая превышает максимальную температуру, необходимую для вашей работы. Со временем мощность печи уменьшается, а это означает, что ее способность выдерживать высокую температуру также падает, что нужно учесть на будущее.
Кем бы ни был владелец муфельной печи: профессионал с огромным стажем или новичком в этом деле, у него рано или поздно возникнет проблема точного измерения температуры в муфельной печи. Несмотря на огромный ассортимент различных измерительных приборов, зачастую с его помощью можно определить только, какую максимальную температурную нагрузку способен выдержать тот или иной обрабатываемый материал, а не температуру самой печи. Вот сегодня мы и поговорим о приборах и способах измерения температуры в муфельной печи.
1. Определение накала температуры по цвету черепка
Это самый финансово не затратный способ, но не самый простой. Температуру при данной методике определяют по изменению цвета керамики в печи. Профессионалам сделать это не сложно. На основе богатого опыта керамист сразу определит, до какой степени накалилось изделие, увидев наличие определенного цвета и характерного оттенка. А вот новичкам придется проявить внимательность. Соответствие цвета керамики конкретному температурному диапазону печи вы можете увидеть на примере ниже.
2. Пирометрические конусы (пироскопы)
Пирометрический конус представляет собой керамическую пирамиду небольшого размера. Под воздействием высоких температур пирамидка меняет свои физические характеристики: становится мягкой и бесформенной. Использовать придется несколько конусов, которые рассчитаны на разную температурную нагрузку. Каждый из конусов имеет свой номерок и разрушается при разных термических воздействиях.
Пирамиды выкладывают на специальные подложки, которые не так податливы к плавлению, как керамика. В основном подложки изготавливаются из шамота. Пирамидки устанавливают на глубину не более 4 мм.
Для получения максимально точных данных в печь одновременно выкладывают три разные виды пирамид. Порядок расположения конусов такой: с одной стороны выставляется конус, рассчитанный на воздействие максимально высоких температур, посредине — рассчитанный на рабочую температуру муфельной печи, и третья пирамида, рассчитанная на низкий температурный показатель. Верхушка пирамидки, для которой установленная температура печи оказалась рабочей, в процессе деформации будет наклоняться и достигнет поверхности подложки. Пирамида, для которой температура окажется критической (это та, которая рассчитана на низкий порог термического воздействия) расплавится и полностью «ляжет» на подложку. Третий конус, который способен выдерживать сверхнагрузки может слегка наклониться. Наблюдать за пирамидами можно через специальное смотровое окошко. Когда рабочий конус коснулся подложки, разогрев печи прекращают.
Пирометрические конусы самые применяемые элементы в определение температуры муфельной печи. Но отнести их к высокоточным методам вычисления температуры нельзя. Такой способ более подходит для вычисления, сколько тепла способен поглотить конкретный тип пироскопа.
Например:
Печь разогрета до 1010 °С. Пирамидка №105 не меняет своего положения совсем, но при повышении температуры до 1060°С и, выдержав пирамидку под таким воздействием, короткий промежуток времени ее верхушка начинает расплавляться и «ложиться» на подложку. Температурные характеристики пироскопов близки к термическим свойствам керамики. Из-за этого многие керамисты используют именно этот способ.
3. Температурные кольца
Температурные кольца PTCR являются относительно новым методом применения пироскопов. С их помощью также можно определять количество поглощаемого керамикой тепла. Данный вариант является более точным, чем предыдущий. При повышении температуры кольца уменьшаются в размере, и использование микрометра для определения размеров кольца после обжига даст возможность перевести полученную величину в температурный эквивалент. Точное соответствие диаметров колец и температур PTCR STH и LTH представлены в таблице ниже.
К сожалению, данный метод нецелесообразен, если нужно вычислить температуры непосредственно в процессе работы муфельной печи. Кольца сокращаются в диаметре медленно и что-то понять невооруженным взглядом очень сложно.
4. Пирометр
Благодаря данному устройству замерить температуру в печной установке можно на расстоянии. Направив измерительный прибор на печь через несколько секунд на экране пирометра можно увидеть нужный показатель. Такие устройства довольно дорогие, поэтому используют их в основном на крупных предприятиях.
5. Термопара
Термопару для замера температуры в печи используют довольно давно. При этом и зарекомендовала она себя как надежное измерительное устройство. По сути это два проводка состоящих из разных сплавов, которые соединены между собой с помощью сварки.
Во время замера температуры на концах проводков вырабатывается ток, и чем большей будет температура печи, тем больше мы получим милливольт на выходе. Используя специальные приборы можно с легкостью переводить милливольты в температурный показатель.
Существует огромное количество типов термопар, которые состоят из различных сплавов. Для муфельной печи предназначается термопара типа К. Состоит она из сплава хромель-алюмель и рассчитана на температуру вплоть до 1300 °С. Для работы в высокотемпературной среде рекомендовано использовать термопару с толстой проволокой.
Измерять температуру внутри печи термопарой можно при помощи различных приспособлений. Некоторые из них мы опишем далее.
Мультиметр — доступное устройство измерения в его конструкции сразу продумана функция определения температуры термопарой типа К. В основном этот тип преобразователя сразу продается в наборе с мультиметром. Недостатком является только то, что предложенная в данном варианте ТХА тоненькая и при высоких температурах быстро выходит из строя.
Еще можно использовать термопары типа S в основе которых находятся сплавы платинородия-платины. Они дороже сплавов термопары типа К, но лучше выдерживают высокие температуры, т. к. рассчитаны на 1600 °С и прослужат дольше. По стандарту такая термопара поставляется уже в защитном кожухе.
Термический преобразователь ТПП как и термопару К подсоединяют к электронному преобразовательному устройству. Таким образом, удается легко определить температуру в печи и регулировать ее с помощью пользовательской программы.
Преобразователь ТХА еще один тип измерителя соединяющегося с контролером. Здесь важно, чтобы длина проводков была достаточной. Если изначально проводки короткие, то можно использовать специальные термокомпенсационные провода. При этом важно понимать, что материал удлиняющего провода должен состоять из тех же сплавов, что и материал самого преобразователя. Но, диаметр его должен быть меньшим.
Подключив термопару к контроллеру и подключив их к питанию, вы сразу сможете узнать температуру в муфельной печи. Чтобы еще облегчить работу по обжигу используйте элементы управления и в автоматическом режиме управляйте этим процессом.
На сайте «Технонагрев» вы сможете подобрать самый подходящий вариант термопары и удлиняющие провода. При необходимости обратитесь за консультацией к нашим менеджерам.
Работая с муфельной печью, не забывайте о средствах защиты. Даже когда печь имеет более чем достаточную изоляцию, ее внешняя поверхность может стать достаточно горячей, чтобы серьезно обжечь кого-либо, если прикоснуться к ней незащищенной кожей. Поэтому используйте следующие средства индивидуальной защиты:
Рукавицы или перчатки для печи: их следует носить при работе с любой частью печи (кроме панели управления) во время ее обжига или охлаждения. Даже после отключения питания печь останется горячей в течение нескольких часов. Не открывайте и не трогайте ее до полного охлаждения.
Темные очки. Для наблюдения за отверстиями в печи рекомендуется использовать специальные защитные очки. Они защищают ваши глаза от лучистого тепла. Обычные солнцезащитные очки не подходят для этой цели и могут даже навредить, т.к. не рассчитаны на высокие температуры. Защитные очки могут также позволить вам видеть ваши конусы, если вы их используете, более четко.
