Лабораторные печи — виды и назначение

Лабораторная печь – тип нагревательного прибора, без которого невозможно провести испытание или опыты. Этот вид оборудования выпускается разным по форме и конструкции. Для выбора оптимального варианта потребуется знание основных характеристик

Что такое лабораторная печь?

Лабораторные печи – техника, незаменимая в промышленности. Используется в любом виде производства. Предназначены для нагревания деталей до определенной температуры, прокалки, обжига, закаливания, расплавления металлов и сплавов. Применяются и для закаливания глиняных изделий.

Работают на газу или электричестве. Температура нагрева — от 400⁰ до 1800⁰. Рабочие камеры на моделях выполняются с объемом 3,5 – 120 литров, выбор зависит от условий работы оборудования.

Производятся с возможностью установки в напольном или настольном варианте. Высокотемпературная лабораторная печь предназначена для синтезирования дорогостоящих керамических изделий и выплавления стекла.

Оборудование изготавливают с использованием специальных волокнистых материалов, способных обеспечить быстрый разогрев и остывание деталей. Корпуса агрегатов для лабораторий производят из нержавеющей стали. Разные модели производятся с учетом вертикальных или горизонтальных условий загрузки. Колпаковые, трубчатые, муфельные – без такого оборудования не обходится не только промышленные лаборатории, но и учебные мастерские в специализированных ВУЗах.

Виды лабораторных печей

Разберем подробно основные виды оборудования.

Муфельная

Высокотемпературные лабораторные печи используются в небольших мастерских, учебных классах, для производства мелких, пробных партий керамики или стеклянных изделий. На таких агрегатах возможно проведение лабораторных исследований физических свойств и химического состава различных материалов. Оборудование успешно работает в различных отраслях:

• черная и цветная металлургия;
• производство материалов для проведения строительных и отделочных работ;
• научные физические или химические исследования;
• медицина и стоматология;
• пищевая промышленность.

Цена зависит от комплектации и габаритов рабочей зоны.

Детали могут разогреваться до максимальной температуры в 1750⁰. Популярные, стандартные габариты рабочего отсека для учебных целей – 100/100/100 мм.

Стоматологическая отрасль – здесь муфельные печи используются для производства зубных протезов, обжига керамических изделий, просушки/прогрева материалов/инструментов.

В промышленности минимальный размер рабочей камеры — 200/200/200 мм.

Трубчатая

Нагреватели для лабораторных печей такой конструкции изготавливаются для установки в корпусе печи керамической, стеклянной или металлической трубы. Если печь используется без таких деталей, отверстия для их установки закрываются заглушками из жаростойких материалов. Основные разогревающие устройства располагаются в параллельной плоскости с осью камеры нагрева.

Конструкция позволяет равномерно и быстро набирать заданную температуру в устройстве. Обеспечив несколько разных зон разогрева, можно одновременно разогревать несколько изделий и точно контролировать температуру.

При использовании традиционного гальванического способа термообработки деталей, они нагревались неравномерно, что вызывало деформирование изделий и образцов. Детали становились хрупкими, но прочными из-за закаливания и образования разнозернистых структур. Изделия требовалось дополнительно зачищать от химических элементов и проводить дополнительную обработку.

Избежать таких неудобств позволил нагрев изделий в вакууме. Температура набирается за несколько этапов. После достижения промежуточного значения детали находятся в таких условиях несколько часов. Затем температуру увеличивают и так доводят до заданной.

Детали с разной толщиной стенок требуется разогревать за 4-5 этапов,  для обработки низколегированных сталей используется 2 промежуточных этапа. Если в отсеке расположены мелкие детали или изделия с размерами от 20 мм, сразу  устанавливают заданную температуру нагрева.

Для равномерного закаливания и быстрого остывания деталей после обжига, труба с деталями обдувается сжатым воздухом. На некоторых моделях предусмотрено заполнение инертными газами или азотом. Для управления работой устанавливается автоматическая система, которая позволяет точно запрограммировать и контролировать все этапы обработки.

Тигельная

Руднотермическая печь – состоит из слоя теплоизоляционного материала, корпуса, крышки, нагревательных элементов, тигля с носиком для удобства разлива расплава.

Тигель для плавления металла – основной элемент такого вида агрегатов. От качества детали зависит долговечность работы прибора.

Изготавливается из материалов, не подверженным высокой температуре и воздействию электромагнитного поля, с помощью которого производится разогрев и расплавление металлов и других материалов.

Тигль на должен подвергаться воздействию агрессивной среды. Уровень электропроводности детали должен быть минимальным и сохраняться даже при разогреве до максимальной температуры в 1700⁰. К достоинствам такого оборудования относится несколько пунктов:

• не используются дополнительные нагревательные элементы. Материал нагревается непосредственно в тигле;
• отсутствует возможность местного перегревания материалов на небольшом участке тигля. Это обусловлено интенсивной циркуляцией расплавленного вещества и обеспечения расплавления мелких частей материала;
• в таких устройствах возможно создание условий для параллельного окисления, восстановления при различном давлении;
• высокий уровень производительности оборудования. При работе на средних частотах повышается уровень удельной мощности приборов;
• конструкция тигля позволяет удобно и без остатка сливать расплав;
• в таких печах можно быстро перестраивать оборудование для работы с другим сплавом или металлом;
• простота конструкции облегчает обслуживание, ремонт и настройку печей;
• оборудование не выделяет большого количества отработанных газов, вредных для здоровья человека.

Среди недостатков выделим низкий уровень разогрева шлаков, резкие колебания температуры во время полного сливания расплава.

Термостаты

Сушильная лабораторная печь – прибор, который используется для различных научных целей. Применяется в медицине для изучения вирусов и проведения бактериологических исследований. Микробиология, медицинская биохимия – это только несколько областей, где работают термостаты. Оборудование работает надежно, стабильно, позволяет получать точные научные данные.

Специализация термостатов – поддержание заданной температуры в рабочей камере на всем протяжении экспериментов. Это достигается надежной изоляцией рабочей камеры от окружающей среды.

Изготавливается в форме небольшого шкафа с двойной стенкой. В пространство между стенками закачивается воздух или заливается вода.

Промышленность выпускает 2 основных типа приборов:

• суховоздушный прибор удобен для лабораторий. Оснащается микропроцессорным устройством для автоматизированного управления работой. В корпус вмонтированы предохранители, размыкающие сеть при возникновении аварийных ситуаций. Все модели этого вида термостатов оснащаются мощными вентиляторами, равномерно распределяющие нагретый воздух по всему пространству рабочей камеры. Корпус изготавливается из нержавейки;
• Электрические термостаты выпускаются со стеклянной дверцей и подсветкой для контроля за процессом испытаний или опытов. Автоматическая система управления работой прибора исключает возникновение аварийных ситуаций и поломку механизма термостата.

Вакуумная

Лабораторная вакуумная печь предназначено для термической обработки металлов и сплавов. С ее помощью проводят:

• закалки деталей газом;
• отпускания металла;
• карборизацию изделий;
• закаливание металлов и сплавов с помощью воды;
• пайки деталей из алюминия;
• диффузорную сварку металлов и сплавов.

Оборудование для термообработки включает вакуумную печь для закалки изделий газом, для отжига, для отпуска, для карборизации, закалки водой, пайки с загрузкой снизу, алюминиевой пайки, для диффузионной сварки и др.

Достоинства вакуумной печи:

• сокращается время каждого цикла обработки деталей из-за внешнего устройства быстрого охлаждения;
• возможность проведения карбонизиции при разных уровнях давления в рабочей камере;
• вакуумные печи оснащены особой камерой, в которой обеспечена герметичная, не допускающая загрязнения материалов атмосфера;
• предусмотрена функция удаления смолы, зольных отложений, частиц пыли, органических веществ;
• созданы условия для непрерывной загрузки и выгрузки деталей без прерывания процесса и охлаждения печи. Такая возможность позволяет экономить электроэнергию и сокращать рабочие циклы.

Индукционная

Устройства используются для расплавления небольшого количества материала. Сплавы и различные виды и сорта металлов: для исследования и работы оптимальный вариант. Индукционная печь оснащенная тиглем.

Они обеспечивают быстрый уровень нагрева деталей, вещества расплава перемешиваются с помощью электромагнитных полей. Такая работа позволяет уменьшить негативное воздействие кислорода на расплав и обеспечить чистоту опыта и выплавляемого вещества.

Большинство печей оснащаются программным управлением и контролем над процессом и пневматическим подъемным устройством, обеспечивающим подъем и перенос емкости с расплавленным металлом.

Устройства оборудованы водяной системой охлаждения и системой подающего водопровода с контрольными датчикам. Эффективное и качественное оборудование быстро окупает средства, затраченные на его покупку.

Дуговая

Вид нагревательных приборов для сплавления нескольких материалов с разной структурой. Температура плавления таких сплавов – до 3000⁰.

Работа печей основана на процессе нагрева с помощью горения электродуги, в промежутке между металлом и рабочими электродами. Используется дуга одной фазы. Для изготовления электрода используется тугоплавкие, обработанные материалы – вольфрамовый стержень, обработанный с помощью торрирования.

Температура набирается практически мгновенно. В таких видах лабораторных печей применяются тигли, изготовленные из меди с установленной водяной системой охлаждения. Керамический тигль не выдерживает такого быстрого набирания температуры. К достоинствам относится несколько факторов:

• высокая рабочая температура;
• металл нагревается в считанные секунды и начинает плавиться;
• долговечность оборудования, применение системы водяного охлаждения.

К недостаткам таких устройств относится:

• для работы требуется использовать защитные газы, потому что процесс происходит при пониженном, близком к атмосферному, давлении;
• металл, находящийся возле стенок тигля, не расплавляется, приходится проводить повторный разогрев с переворачиванием образца в тигле.

Камерная

Предназначены:

• термической обработки деталей в масляной среде при разогреве до 280⁰;
• проведения процесса изотермического отжига, отпуска и охлаждения материалом и сплавов.

Масло в рабочей камере охлаждается в 2 этапа:

• масло проходит через трубки теплообменника и охлаждается с помощью только водяного контура;
• на втором этапе, теплообменник, в дополнение к водяному охлаждению, оснащается воздушной системой охлаждения с мощным насосом, закачивающим воздух в пространство теплообменника.

Детали разогреваются до максимальной температуры в 1300 в камерах, объем которых — 5-65 литров. Оснащаются автоматической системой управления, контролирующей работу печи.

Дверца печи предотвращает лаборантов от ожогов. Она крепится на 2 параллельных опорах и выполнена с защитным теплоизоляционным слоем.

Производители

Среди производителей выделим тройку лидеров продаж:

1. Лабораторные печи «Накал», серия «ПЛ», выпускаются для нагревания образцов и проведения аналитических операций с разными видами металлов, сплавов и других материалов. Максимальная температура нагрева — 1400⁰. Первые образцы произведены в 1992 году, за это время конструкция модернизируется и оснащается новейшими устройствами управления и контроля над работой техники.
2. Компания «THERMCONCEPT» выпускает лабораторные печи немецкого качества. Техника надежно работает, позволяет получать оптимальные режимы работы и результаты проведения лабораторных испытаний. Особенно отметим серию «KLS» — высокотемпературная печь, предназначенная для озоления органических материалов.
3. Чешская компания «ЛАС» производит лабораторное оборудования с большим сроком безаварийной службы. Корпус печи изготовлен из нержавеющей стали. Для материала внутренней камеры используются керамические эмалированные плиты, прошедшие высокотемпературную обработку.

Покупать технику лучше в специализированных магазинах или заказывать доставку у официального дилера заводов производителей техники.

Не рекомендуем покупать китайскую подделку, которая прослужит короткий срок, пускай и за небольшие деньги.

Лучше приобрести надежную и качественную технику от ведущих производителей. Обязательно ознакомьтесь с каталогом и ценами на сайте дилеров, не покупайте модели по дешевой цене – это первый сигнал, что вам пытаются продать подделку.

Вывод

Лабораторные печи, в зависимости от конструкции, смогут удовлетворить любые запросы вашего мини-производства или научной мастерской. Главное, подобрать оптимальный вариант по направленности вашей деятельности.