Муфельная печь как оборудование для реализации технологий художественной обработки материалов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Теоретический раздел

1.1 История возникновения термической обработки

1.2 Термическая обработка

1.3 Виды термической обработки

1.4 Структура муфельных печей

2. Практический раздел

2.1 Классификация муфельных печей

2.2 Техника безопасности

Список литературы



Введение

Термическая обработка является одной из основных, наиболее важных операций общего технологического цикла обработки, от правильного выполнения которой зависит качество (механические и физико-химические свойства) изготовляемых изделий (детали машин, механизмы, различные металлические, керамические изделия, и др. ) и другой продукции.

Перспективным направлением совершенствования технологии термической обработки является интенсификация процессов нагрева, установка агрегатов для термической обработки в механических цехах, создание автоматических линий с включением в них процессов термической обработки, а также и разработка методов, обеспечивающих повышение прочностных свойств и эксплуатационных свойств деталей, их надежности и долговечности. Только изучив теорию и практику термической обработки, термист может успешно работать на современных машиностроительных заводах и на других предприятиях, где требуются знания термообработки, успешно внедрять в технологию термической обработки новейшие достижения науки и техники, бороться за механизацию и автоматизацию технологических процессов.

Целью работы является рассмотрение муфельной печи как оборудование для реализации технологий художественной обработки материалов.



1. Теоретический раздел

1.1 История возникновения термической обработки

Человек использует термическую обработку металлов и других материалов с древнейших времён. Ещё в эпоху Энеолита, применяя холодную ковку самородных золота и меди, первобытный человек столкнулся с явлением Наклепа, которое затрудняло изготовление изделий с тонкими лезвиями и острыми наконечниками, и для восстановления пластичности кузнец должен был нагревать холоднокованую медь в очаге. Наиболее ранние свидетельства о применении смягчающего Отжига наклёпанного металла относятсяк концу 5-го тысячелетия до н. э. Такой отжиг по времени появления был первой операцией термической обработки металлов.

А в эпоху неолита стали изготавливать посуду из керамики, которая тоже не может существовать без термообработки. между 7000 и 4000 гг. до нашей эры, кочевые люди устали от вечных скитаний и перешли на оседлый образ жизни. Этот период стал началом посева зерновых, выращивания скота и изготовления первой посуды из керамики (от греч. keramos -- глина).

Ее изобретение произвело настоящую революцию в жизни человека, обеспечивая ему доступ к герметическим емкостям, пригодных для хранения воды, и избавляя людей от необходимости постоянно находиться рядом с водными источниками.[4]

1.2 Термическая обработка

Термический -относящийся к применению тепловой энергии в технике, тепловой. [2]

Термическая обработка металлов- процесс обработки изделий из металлов и сплавов путём теплового воздействия с целью изменения их структуры и свойств в заданном направлении. Это воздействие может сочетаться также с химическим, деформационным, магнитным и др.

Термическая обработка материалов протекает при высоких температурах.

Одной из основных агрегатов для нагрева материалов является муфельная печь. Муфельная печь -- нагревательное устройство, предназначенное для нагрева разнообразных материалов до определенной температуры. Главной особенностью этой печи является наличие муфеля, защищающего обрабатываемый материал и являющегося главным рабочим пространством муфельной печи (муфель предохраняет материал или изделие от контакта с топливом и продуктами его сгорания, в том числе газами). [1]

Печи должны удовлетворять следующим требованиям:

1. Обеспечивать высокую производительность при заданных технологических условиях нагрева.

2. Минимальный удельный расход топлива.

3. Возможность изменения производительности и ассортимента нагреваемых изделий.

4. Наличие механизации загрузки и выгрузки изделий.

5. Простата и безопасность обслуживания и ремонта.

Термическая обработка металлов и сплавов в муфельной печи производится с целью улучшения их служебных свойств.

1.3 Виды термической обработки

Среди основных видов термической обработки в муфельных печах следует отметить:

· Отжиг (гомогенизация и нормализация). Целью является получение однородной зёренной микроструктуры и растворение включений. Последующее охлаждение является медленным, препятствующим образованию неравновесных структур типа мартенсита. Рис.1 Муфельная печь

· Дисперсионное твердение (старение). После проведения отжига проводится нагрев на более низкую температуру с целью выделения частиц упрочняющей фазы. Иногда проводится ступенчатое старение при нескольких температурах с целью выделения нескольких видов упрочняющих частиц.

· Закалку проводят с повышенной скоростью охлаждения с целью получения неравновесных структур. Критическая скорость охлаждения, необходимая для закалки зависит от материала.

· Отпуск необходим для снятия внутренних напряжений, внесённых при закалке. Материал становится более пластичным при некотором уменьшении прочности

· Обжиг в муфельной печи - важная и завершающая стадия технологического процесса керамических изделий. Суммарные затраты на обжиг достигают 35...40 % себестоимости товарной продукции. При обжиге сырца образуется искусственный каменный материал, который в отличие от глины не размывается водой и обладает относительно высокой прочностью. Это объясняется физико-химическими процессами, происходящими в глине под влиянием повышенных температур. При нагреве сырых керамических изделий до 110°С удаляется свободная вода и керамическая масса становится непластичной.[3]

Муфельная печь предназначена для выполнения лабораторных аналитических работ (такие печи называют лабораторные муфельные печи); для выплавки и выжига восковых моделей из литейных форм, обжига литейных форм, термической и высокотемпературной обработки материалов и металлов в воздушной среде, обжига керамических изделий, прокаливания, отпуска и отжига изделий и материалов, плавки и пайки цветных металлов, изготовление ювелирных и сувенирных изделий.

1.4 Структура муфельных печей

Муфельные печи используются при обработки разных материалов с разными механическими, физико-механическими, физическими свойствами. Поэтому печи классифицируются по:

-температурному рабочему диапазону на следующие типы:

1)муфельные печи умеренной температуры: 100°С--500°C;

2)муфельные печи средней температуры: 400°С--900°C;

3)муфельные печи высокой температуры: 400°С--1400°C;

4)муфельные печи сверхвысокой температуры: 400°С--1700°С (2000°C). термический обработка муфельный печь

- конструкции:

1)печи вертикальной загрузки (горшковые);

2)печи колпаковые (с отделением от пода);

3)печи горизонтальной загрузки (простые);

4)печи Трубчатые (поверка термопар).

-защитному режиму обработки:

1)воздушные: нагрев в воздушной среде (общее назначение);

2)с защитной газовой атмосферой: нагрев в специальной газовой среде (водород, аргон, гелий, азот, восстановительные газы, азотирующие газы и др.);

3)вакуумные: нагрев в вакууме.

Виды муфелей используемые в печах:

Керамический муфель используют для снижения перехода температур между температурой внутри муфеля и нагревателя, муфель изготавливается из керамики. Принцип работы керамического муфеля печи - высокий коэффициент теплопроводности и высокая плотность так же исключает осыпание внутренних стенок муфеля при возможных механических воздействиях на него. Эта отличительная особенность керамического муфеля не позволяет использовать скоростной режим термической обработки в муфельной печи (медленнее нагревается и остывает). И всё же электрическая муфельная печь с керамическим муфелем достаточно универсальна и используется в разных сферах производства и промышленности.

Керамическое волокно - материал, не такой прочный как керамика, но обладающий многими полезными свойствами керамики и волокна. В первую очередь можно отметить быстрый нагрев камеры муфельной печи, при этом требуется меньшая мощность чем для электропечи с муфелем из керамики. Стойкость к химически агрессивным средам у данного муфеля средняя, он не так подвержен как волокно.

Волокнистый муфель не так часто используется производителями, это объясняется тем, что волокно требует повышенной внимательности при работе так как этот материал легко расцарапать даже ногтём, обычно в стандартную комплектацию таких печей входят керамические плитки на которых размещают образцы при нагреве. Нагревательные элементы находящиеся внутри муфеля потребляют больше электричества чтобы разогреть камеру, так же при высокотемпературном нагреве образца может происходит выделение вредных веществ, образование газов, сгорания масла, что будет отрицательно влияет на волокнистый муфель и понижать срок его службы.

Процесс термической обработки изделий в муфельных печах проходит при высоких температурах, поэтому сама печь должна состоять из определенных материалов.

Материалы, предназначенные для производства муфельных печей:

-конструкционные стали: мягкие стали общего назначения для конструкции теплоизолирующих кожухов, опор, дверц и др.

-огнеупорные материалы: высокоглиноземистые огнеупорные муфели, электроизоляция, дверцы и др. Вспененные огнеупорные засыпки для теплоизоляции печей.

Рис.2 Малогабаритная муфельная печь



2. Практический раздел

2.1 Классификация муфельных печей

Печи муфельные серии ПМ

Муфельные печи серии ПМ предназначены для термической обработки металлов, керамики, реактивов и прочих материалов. Используются в лабораториях производств, в ювелирном и сувенирном производстве, в медицине и других областях.

В печах серии ПМ применен литой керамический муфель, обладающий высокой прочностью и твердостью поверхности. Это исключает осыпание внутренних стенок муфеля при возможных механических воздействиях на него. Благодаря высокой тепловой проводимости муфеля обеспечивается равномерный нагрев внутреннего объема печи.

Печь муфельная "ПМ-8"

Печь муфельная "ПМ-8М" с терморегулятором РТ-1200

Печь муфельная "ПМ-8К" с терморегулятором РТ-900

Устройство муфельной печи

· Основным элементом печи является керамический муфель с намотанным по его наружной поверхности нагревательным элементом - нихромовой проволоки. Поверх проволоки нанесен слой керамической обмазки. Муфель закреплён в металлическом корпусе цилиндрической формы, установленном на металлической подставке. Свободное пространство между корпусом и муфелем заполнено теплоизоляционным материалом. Муфель закрывается дверцей, футерованной керамикой. В дверце и задней стенке корпуса имеются отверстия, закрытые заслонками для визуального наблюдения и контроля температуры в муфеле.

· На задней стенке подставки печи установлена, закрытая крышкой, фарфоровая колодка с контактными зажимами для подключения печи к питательной сети, а также винт заземления с шильдиком "земля".

· Контроль температуры может осуществляться через отверстие в задней стенке корпуса при помощи термопары с показывающим температуру прибором или ртутным термометром 0-500°С. Измерительные приборы и шнур питания в комплект поставки не входят.

· Включение печи на нагрев осуществляется тумблером "Нагрев" и поворотом ручки управления по часовой стрелке до загорания лампы "Нагрев". Затем ручка устанавливается в положение, соответствующее выбранной температуре. Ориентировочно цифры у ручки управления соответствуют температурам:

1	2	3	4	5	6
100...200С	450...550С	550...650С	650...750С	750...850С	850...900С

· При желании с помощью термопары или термометра потребитель может более точно отградуировать шкалу.

· Технические и эксплуатационные характеристики "ПМ-8" [5]

Технические данные	ПМ-8
Объём камеры, л Габариты камеры (ШхВхГ), мм	6,5 190х120х300
Диапазон рабочей температуры, 0С	100 - 900
Номинальное напряжение питания переменного тока 50 Гц, В	220
Число фаз питающей сети	1
Потребляемая мощность в режиме разогрева, кВт	не более 2,4
Терморегулирование	Ручное (переключатель - 6 рабочих положений)
Время разогрева до 900 С без загрузки не более, мин	120
Габариты (ШхВхГ), мм	390х530х425
Масса, кг	28

· Технические и эксплуатационные характеристики "ПМ-8М" и "ПМ-8К"

Технические данные	ПМ-8М	ПМ-8К
Объём камеры, л (ШхВхГ), мм	6,5 (190х120х300)	6,5 (190х120х300)
Диапазон рабочей температуры, С	100 - 900	100 - 900
Номинальное напряжение питания переменного тока 50 Гц, В	220	220
Число фаз питающей сети	1	1
Потребляемая мощность в режиме разогрева, кВт	не более 2,4	не более 2,4
Терморегулирование	Автоматическое ПИД-регулятор РТ-1200	Автоматическое, релейное РТ-900
Отображение температуры	цифровое	По шкале ручки управления
Точность отображения текущей температуры, %	1,5	-
Точность поддержания температуры в диапазоне 400-900 С в установившемся режиме, %	3	5
Стабильность поддержания установленной температуры в диапазоне 400-900 С,%	1,5	3
Габариты (ШхВхГ), мм	390х530х425	390х530х425
Масса, кг	не более 28	не более 28

Печь муфельная с корундовым муфелем ТК.8.1150.М.1Ф

Размеры муфеля (ШхГхВ) - 180х285х180 (верх полукруглый) мм.

Конструкция печи позволяет производить быструю замену муфеля.

Применяется для особочистых процессов термообработки до температуры 1150 °С.

Нагревательные элементы - «фехраль» марки Х23Ю5Т.

Однофазное соединение.

Максимальная мощность при разогреве садки массой 5 кг за 2,5 часа равна 6,1 кВт.

Мощность этой муфельной печи может быть откорректирована, как в большую сторону, в зависимости от массы загружаемой садки и конкретного технологического процесса, так и в меньшую сторону при наличии ограничения по мощности.

Футеровка двухслойная:

· первый слой - вакуумформованный волокнистый материал типа ТЕРМОИЗОЛ-1300;

· второй слой - перлитно-волокнистые плиты ПВП-280.

Управление - по термопаре ТПП.

Эта муфельная электропечь комплектуется встроенным силовым блоком, с контроллером тепловых процессов Термолюкс-010 со следующими характеристиками:

· 16 программ управления

· 10 программируемых точек в координатах время - температура в каждой программе

· автоматическая настройка на параметры объекта управления, в том числе при работе с объектами, изменяющими свои характеристики в процессе нагрева.

· возможность работы с различными термопарами

· программируемое остывание

· дискретность задания температуры - 1 гр °С

· дискретность задания времени - 1 минута

· возможность задания неограниченного времени поддержания конечной температуры

· разрешающая способность измерения температуры - 0,10°С

· контроль обрыва термопары

· наличие режима ручного управление

· возможность ограничения выходной мощности

· возможность ограничения максимальной температуры объекта

· имеется функция принудительного отключения питания всей печи при превышении пороговой температуры, вследствие пробоя одного или нескольких тиристоров (устанавливается дополнительно по требованию заказчика)

· последовательный интерфейс RS 232 ( ТЕРМОЛЮКС-011. С контроллером ТЕРМОЛЮКС-011 поставляется программа регистрации данных на ПК. ).

Масса дополнительных функций.

Прибор сертифицирован Федеральным Агентством по Техническому Контролю и Метрологии как “ИЗМЕРИТЕЛЬ-РЕГУЛЯТОР” температуры, сертификат RU.C.32.010.A N 22994, зарегистрирован в Государственном реестре средств измерений под N 30932-06.

Дополнительно муфельная печь может быть укомплектована:

· запасным муфелем;

· запасным комплектом нагревательных элементов;

· запасной термопарой типа ТПП;

· запасным оптосимистором.

2.2 Техника безопасности

Для обеспечения безопасной работы категорически запрещается:

* допускать к работе с печью лиц, не прошедших инструктаж по технике безопасности при работе с электрическими приборами;

* включать печь в сеть без заземления;

* оставлять включенную печь без присмотра;

* проводить работы при неисправном сетевом кабеле;

* при включенном сетевом кабеле касаться непосредственно руками либо через токопроводящий предмет спирального нагревателя муфеля;

* снимать во время работы кожухи, крышки и другие детали, защищающие находящиеся под напряжением части печи от прикосновения;

* производить работы с печью при отсутствии вытяжного шкафа;

* производить работы с использованием неисправных тиглей (или аналогичных емкостей), имеющих сколы, трещины и т.п.;

* устанавливать в горячую печь тигли, опоки или аналогичные емкости при возможности вскипания или разбрызгивания содержимого;

* производить работы без специальных средств защиты.



Литература

1. Википедия. Электронный ресурс https://ru.wikipedia.org/wiki/

2. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935-1940

3. Телегин А. С., Лебедев А. Н. Конструкция и расчет нагревательных устройств. - М.,: Машиностроение, 1975.

4. Электронный ресурс http://poznaymir.com/6-lyudi-obustraivayutsya.html

5. Электронный ресурс http://www.elektrospb.ru/kat_1.php?st=1

Размещено на Allbest.ru

...