馬弗爐的組成部分主要包括以下核心結構及功能模塊:
一、爐體結構
爐膛
作為高溫反應的核心空間,爐膛材料根據溫度需求和加熱元件類型有所不同。常見的有:
高剛玉爐膛:適用于電熱絲加熱的馬弗爐,具有低膨脹系數和耐高溫特性。
高鋁磚爐膛:用于硅碳棒加熱的馬弗爐,能承受更高溫度。
陶瓷纖維爐膛:輕量化設計,兼具隔熱與耐高溫性能,廣泛應用于中高溫型號。
管式馬弗爐則采用石英管或陶瓷管作為爐膛,便于通入特定氣體進行氣氛實驗。
加熱元件
根據溫度范圍選擇不同材料:
鎳鉻合金電阻絲:適用于≤1200℃,經濟實用但高溫下易氧化。
硅碳棒:耐溫≤1400℃,裸露于爐膛中,需配合行程開關確保開門斷電安全。
硅鉬棒:最高耐溫 1700℃,常用于超高溫馬弗爐,需注意避免驟冷驟熱。
部分型號還采用石墨電極(適用于還原性氣氛)或紅外加熱元件(快速均勻加熱)。
爐殼與保溫層
外殼:由角鋼和鋼板焊接而成,部分型號采用冷軋鋼板并做耐藥品涂裝,后部設檢修小門。
保溫層:內層多為陶瓷纖維或納米纖維板,外層輔以空氣隔熱結構,顯著降低外殼溫度。雙層殼體設計(如箱式爐)可進一步提升隔熱效果。
爐門與密封
爐門通常配備硅橡膠密封圈和陶瓷纖維層雙重密封,防止熱氣外泄。
安全設計包括開門斷電行程開關(硅碳棒爐型標配)和不銹鋼彈簧鎖,確保操作安全。
二、控制系統
溫度傳感器
常用K 型或 R 型熱電偶,插入爐膛深度需>30mm 以保證測溫精度。型號配備雙支熱電偶,支持冗余監測和自診斷功能。
控制器
基礎型:指針表或數字顯示表,通過繼電器或可控硅調節功率。
智能型:采用 PID 算法(比例 - 積分 - 微分控制)的微處理器控制器,支持多段程序升溫、超溫保護及 RS485 通信。例如,部分型號可預設 30 段溫度曲線,滿足復雜實驗需求。
電氣組件
包括移相觸發模塊、固態繼電器、變壓器等,確保加熱元件穩定供電。部分高溫爐還需配置風冷系統輔助散熱。
三、安全與附加功能
安全裝置
超溫保護:當溫度超過設定值時自動切斷電源并觸發聲光報警。
漏電保護:內置過電流漏電保護開關,防止電氣故障引發危險。
氣體監測:部分型號集成氧氣傳感器,避免可燃氣體積聚。
附加組件
排氣系統:頂部或后部設排氣口(內徑 20mm),可連接排氣管排出灰化廢氣。
氣體導入裝置:支持通入氮氣、氬氣等惰性氣體,用于氣氛燒結或還原實驗。
冷卻風葉:加速爐體降溫,縮短實驗周期。
四、類型差異與適配場景
箱式馬弗爐:適用于常規灰化、熔融實驗,爐膛為方形,加熱元件分布于兩側或頂部。
管式馬弗爐:核心為管狀爐膛,便于控制氣體流動,常用于 CVD 沉積、真空退火等特定氣氛實驗。
坩堝爐:結構緊湊,專為小型樣品設計,如貴金屬熔解。
不同型號還可通過模塊化配件擴展功能,例如:
試料盒:用于放置坩堝或樣品托盤。
可編程記錄儀:實時記錄溫度曲線,便于追溯實驗數據。
通過以上組件的協同工作,馬弗爐能夠精準控制高溫環境,滿足材料研究、元素分析、熱處理等多領域需求。實際選擇時需結合溫度范圍、氣氛要求及安全標準綜合考量。
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