Was ist Elektrische Öfen?
Ein Elektrischer Öfen ist ein Prüfgerät, das zum Erhitzen, Schmelzen oder Verbrennen von Prüfkörpern elektrische Energie verwendet.
Sie verfügen über eine eingebaute Heizung (Heizelement) und können Metalle, Glas, Keramik und Halbleiterbauteile auf hohe Temperaturen erhitzen. Elektrische Öfen werden für die Entwicklung neuer Materialien, die chemische Materialanalyse, die Verbrennungsprüfung und die Prüfung der Hitzebeständigkeit eingesetzt.
Sie spielen in vielen Industriezweigen eine wichtige Rolle, da sie eine detaillierte Untersuchung der Eigenschaften und Leistungen von Materialien ermöglichen. Die Höchsttemperatur in der Kammer variiert je nach Produkt, wobei in der Regel Typen mit Einstellungen von etwa 1.000°C bis 3.000°C erhältlich sind. Forscher und Techniker können Tests bei der für ihre Zwecke optimalen Temperatureinstellung durchführen.
Verwendungszwecke von Elektrischen Öfen
Elektrische Öfen werden verwendet, um Metalle, Glas, Keramik und Halbleiterkomponenten auf hohe Temperaturen zu bringen. Einige Arten von Elektrischen Öfen können auf hohe Temperaturen eingestellt werden, während andere als Vakuumöfen bekannt sind, die im Inneren der Kammer ein Beinahe-Vakuum erzeugen können. Vakuumöfen können für die Verarbeitung hochreiner Materialien und die Herstellung dünner Schichten verwendet werden.
Es gibt auch eine Art Drehrohrofen, der für eine gleichmäßige Erwärmung sorgt, indem er die in der Kammer befindlichen Proben automatisch dreht. Das Be- und Entladen der Proben ist ebenfalls automatisiert, so dass die Arbeit effizient abläuft. Darüber hinaus gibt es eine Vielzahl von Heizelementen, die in Elektrischen Öfen als Heizkörper verwendet werden.
Eisen-Nichrom-Draht und Kanthal-Draht werden als Heizelemente bis etwa 1.300 °C verwendet, Siliziumkarbid-Heizelemente bis 1.500 °C und Molybdändisilizid bis 1.800 °C. Darüber hinaus wird Kohlenstoff (Graphit) als Heizelement bis zu 3.000 °C verwendet.
Prinzip der Elektrischen Öfen
Der Elektrische Öfen besteht aus einem Heizelement, einer Isolierung und einem Regelsystem. Nach Einstellung der zu prüfenden Temperatur über das Bedienfeld regelt der Mikrocomputer des Elektrischen Ofens die Temperatur bis zum Erreichen der Zieltemperatur und hält sie nach Erreichen der eingestellten Temperatur aufrecht.
Bei programmierbaren Typen von Elektrischen Öfen können mehrere Temperatureinstellungen vorgenommen werden, z. B. wird die Temperatur A für t1 Stunden gehalten, dann auf B eingestellt und für t2 Stunden gehalten. Um die Temperatur in der Kammer zu regeln, erhält der Mikrocomputer zur Steuerung regelmäßig Temperaturinformationen von einem in der Kammer installierten Temperatursensor.
Ist die aktuelle Temperatur niedriger als die eingestellte Temperatur, heizt die Heizung weiter; ist die aktuelle Temperatur in der Kammer höher als die eingestellte Temperatur, stoppt die Heizung. Im Allgemeinen wird die PID-Regelungsmethode zur Steuerung der Temperatur in der Kammer verwendet, die es ermöglicht, die Temperatur mit einem hohen Maß an Genauigkeit einzustellen und aufrechtzuerhalten, wodurch die Zuverlässigkeit des Tests verbessert wird. Diese auf dem Prinzip des Elektrischen Öfens basierende Temperaturregelung spielt eine wichtige Rolle bei der Prüfung und Forschung.
Arten von Elektrischen Öfen
Es gibt fünf Haupttypen von Elektroöfen: widerstandsbeheizte Elektroöfen, Vakuumöfen, induktionsbeheizte Elektroöfen, Drehrohröfen und mikrowellenbeheizte Elektroöfen. Jeder dieser Öfen eignet sich für unterschiedliche Anwendungen und Bedingungen, und durch die Wahl des geeigneten Typs kann eine effektive Erwärmung erreicht werden.
1. Widerstandsbeheizte Elektrische Öfen
Widerstandsbeheizte Elektrische Öfen dienen zur Erwärmung von Proben, indem ein elektrischer Strom durch ein Heizelement wie Eisen-Nichrom-Draht oder Kanthal-Draht geleitet und die durch den Widerstand des Heizelements erzeugte Wärme genutzt wird. Sie können im Allgemeinen Temperaturen bis zu etwa 1.000 °C bewältigen und eignen sich zum Erhitzen und Schmelzen von Metallen und Glas.
2. Vakuumöfen
Vakuumöfen sind Elektrische Öfen, die im Inneren der Kammer ein Beinahe-Vakuum erzeugen können. Sie eignen sich, wenn Reaktionen mit Sauerstoff oder Feuchtigkeit vermieden werden müssen, z. B. bei der Verarbeitung von hochreinen Materialien oder der Herstellung von dünnen Schichten.
3. Induktiv beheizte Elektrische Öfen
Elektrische Öfen mit Induktionserwärmung arbeiten nach dem Prinzip, dass durch eine Spule, die einen Hochfrequenzstrom führt, ein Magnetfeld um die Probe erzeugt wird, das Wärme erzeugt, wenn ein Strom durch die Probe selbst fließt. Sie eignen sich für die Erwärmung von Metallen und leitfähigen Keramiken und sind für hohe Temperaturen und kurze Erwärmungszeiten geeignet.
4. Drehrohrofen
Drehrohröfen sind Elektrische Öfen, die durch automatisches Drehen der in die Kammer eingebrachten Proben gleichmäßige Wärme erzeugen. Das Be- und Entladen der Proben ist ebenfalls automatisiert und ermöglicht einen effizienten Arbeitsablauf. Sie eignen sich für die Herstellung von Zement und Keramikprodukten.
5. Mikrowellenbeheizte Elektrische Öfen
Die mikrowellenbeheizten Elektrischen Öfen nutzen Mikrowellen zur Erwärmung der Proben. Die Mikrowellen können in die Probe eindringen und erzeugen effektiv Wärme auf molekularer Ebene. Dadurch entfällt die Wärmeleitung von außen nach innen und die Erwärmung ist effizienter und schneller als bei herkömmlichen Heizmethoden.