Forno tubolare ad alta temperatura vs. forno a camera: una guida per la scelta del modello più adatto

Tra le apparecchiature per il trattamento termico in laboratorio, i forni a tubo e i forni a camera sono due tipologie comuni. Molti responsabili degli acquisti si trovano di fronte a un dilemma al momento della scelta: quale dei due è più adatto alle loro esigenze di ricerca e produzione?

I forni tubolari e i forni a camera hanno caratteristiche proprie. Il forno a camera è riscaldato principalmente in un ambiente d'aria ed è adatto per la lavorazione di campioni di grandi dimensioni o per la produzione in lotti.forno tubolare ad alta temperaturaConsente di controllare le condizioni atmosferiche all'interno del forno, ad esempio introducendo gas inerte o creando un'area di vuoto, ed è adatto al trattamento termico di piccoli campioni. La scelta dipende dai requisiti specifici del processo.

1. Forma e struttura

La forma delforno tubolare ad alta temperaturaÈ di forma tubolare. Il suo componente principale è un tubo del forno resistente alle alte temperature, e lo spazio all'interno del tubo costituisce la zona di riscaldamento. I materiali comunemente utilizzati per i tubi del forno includono tubi di quarzo e tubi di corindone. Gli elementi riscaldanti sono distribuiti lungo l'asse del tubo del forno e il campione viene posizionato all'interno del tubo per essere riscaldato. Questa struttura consente di concentrare relativamente bene la zona di riscaldamento. Alle due estremità del tubo del forno sono presenti flange di tenuta che permettono di realizzare il vuoto o l'introduzione di gas protettivo.

La camera di un forno a muffola è quadrata. Gli elementi riscaldanti sono distribuiti attorno alla cavità del forno. Il campione viene posizionato direttamente nella cavità del forno, si chiude lo sportello e si avvia il programma di riscaldamento. L'operazione è relativamente semplice.

In termini di progettazione strutturale, i forni tubolari di diversi produttori presentano alcune differenze. Prendiamo ad esempio il modello GSL-1100X-50-LVT di Shenyang Kejing. Questo forno adotta una struttura modulare, con corpo del forno e sistema di controllo separabili. Il guscio in acciaio inossidabile è regolabile in altezza e il corpo del forno può essere posizionato orizzontalmente, verticalmente o inclinato a seconda delle esigenze sperimentali. Questa configurazione offre maggiore flessibilità nella gestione di processi che richiedono angolazioni specifiche.

Raccomandazione: Se il campione è costituito da polvere, granuli, pezzi di piccole dimensioni o lunghe strisce di materiale, un forno tubolare potrebbe essere più adatto. Se le dimensioni del pezzo sono grandi o se i campioni di forme diverse vengono sostituiti frequentemente, un forno a camera potrebbe essere più conveniente.

2. Procedura applicabile

I forni tubolari sono utilizzati principalmente nei processi di trattamento termico che richiedono protezione atmosferica o ambiente sottovuoto, tra cui la sintesi di materiali, la sinterizzazione atmosferica, la ricerca sui catalizzatori, la ricottura e gli esperimenti CVD.

Prendiamo ad esempio il modello GSL-1100X-50-LVT di Shenyang Kejing. Questa apparecchiatura è comunemente utilizzata nella ricerca sui materiali presso università e istituti di ricerca, nell'essiccazione e sinterizzazione di materiali per batterie, nel trattamento termico di polveri ceramiche e catalizzatori, nella ricottura di piccoli campioni metallici e nel trattamento termico sottovuoto a livello di ricerca.

Nell'uso pratico, l'adattabilità del forno tubolare al processo varia a seconda della configurazione specifica. La temperatura di esercizio del GSL-1100X-50-LVT può raggiungere i 1000 °C, la temperatura massima è di 1100 °C e la velocità di riscaldamento consigliata è controllata a circa 10 °C/min. Per i processi che richiedono un isolamento prolungato o curve di riscaldamento e raffreddamento complesse, è dotato di un controllore programmabile a 50 segmenti. Gli utenti possono preimpostare la curva di temperatura e l'apparecchiatura la eseguirà automaticamente. Queste impostazioni dei parametri sono ampiamente applicabili ai processi di sinterizzazione e ricottura comuni nella ricerca sui materiali.

I forni a camera sono adatti al riscaldamento in lotti di piccole parti o pezzi di grandi dimensioni, come ad esempio per la calcinazione, la fusione, la ricottura, la cottura in lotti di ceramiche e la lavorazione di pezzi di grandi dimensioni.

Suggerimenti di riferimento: Prima dell'acquisto, è possibile definire le specifiche tipologie di processo. Se si tratta di produzione continua, in cui lo stesso prodotto viene lavorato ripetutamente e si richiede un'atmosfera protetta, i forni a tubo potrebbero essere la scelta più adatta. Se invece i processi sono vari e le dimensioni dei pezzi non sono fisse, i forni a camera potrebbero risultare più versatili.

3. Controllo dell'atmosfera

Questa è una differenza evidente tra i due tipi di forno e un fattore chiave da considerare al momento dell'acquisto.

Poiché le due estremità del tubo del forno possono essere sigillate e hanno una buona tenuta all'aria,forno tubolare ad alta temperaturaÈ possibile effettuare trattamenti termici sottovuoto o in un'atmosfera specifica, ad esempio introducendo azoto, argon o idrogeno. Ciò è importante per gli esperimenti che necessitano di essere protetti dall'ossidazione o che devono essere completati in atmosfere particolari.

L'efficacia del controllo dell'atmosfera dipende dalla configurazione del sistema del vuoto e dei componenti di tenuta. La configurazione standard del GSL-1100X-50-LVT include una pompa per vuoto meccanica, un vacuometro digitale, un'interfaccia per vuoto KF25 e una flangia di tenuta in acciaio inossidabile. Dopo aver completato l'installazione di base, gli utenti possono eseguire esperimenti di trattamento termico sotto vuoto senza la necessità di acquistare accessori aggiuntivi. Il vuoto estremo di questo sistema può raggiungere un livello di 10⁻⁶ Torr. Scegliendo una pompa molecolare, è possibile migliorare ulteriormente il vuoto. I filtri per nebbie oleose possono ridurre l'impatto delle nebbie oleose emesse dalle pompe per vuoto sull'ambiente di laboratorio.

I forni a camera funzionano generalmente in un ambiente atmosferico e la tenuta della porta è relativamente limitata, il che rende difficile ottenere un controllo preciso dell'atmosfera.

Raccomandazione: Se il processo è sensibile all'ossidazione o deve essere completato in specifiche condizioni atmosferiche, un forno tubolare potrebbe essere una scelta più appropriata.

4. Uniformità del riscaldamento e precisione del controllo della temperatura

La zona di riscaldamento del forno tubolare è relativamente concentrata e la precisione del controllo della temperatura è elevata. Il modello GSL-1100X-50-LVT adotta un controllo automatico PID ed è dotato di un regolatore programmabile a 50 segmenti, con una precisione di controllo della temperatura di ±1℃. Selezionando il regolatore Eurotherm, la precisione può raggiungere ±0,1℃.

Una caratteristica distintiva di questo dispositivo è l'utilizzo di un calibratore di temperatura OMEGA e di una termocoppia di tipo K. Le termocoppie possono essere installate all'interno del tubo del forno dalla flangia sinistra, consentendo di leggere la temperatura in tempo reale nel punto di prelievo del campione tramite il termometro OMEGA. Questa soluzione risolve un problema comune: la possibile discrepanza tra la temperatura visualizzata dal termometro e la temperatura effettiva del campione. Questa funzione può fornire un riferimento per esperimenti con elevati requisiti in termini di temperatura di reazione, tempo di mantenimento e ripetibilità del campione. Nella ricerca sui materiali, la temperatura reale sulla superficie del campione spesso riflette meglio l'effetto effettivo del processo rispetto alla temperatura visualizzata nel forno.

I forni a camera solitamente adottano un sistema di riscaldamento multilaterale, in cui il calore viene trasferito da più direzioni, garantendo in genere una migliore uniformità di temperatura all'interno della cavità del forno.

Suggerimenti di riferimento: Se il processo richiede un'elevata uniformità di temperatura, è possibile innanzitutto analizzare i dati di distribuzione del campo di temperatura del forno a muffola. Se è necessaria anche la protezione dell'atmosfera, l'applicabilità complessiva del forno a tubo potrebbe essere più appropriata.

5. Informazioni su Shenyang Kejing

Shenyang Kejing è un'azienda specializzata nella ricerca, sviluppo e produzione di apparecchiature per il trattamento termico in ambito di laboratorio. La sua gamma di prodotti comprende diverse tipologie, tra cui forni tubolari ad alta temperatura, forni a camera e sistemi CVD. L'azienda ha sede a Shenyang, in Cina, e i suoi prodotti vengono esportati sui mercati esteri.

Il modello GSL-1100X-50-LVT fa parte della linea di forni tubolari di Shenyang Kejing. Questa apparecchiatura ha ottenuto la certificazione CE (numero di certificato M.2021.206.C67996) ed è conforme alle normative internazionali vigenti. I tempi di consegna standard sono di 10 giorni lavorativi e la capacità di fornitura per lotto è di 50 unità. L'apparecchiatura è coperta da una garanzia di un anno e da un servizio di manutenzione a vita.

Se desiderate conoscere ulteriori parametri tecnici o avete bisogno di suggerimenti per la selezione di processi specifici, contattate il team tecnico di Shenyang Kejing. I nostri ingegneri saranno lieti di fornirvi soluzioni di riferimento basate sulle vostre esigenze specifiche.