Forno a muffola fai-da-te

Sezioni dell’articolo

• Parti del corpo
• Elementi riscaldanti
• Rivestimento e disposizione del forno
• Isolamento termico del forno
• Automazione con compiti temperatura-tempo

Avendo un forno a muffola nella tua officina domestica, puoi già padroneggiare seriamente il trattamento termico dei metalli, che è indispensabile nella produzione di coltelli, parti di meccanismi e tecnologia degli utensili. Offriamo un design semplice ed economico per un forno di tempra automatico.

Parti del corpo

Un forno di tempra elettrico può essere facilmente costruito sulla base di un contenitore a pareti sottili con un volume di almeno 15 litri. Per le opzioni più compatte, è adatto un normale secchio zincato, per quelli più grandi, è possibile utilizzare un serbatoio per lavatrice, contenitori tecnici o, ad esempio, arrotolare un foglio di ferro per coperture in un cilindro e piegare il fondo con una sola piega. L’involucro non deve essere ignifugo, è sufficiente per resistere a temperature di 80-100 ° С.

L’alloggiamento deve essere installato in modo tale che la distanza dalla superficie sia di circa 100 mm, per cui è necessario fissare le gambe più semplici. Poiché questi, le aste filettate piegate da una staffa, i cui bordi sono inseriti nei fori del corpo e serrati con dadi su entrambi i lati, si adatteranno. L’altezza delle gambe deve essere immediatamente regolata e i dadi devono essere bloccati in modo sicuro.

È necessario praticare un foro per il collegamento elettrico sul retro della custodia. È meglio tagliare una finestra con dimensioni di 50×70 mm, quindi installare un pannello in fibra di vetro con dimensioni di circa 100×120 mm in questo punto. Il collegamento degli elementi riscaldanti viene effettuato su piedini, mentre è possibile mettere in evidenza due o più coppie per organizzare più fasi o lavorare da una rete trifase.

Elementi riscaldanti

Il primo stadio nella produzione del forno di tempra stesso sarà il calcolo e la ricerca di elementi riscaldanti con il loro successivo assemblaggio in un singolo circuito di alimentazione. Questo può essere fatto in due modi: selezionando bobine di riscaldamento già pronte o costruendole da soli..

Scegliere le spirali non è molto difficile, devi solo assicurarti che siano fatte del materiale giusto e abbiano una sezione trasversale sufficiente. Si sconsiglia di utilizzare elementi riscaldanti con filo di spessore inferiore a 0,4 mm per forni di tempra. La versione ottimale del materiale a spirale è F27 X27Yu5T o X23Yu5-N-VI. La regola più importante quando si lavora con tali leghe non è quella di riscaldarle fino alla formazione e all’assemblaggio finali del circuito del carburante..

Il calcolo degli elementi riscaldanti deve essere effettuato singolarmente, tenendo conto delle dimensioni del forno e della potenza di riscaldamento corrispondente. Ad esempio, puoi prendere una fornace con dimensioni della camera di riscaldamento di 150x100x300 mm. Per riscaldare un tale spazio ad una temperatura di 1.100 ° C, sarà richiesta una potenza totale degli elementi riscaldanti di circa 4 kW, tuttavia il riscaldamento sarà più economico quando la potenza totale delle bobine è di 5,5–6 kW. Se collegato a una rete 220 V, la corrente sarà di 28 A e la resistenza totale del riscaldatore è di 7,86 Ohm.

Utilizzando questi dati, possiamo facilmente trovare la lunghezza del filo richiesta con una conduttività elettrica nota. La resistività media di un fechral è 1,25 Ohmmm²/ m. Se si utilizza un filo con un diametro di 0,9 mm, la sua sezione trasversale sarà di 0,64 mm², il che significa che la resistenza di un metro sarà pari a 0,8 ohm. Pertanto, è necessario creare un elemento riscaldante con una lunghezza totale del filo di 9,83 m. Per torcere la spirale, è necessario utilizzare un’asta del mandrino, avendo precedentemente calcolato la lunghezza di un giro. Se la bobina ha un diametro esterno di 8 mm, la lunghezza della bobina risulterà leggermente superiore a 25 mm, ovvero l’elemento di riscaldamento totale sarà costituito da 393 giri.

In una sezione trasversale, il perimetro della camera è di 500 mm, con una densità di imballaggio normale in un focolare con una profondità di 300 mm, la spirale è posizionata in 5 file con un offset di 40 mm dal bordo anteriore. Pertanto, la lunghezza totale della spirale è di 2,5 metri, la bobina deve essere allungata uniformemente a questa lunghezza. Se calcoli approssimativamente, dopo aver allungato la distanza tra i giri della spirale risulterà essere un po ‘più di 5 mm, il che assicurerà una densità di riscaldamento sufficiente. Se il passo risultasse superiore a 8 mm, il diametro del filo dovrebbe essere ridotto, con un passo di rotazione inferiore a 3 mm – per aumentare.

Rivestimento e disposizione del forno

Il concetto stesso di fornace a muffola implica la presenza di una muffola, una capsula interna resistente al calore che chiude la spirale del circuito di riscaldamento, proteggendolo da detriti e scaglie fini. La muffola, di norma, è rimovibile nei forni, il che consente la riparazione e la sostituzione di elementi riscaldanti.

La difficoltà principale consiste nel fabbricare contemporaneamente la muffola e il corpo del gruppo di riscaldamento. Ciò richiede due tipi di ceramiche resistenti al calore: una per realizzare un alloggiamento con scanalature, l’altra per una muffola a pareti sottili. Per una base ceramica, è meglio usare una miscela di argilla refrattaria con un contenuto di ossido di alluminio di almeno il 30%. L’argilla deve essere diluita con acqua in eccesso e lasciata gonfiare per un giorno, dopo di che rimuovere l’acqua depositata dall’alto e lasciare solo il sedimento gonfio.

Il corpo in ceramica del riscaldatore è massiccio; pertanto, non può essere costituito da un puro legante; è necessario un riempitivo. Come quest’ultimo, la fibra di vetro, la sabbia secca al quarzo o la chamotte frantumata sono perfette. Il contenuto totale di argilla nella soluzione non deve essere inferiore al 50% in volume; di conseguenza, la miscela acquisisce la consistenza di una pasta plastica viscosa. Se la composizione risulta più liquida, l’umidità in eccesso viene rimossa aggiungendo piccole porzioni di stucco immediatamente prima dell’uso..

Polvere di chamotte

Il corpo del riscaldatore è realizzato su un modello volumetrico di cartone ondulato, le cui dimensioni dovrebbero essere 15-20 mm più grandi delle dimensioni pianificate del focolare su ciascun lato. In precedenza, un modello o un tubo flessibile in silicone del diametro appropriato deve essere avvolto sul modello, formando il numero richiesto di scanalature per la spirale. Successivamente, la mascherina con una corda deve essere incollata con argilla da tutti i lati, evitando la formazione di vuoti e raggiungendo uno spessore della parete di almeno 40 mm. L’aggiunta di alabastro aiuta il pezzo a mantenere la sua forma prima della cottura. Rimuovere con cautela l’inserto di cartone dal corpo in ceramica essiccato ed estrarre il cavo dalle scanalature.

Per il rivestimento del forno vengono utilizzate ceramiche di caolino di migliore qualità. L’argilla arricchita del marchio KFN-2 è la più adatta; è meglio usare chamotte di elevata purezza frantumata come riempitivo con un contenuto di circa il 20-25% in volume di componenti secchi. La miscela viene sigillata come descritto sopra e utilizzata per formare il rivestimento interno..

Per separare facilmente la muffola, le spirali vengono inserite in anticipo nel corpo in ceramica. Quindi la superficie interna viene incollata con brandelli di carta da giornale secondo il principio della cartapesta. Dovresti ottenere almeno 8-10 strati, mentre la superficie interna dovrebbe contenere la minima rugosità possibile. Dopo che la carta si è asciugata, dall’interno viene applicato un composto di rivestimento refrattario. È meglio farlo in più passaggi, lasciando evaporare il tempo per l’umidità in eccesso; di conseguenza, la parete della muffola dovrebbe raggiungere uno spessore di 15-20 mm. In questo stato, l’intero gruppo viene asciugato per diversi giorni fino alla completa perdita di plasticità e alla comparsa di un suono sonoro quando viene toccato.

Dopo l’essiccazione, viene eseguita la cottura primaria: la tensione viene applicata alle spirali e il prodotto caldo viene conservato per 4-6 ore. Durante il processo di cottura, la fecrale supera la soglia di cristallizzazione e, diventando più fragile, assume la forma di canali. L’argilla nell’inserto in ceramica e muffola è cotta e vetrosa, guadagnando resistenza alle variazioni cicliche della temperatura. Bene, i resti di carta e colla si bruciano semplicemente, formando un gap tecnologico minimo per una facile rimozione e installazione della muffola.

Con questo metodo di fabbricazione, puoi usare alcuni trucchi. Ad esempio, per formare un corpo in ceramica su una sagoma affusolata per facilitare la rimozione della muffola. Non sarebbe inoltre superfluo allungare la parte anteriore del gruppo in cui non vi sono riscaldatori o posizionare una piccola spirale nella parte inferiore della camera. Stessi come muffole per una fornace, puoi immediatamente fare diverse copie.

Isolamento termico del forno

Come risultato delle azioni descritte, si ottiene un focolare quasi finito del forno di indurimento, che deve solo essere inserito nella custodia, fissato saldamente e ridotto al minimo la perdita di calore. Per questo, è utile un contenitore prefabbricato con gambe.

Il volume interno del contenitore deve essere riempito con lana minerale con una densità di 45-50 kg / m³. Il cotone idrofilo deve essere arrotolato a spirale, posizionandolo prima sotto le pareti esterne e spostandosi gradualmente verso il centro. La densità dell’imballaggio deve essere il più elevata possibile, ma il cotone stesso non deve essere danneggiato. Di conseguenza, il focolare completo deve essere posizionato nella piega centrale. Se la densità del batuffolo di cotone è sufficiente, la parte riscaldante non schiaccia l’isolamento con il suo peso. Tutti i conduttori a spirale devono essere accuratamente avvolti con fibra di vetro, inseriti tra loro distanziatori realizzati con frammenti di lana minerale, e quindi portati fuori attraverso la parete posteriore, collegati al retro dei perni e posizionare il pannello in posizione.

Per fissare in modo sicuro il focolare e installare la porta, il batuffolo di cotone deve essere schiacciato e affondato di 6–8 cm più in profondità rispetto ai lati. La superficie dell’isolante deve essere cosparsa più volte di latte di alabastro in modo che il batuffolo di cotone indurisca e smetta di assorbire intensamente l’umidità. Successivamente, la parte anteriore del forno viene riempita con una miscela di alabastro, sabbia e fibra minerale. Mentre la composizione non è congelata, una porta del forno o ipoteche per fissarla sono incorporate in essa.

Automazione con compiti temperatura-tempo

Esistono tre tipi di automazione del forno di tempra. Il costo dell’organizzazione del controllo del forno aumenta insieme al comfort di utilizzo. L’opzione più semplice è un termostato più semplice con una termocoppia come sensore di temperatura. Questo dispositivo manterrà semplicemente la temperatura impostata con un’isteresi di circa 30-50 ° C. Il tempo di mantenimento è controllato manualmente, così come il momento in cui viene raggiunto il punto di temperatura.

Un’automazione più avanzata è stata sviluppata appositamente per i forni elettrici. I termocontrollori del tipo Autonics TCN4 hanno una funzione di controllo della potenza proporzionale, che fornisce un’isteresi regolabile fino a 1 ° C. Inoltre, il dispositivo è dotato di funzioni aggiuntive, come un allarme al raggiungimento della temperatura impostata. Se lo si desidera, è possibile utilizzare il canale di allarme per attivare un relè di ritardo in serie con il termostato.

I più avanzati a questo proposito sono i dispositivi di automazione per forni del tipo “Profile-M”. Si differenziano non solo per i relè di potenza integrati, ma anche per la possibilità di una configurazione più flessibile. In tali controller, è preimpostato un timer ed è anche possibile impostare un trattamento termico con un profilo di temperatura complesso, impostando in sequenza la durata degli intervalli di tempo in cui deve essere mantenuta una certa temperatura.

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