Mit einem Muffelofen in einer Werkstatt zu Hause ist es bereits möglich, die Wärmebehandlung von Metallen, die für die Herstellung von Messern, Teilen von Mechanismen und Werkzeugtechnik unverzichtbar ist, ernsthaft zu beherrschen. Wir bieten ein einfaches und kostengünstiges Design für einen automatischen Härtungsofen.
Körperteile
Ein elektrischer Härtungsofen kann leicht auf der Basis eines dünnwandigen Behälters mit einem Volumen von 15 Litern oder mehr gebaut werden. Für die kompaktesten Optionen ist ein gewöhnlicher verzinkter Eimer geeignet. Für größere können Sie einen Waschmaschinentank oder technische Behälter verwenden oder beispielsweise ein Blatt Dacheisen in einen Zylinder rollen und den Boden mit einer einzigen Falte falten. Das Gehäuse muss nicht feuerfest sein, es reicht aus, um Temperaturen von 80–100 ° C standzuhalten.
Der Körper sollte so installiert werden, dass der Abstand zur Oberfläche etwa 100 mm beträgt, für den Sie die einfachsten Beine anbringen müssen. Als solche passen Gewindestangen, die von einer Halterung gebogen werden, deren Kanten in die Löcher im Körper eingeführt und auf beiden Seiten mit Muttern festgezogen werden. Die Höhe der Beine muss sofort angepasst werden und die Muttern müssen sicher arretiert sein.
Auf der Rückseite des Gehäuses muss ein elektrisches Verbindungsloch angebracht werden. Am besten schneiden Sie ein Fenster mit den Abmessungen 50 x 70 mm und installieren dann an dieser Stelle eine Glasfaserplatte mit den Abmessungen etwa 100 x 120 mm. Der Anschluss der Heizelemente erfolgt über Stifte, während zwei oder mehr Paare herausgeführt werden können, um mehrere Stufen zu organisieren oder aus einem dreiphasigen Netz heraus zu arbeiten.
Heizelemente
Die erste Stufe bei der Herstellung des Härtungsofens selbst wird die Berechnung und Suche nach Heizelementen mit deren anschließender Montage in einem einzigen Brennstoffkreislauf sein. Dies kann auf zwei Arten erfolgen: durch Auswahl vorgefertigter Heizschlangen oder durch Herstellung selbst..
Die Auswahl der Spiralen ist nicht sehr schwierig. Sie müssen lediglich sicherstellen, dass sie aus dem richtigen Material bestehen und einen ausreichenden Querschnitt haben. Es wird nicht empfohlen, zum Härten von Öfen Drahtheizelemente mit einer Drahtstärke von weniger als 0,4 mm zu verwenden. Die optimale Variante des Spiralmaterials ist fechral X27Yu5T oder Kh23Yu5-N-VI. Die wichtigste Regel beim Arbeiten mit solchen Legierungen ist, sie erst nach der endgültigen Bildung und Montage des Kraftstoffkreislaufs zu erhitzen..
Die Berechnung der Heizelemente muss individuell unter Berücksichtigung der Abmessungen des Ofens und der entsprechenden Heizleistung erfolgen. Als Beispiel können Sie einen Ofen mit Heizkammerabmessungen von 150 x 100 x 300 mm nehmen. Um einen solchen Raum auf eine Temperatur von 1.100 ° C zu erwärmen, ist eine Gesamtleistung der Heizelemente von etwa 4 kW erforderlich. Die Heizleistung ist jedoch am wirtschaftlichsten, wenn die Gesamtleistung der Spulen 5,5 bis 6 kW beträgt. Bei Anschluss an ein 220-V-Netzwerk beträgt der Strom 28 A und der Gesamtwiderstand der Heizung 7,86 Ohm.
Mit diesen Daten können wir leicht die erforderliche Drahtlänge mit bekannter elektrischer Leitfähigkeit finden. Der durchschnittliche spezifische Widerstand eines Fechrals beträgt 1,25 Ohmmm2/ m. Wenn Sie einen Draht mit einem Durchmesser von 0,9 mm verwenden, beträgt sein Querschnitt 0,64 mm2, Dies bedeutet, dass der Widerstand eines Meters 0,8 Ohm beträgt. Daher muss ein Heizelement mit einer Gesamtdrahtlänge von 9,83 m erstellt werden. Um die Spirale zu verdrehen, müssen Sie einen Dornstab verwenden, der zuvor die Länge einer Umdrehung berechnet hat. Wenn die Spule einen Außendurchmesser von 8 mm hat, beträgt die Spulenlänge etwas mehr als 25 mm, dh das gesamte Heizelement besteht aus 393 Windungen.
Im Querschnitt beträgt der Umfang der Kammer 500 mm, bei einer normalen Packungsdichte in einem Feuerraum mit einer Tiefe von 300 mm ist die Spirale in 5 Reihen mit einer Vertiefung von der Vorderkante von 40 mm angeordnet. Somit beträgt die Gesamtlänge der Spirale 2,5 Meter, die Spule muss gleichmäßig auf diese Länge gedehnt werden. Wenn Sie grob rechnen, beträgt der Abstand zwischen den Windungen der Spirale nach dem Strecken etwas mehr als 5 mm, was eine ausreichende Heizdichte gewährleistet. Wenn sich herausstellen würde, dass die Steigung höher als 8 mm ist, müsste der Drahtdurchmesser mit einer Windungsteigung von weniger als 3 mm verringert werden – um zu erhöhen.
Ofenauskleidung und Anordnung
Das Konzept eines Muffelofens impliziert das Vorhandensein einer Muffel – einer internen hitzebeständigen Kapsel, die die Heizkreislaufspirale schließt und sie vor feinen Rückständen und Zunder schützt. Die Muffel ist in der Regel in den Öfen abnehmbar, was die Reparatur und den Austausch von Heizelementen ermöglicht.
Die Hauptschwierigkeit besteht darin, die Muffel und den Heizkörper gleichzeitig herzustellen. Dies erfordert zwei Arten von hitzebeständiger Keramik: eine für die Herstellung eines Gehäuses mit Rillen, die andere für eine dünnwandige Muffel. Für eine Keramikbasis ist es besser, eine Mischung aus feuerfestem Ton mit einem Aluminiumoxidgehalt von mindestens 30% zu verwenden. Der Ton sollte mit überschüssigem Wasser verdünnt und einen Tag lang quellen gelassen werden. Entfernen Sie dann das abgesetzte Wasser von oben und lassen Sie nur das gequollene Sediment zurück.
Der Keramikkörper der Heizung ist massiv, daher kann er nicht aus einem reinen Bindemittel hergestellt werden, sondern es wird ein Füllstoff benötigt. Als letztere sind Glasfasern, trockener Quarzsand oder zerkleinerte Schamotte gut geeignet. Der Gesamttongehalt in der Lösung sollte nicht weniger als 50 Vol .-% betragen, wodurch die Mischung die Konsistenz einer viskosen Kunststoffpaste erhält. Wenn sich herausstellt, dass die Zusammensetzung flüssiger ist, wird die überschüssige Feuchtigkeit durch Zugabe kleiner Portionen Stuck unmittelbar vor der Verwendung entfernt..
Schamottpulver
Der Heizkörper besteht aus einer volumetrischen Schablone aus Wellpappe, deren Abmessungen 15 bis 20 mm größer sein sollten als die geplanten Abmessungen des Feuerraums auf jeder Seite. Zunächst muss eine Schnur oder ein Silikonschlauch mit dem entsprechenden Durchmesser auf die Schablone gewickelt werden, um die erforderliche Anzahl von Rillen für die Spirale zu bilden. Danach muss die Schablone mit einer Schnur von allen Seiten mit Ton verklebt werden, um die Bildung von Hohlräumen zu vermeiden und eine Wandstärke von mindestens 40 mm zu erreichen. Die Zugabe von Alabaster hilft dem Stück, seine Form vor dem Brennen beizubehalten. Entfernen Sie vorsichtig den Kartoneinsatz vom getrockneten Keramikkörper und ziehen Sie die Schnur aus den Rillen.
Für die Auskleidung des Ofens werden Keramiken aus höherwertigem Kaolin verwendet. Der angereicherte Ton der Marke KFN-2 ist am besten geeignet, es ist besser, zerkleinerte hochreine Schamotte als Füllstoff mit einem Gehalt an trockenen Bestandteilen von etwa 20 bis 25 Vol .-% zu verwenden. Die Mischung wird wie oben beschrieben versiegelt und zur Bildung der Innenauskleidung verwendet..
Um die Muffel leicht zu trennen, werden vorab Spiralen in den Keramikkörper eingeführt. Anschließend wird die Innenfläche nach dem Pappmaché-Prinzip mit Zeitungspapierfetzen überklebt. Sie sollten mindestens 8-10 Schichten erhalten, während die Innenfläche so wenig Rauheit wie möglich enthalten sollte. Nach dem Trocknen des Papiers wird von innen eine feuerfeste Auskleidungsmasse aufgetragen. Es ist besser, dies in mehreren Durchgängen zu tun, damit überschüssige Feuchtigkeit verdunsten kann. Daher sollte die Wand der Muffel eine Dicke von 15 bis 20 mm erreichen. In diesem Zustand wird die gesamte Baugruppe mehrere Tage lang getrocknet, bis beim Klopfen die Plastizität vollständig verloren geht und ein Klingeln auftritt.
Nach dem Trocknen wird ein Primärbrand durchgeführt – die Spiralen werden mit Spannung beaufschlagt und das heiße Produkt wird 4 bis 6 Stunden lang aufbewahrt. Während des Brennvorgangs überschreitet Fechral die Kristallisationsschwelle und nimmt, wenn es zerbrechlicher wird, die Form von Kanälen an. Der Ton im Keramikeinsatz und in der Muffel ist gebrannt und glasig und gewinnt an Beständigkeit gegen zyklische Temperaturänderungen. Nun, die Papier- und Kleberückstände brennen einfach aus und bilden eine minimale technologische Lücke für das einfache Entfernen und Installieren der Muffel.
Mit dieser Herstellungsmethode können Sie einige Tricks anwenden. Zum Beispiel, um einen Keramikkörper auf einer sich verjüngenden Schablone zu bilden, um das Entfernen der Muffel zu erleichtern. Es wäre auch nicht überflüssig, die Vorderseite der Baugruppe zu verlängern, wenn keine Heizungen vorhanden sind, oder eine kleine Spirale am Boden der Kammer anzubringen. Als Schalldämpfer für einen Ofen können Sie sofort mehrere Kopien anfertigen.
Wärmeisolierung des Ofens
Durch die beschriebenen Maßnahmen wird ein fast fertiger Feuerraum des Härtungsofens erhalten, der nur in das Gehäuse eingesetzt, sicher befestigt und der Wärmeverlust minimiert werden muss. Hierfür ist ein vorgefertigter Behälter mit Beinen praktisch..
Das Innenvolumen des Behälters muss mit Mineralwolle mit einer Dichte von 45-50 kg / m gefüllt sein3. Watte muss spiralförmig aufgerollt werden, zuerst unter die Außenwände gelegt und allmählich in Richtung Zentrum bewegt werden. Die Packungsdichte sollte so hoch wie möglich sein, aber die Baumwolle selbst sollte nicht beschädigt werden. Infolgedessen muss der gesamte Feuerraum in der Mittelfalte platziert werden. Wenn die Dichte der Watte ausreichend ist, zerquetscht der Heizteil die Isolierung nicht mit seinem Gewicht. Alle Spiralkabel müssen sorgfältig mit Glasfaser umwickelt, zwischen ihnen Abstandhalter aus Mineralwollresten eingefügt und dann durch die Rückwand herausgeführt, mit der Rückseite der Stifte verbunden und die Platte angebracht werden.
Um den Feuerraum sicher zu befestigen und die Tür zu installieren, muss die Watte zerkleinert und 6–8 cm tiefer als die Seiten versenkt werden. Die Oberfläche der Isolierung muss mehrmals mit Alabastermilch bestreut werden, damit die Watte aushärtet und keine Feuchtigkeit mehr aufnimmt. Danach wird der vordere Teil des Ofens mit einer Mischung aus Alabaster, Sand und Mineralfasern gefüllt. Während die Zusammensetzung nicht gefroren ist, sind eine Ofentür oder Hypotheken zur Befestigung darin eingebettet.
Automatisierung mit Temperatur-Zeit-Aufgaben
Es gibt drei Arten der Härtungsofenautomatisierung. Die Kosten für die Organisation der Steuerung des Ofens steigen zusammen mit dem Benutzerkomfort. Die einfachste Option ist ein einfacherer Thermostat mit einem Thermoelement als Temperatursensor. Dieses Gerät hält einfach die eingestellte Temperatur mit einer Hysterese von etwa 30-50 ° C aufrecht. Die Haltezeit wird manuell gesteuert, ebenso wie der Moment, in dem der Temperaturpunkt erreicht ist.
Speziell für Elektroöfen wird eine weiter fortgeschrittene Automatisierung entwickelt. Thermocontroller vom Typ Autonics TCN4 verfügen über eine proportionale Leistungsregelungsfunktion, die eine einstellbare Hysterese bis zu 1 ° C ermöglicht. Das Gerät ist außerdem mit zusätzlichen Funktionen ausgestattet, z. B. einem Alarm beim Erreichen der eingestellten Temperatur. Auf Wunsch kann über den Alarmkanal ein Zeitverzögerungsrelais in Reihe mit dem Thermostat aktiviert werden.
Am weitesten fortgeschritten sind in dieser Hinsicht die Automatisierungsvorrichtungen für Öfen vom Typ „Profile-M“. Sie unterscheiden sich nicht nur in den eingebauten Leistungsrelais, sondern auch in der Möglichkeit einer flexibleren Konfiguration. In solchen Reglern ist ein Zeitgeber voreingestellt, und es ist auch möglich, eine Wärmebehandlung mit einem komplexen Temperaturprofil einzurichten, wobei nacheinander die Länge der Zeitintervalle eingestellt wird, in denen eine bestimmte Temperatur aufrechterhalten werden soll.
Könnten Sie bitte erklären, was genau ein DIY Muffelofen ist und wie er funktioniert? Ich habe noch nie davon gehört und bin neugierig, ob es sich um eine Art Heizung oder ein Gerät zum Schmelzen von Metallen handelt. Vielen Dank im Voraus für Ihre Antwort!