Indukční pec pro tavení kovu udělej si sám.

Po mnoho let lidé taví kovy. Každý materiál má svůj vlastní bod tání, kterého lze dosáhnout pouze pomocí speciálního zařízení. První pece na tavení kovu byly poměrně velké a byly instalovány výhradně v dílnách velkých organizací. Moderní indukční pec lze dnes instalovat i do malých dílen při zřizování výroby šperků. Je malý, snadno použitelný a vysoce účinný.

Princip

Tavicí jednotka indukční pece se používá k ohřevu široké škály kovů a slitin. Klasický design se skládá z následujících prvků:

1. Vypouštěcí čerpadlo.
2. Vodou chlazený induktor.
3. Rám vyrobený z nerezové oceli nebo hliníku.
4. Kontaktní oblast.
5. Topeniště je vyrobeno ze žáruvzdorného betonu.
6. Podpěra s hydraulickým válcem a ložiskovou jednotkou.

Princip činnosti je založen na vytváření Foucaultových vířivých indukčních proudů. Takové proudy zpravidla způsobují poruchy při provozu domácích spotřebičů, ale v tomto případě se používají k ohřevu náboje na požadovanou teplotu. Téměř veškerá elektronika se během provozu začne zahřívat. Tento negativní faktor při využití elektřiny je plně využit.

Výhody zařízení

Indukční tavicí pec se začala používat relativně nedávno. Na výrobních místech jsou instalovány známé otevřené pece, vysoké pece a další typy zařízení. Taková pec pro tavení kovu má následující výhody:

1. Použití indukčního principu umožňuje vytvořit zařízení kompaktní. Proto nejsou problémy s jejich umístěním do malých prostor. Příkladem jsou vysoké pece, které lze instalovat pouze do připravených místností.
2. Výsledky studií naznačují, že účinnost je téměř 100 %.
3. Vysoká rychlost tavení. Vysoká účinnost určuje, že zahřátí kovu trvá mnohem méně času ve srovnání s jinými pecemi.
4. Při tavení v některých pecích se chemické složení kovu může změnit. Indukce zaujímá první místo z hlediska čistoty taveniny. Vytvořené Foucaultovy proudy ohřívají obrobek zevnitř, čímž eliminují možnost vstupu různých nečistot do kompozice.

Právě tato poslední výhoda určuje rozšíření indukčních pecí ve šperkařství, protože i malá koncentrace cizích nečistot může negativně ovlivnit získaný výsledek.

Doporučení pro umístění trouby

V závislosti na konstrukčních prvcích se rozlišují stojací a stolní indukční pece. Bez ohledu na to, která možnost byla vybrána, existuje několik základních pravidel pro instalaci:

1. Při provozu zařízení je vysoká zátěž elektrické sítě. Aby se vyloučila možnost zkratu v důsledku opotřebení izolace, musí být při instalaci provedeno kvalitní uzemnění.
2. Konstrukce má vodní chladicí okruh, který eliminuje možnost přehřátí hlavních prvků. Proto je nutné zajistit spolehlivý vzlínání vody.
3. Pokud instalujete stolní sporák, měli byste dbát na stabilitu použitého podstavce.
4. Pec pro tavení kovu je složité elektrické zařízení, při jehož instalaci musíte dodržovat všechna doporučení výrobce. Zvláštní pozornost je věnována parametrům napájecího zdroje, které musí odpovídat modelu zařízení.
5. Nezapomeňte, že kolem sporáku by mělo být poměrně hodně volného prostoru. Během provozu může i malá tavenina v objemu a hmotnosti náhodně vystříknout z formy. Při teplotách nad 1000 stupňů Celsia způsobí nenapravitelné škody na různých materiálech a může také způsobit požár.

Zařízení se může během provozu velmi zahřát. Proto by v blízkosti neměly být žádné hořlavé nebo výbušné látky. Navíc podle protipožárních opatření v okolí, musí být instalován protipožární štít.

Druhy zařízení

Široce se používají pouze dva typy pecí: kelímkové a kanálové. Mají podobné výhody a nevýhody, rozdíly spočívají pouze v použitém způsobu ovládání:

1. V peci kelímkového typu je nutné nakládat každou část vsázky samostatně. Princip činnosti zařízení je následující: kov je vložen do induktoru, po roztavení je vypuštěn a je vložena nová část. Zpravidla se takový model kupuje pro malé dílny, když se pracuje s malým množstvím surovin.
2. Kanálové se liší tím, že umožňují kontinuální tavení kovu. Konstrukce umožňuje naložení nové části kovu a vypuštění již roztaveného kovu během provozu. Jedinou nevýhodou je, že problémy vznikají při vypouštění, protože odtokový kanál musí být naplněn.

Nejoblíbenějším typem indukční pece je kelímkový typ. To je způsobeno jejich vysokým výkonem a snadnou obsluhou. Navíc, pokud je to nutné, může být takový design vyroben nezávisle.

Domácí verze jsou docela běžné. K jejich vytvoření potřebujete:

1. Generátor.
2. Kelímek.
3. Induktor.

Zkušený elektrikář může v případě potřeby vyrobit induktor vlastníma rukama. Tento konstrukční prvek je reprezentován vinutím měděného drátu. Kelímek lze zakoupit v obchodě, ale jako generátor se používá obvod lampy, samostatně sestavená baterie tranzistorů nebo svařovací invertor.

Použití svařovacího invertoru

Indukční pec pro tavení kovu vlastníma rukama lze vytvořit pomocí svařovacího invertoru jako generátoru. Tato možnost je nejpoužívanější protože vynaložené úsilí se týká pouze výroby induktoru:

1. Jako hlavní materiál je použita tenkostěnná měděná trubka. Doporučený průměr je 8-10 cm.
2. Trubka se ohýbá podle požadovaného vzoru, který závisí na vlastnostech použitého pouzdra.
3. Mezi závity by neměla být vzdálenost větší než 8 mm.
4. Induktor je umístěn v textolitovém nebo grafitovém pouzdře.

Po vytvoření induktoru a jeho umístění do pouzdra zbývá pouze nainstalovat zakoupený kelímek na jeho místo.

Aplikace tranzistorů

Takový obvod je poměrně složitý na implementaci a zahrnuje použití rezistorů, několika diod, tranzistorů různých kapacit, filmového kondenzátoru, měděného drátu se dvěma různými průměry a indukčních kroužků. Doporučení pro montáž jsou následující:

1. Při použití příslušného schématu se struktura velmi zahřeje. Proto by mělo být použito účinné chlazení.
2. Zakoupené kondenzátory jsou sestaveny do jednoho obvodu a tvoří baterii.
3. Jako základ pro induktor se používají škrticí kroužky. Na ně se navíjí dříve zakoupená měděná trubička o průměru asi 1 mm. Počet otáček určuje, jak výkonný bude domácí sporák. Doporučený rozsah je od 7 do 15 otáček.
4. Druhá měděná trubička je navinuta kolem válcového předmětu, jehož průměr by měl být asi 2 mm. Stojí za zvážení, že konce této trubice by měly být ponechány velké, protože budou použity pro připojení ke zdroji energie.
5. Jako zdroj energie lze použít 12V baterii.

Vytvořený obvod je umístěn v textolitovém nebo grafitovém pouzdře, což jsou dielektrika. Systém, zahrnující použití tranzistorů, poměrně obtížně realizovatelné. Proto byste se měli pustit do výroby takového sporáku, pouze pokud máte určité pracovní dovednosti.

Lampová kamna

V poslední době se kamna na bázi lampy vytvářejí stále méně často, protože vyžadují pečlivé zacházení. Použitý obvod je oproti případu použití tranzistorů jednodušší. Montáž lze provést v několika fázích:

1. Jako generátor proudu jsou použity 4 paprskové lampy, které jsou zapojeny paralelně.
2. Použitý měděný drát musí být zapojen do spirály. Vytvořené závitky musí mít průměr 8 až 16 cm, přičemž vzdálenost mezi nimi musí být alespoň 5 milimetrů. Stojí za zvážení, že budete potřebovat poměrně velké množství drátu, protože kelímek se musí vejít do závitů.
3. Vytvořená spirála je umístěna v pouzdře z materiálu, který nevede elektrický proud.
4. Účinnost obvodu lze zvýšit dodatečným připojením trimrového kondenzátoru.

Použité lamy musí být chráněny před mechanickými nárazy.

Chlazení zařízení

Při vytváření indukční pece s vlastními rukama vzniká největší problém s chlazením. Důvodem jsou následující body:

1. Během provozu se zahřívá nejen roztavený kov, ale také některé prvky zařízení. Proto je pro dlouhodobý provoz nutné účinné chlazení.
2. Metoda založená na využití proudění vzduchu se vyznačuje nízkou účinností. Kromě toho se nedoporučuje instalovat ventilátory v blízkosti kamen. To je způsobeno skutečností, že kovové prvky mohou ovlivňovat generované vířivé proudy.

Obvykle se chlazení provádí přívodem vody. Vytvoření okruhu vodního chlazení doma je nejen obtížné, ale také ekonomicky nerentabilní. Průmyslové verze pece již mají vestavěný okruh, na který stačí připojit studenou vodu.

Bezpečnostní opatření

Při použití indukční pece je třeba dodržovat určitá bezpečnostní opatření. Hlavní doporučení:

1. Zahřátý kov může mít velmi vysokou teplotu. I jedna kapka rozpuštěné vody na kůži může způsobit vážné zranění. Proto byste měli být při práci opatrní a používat ochranný oděv.
2. Výrobci průmyslových zařízení uvádějí ve svých technických listech poměrně mnoho různých parametrů, mezi nimiž si všímáme poloměru vlivu elektromagnetického pole. Stojí za zvážení, že elektronika, která spadá do tohoto okruhu, nemusí fungovat správně, a pokud je ponechána po dlouhou dobu, může dokonce selhat.
3. Při výběru ochranného oděvu by měla být dána přednost variantě bez kovových prvků.

Při instalaci zařízení byste měli zvážit, jak bude náplň zatížena a roztavený kov bude extrahován. Pro instalaci indukční pece se doporučuje vyčlenit samostatnou připravenou místnost.

Domácí indukční pec zvládne tavení relativně malých částí kovu. Taková kovárna však nepotřebuje ani komín, ani měch čerpající vzduch do tavicí zóny. A celou konstrukci takového sporáku lze umístit na stůl. Proto je ohřev pomocí elektrické indukce optimálním způsobem tavení kovů doma. A v tomto článku se podíváme na návrhy a montážní schémata takových kamen.

Jak funguje indukční pec – generátor, induktor a kelímek

V továrních dílnách najdete kanálové indukční pece pro tavení neželezných a železných kovů. Tato zařízení mají velmi vysoký výkon, nastavený vnitřním magnetickým obvodem, který zvyšuje hustotu elektromagnetického pole a teplotu v kelímku pece.

Kanálové konstrukce však spotřebovávají velké části energie a zabírají mnoho místa, takže doma a v malých dílnách se používá instalace bez magnetického obvodu – kelímková pec pro tavení neželezných/železných kovů. Takovou konstrukci můžete dokonce sestavit vlastníma rukama, protože instalace kelímku se skládá ze tří hlavních součástí:

• Generátor, který vyrábí střídavý proud o vysokých frekvencích, které jsou nezbytné pro zvýšení hustoty elektromagnetického pole v kelímku. Navíc, pokud lze průměr kelímku porovnat s vlnovou délkou frekvence střídavého proudu, pak tato konstrukce umožní přeměnit až 75 procent elektřiny spotřebované zařízením na tepelnou energii.
• Induktor je měděná spirála vytvořená na základě přesného výpočtu nejen průměru a počtu závitů, ale také geometrie drátu použitého v tomto procesu. Indukční obvod musí být nakonfigurován tak, aby zesiloval výkon v důsledku rezonance s generátorem, přesněji řečeno s frekvencí napájecího proudu.
• Kelímek je žáruvzdorná nádoba, ve které probíhají veškeré tavicí práce, iniciované výskytem vířivých proudů v kovové struktuře. V tomto případě jsou průměr kelímku a další rozměry této nádoby určeny přesně podle charakteristik generátoru a induktoru.

Sestavit takový sporák zvládne každý radioamatér. K tomu potřebuje najít správné schéma a zásobit se materiály a díly. Seznam toho všeho najdete níže v textu.

Z čeho jsou kamna sestavena – výběr materiálů a dílů

Konstrukce domácí kelímkové pece je založena na nejjednodušším laboratorním invertoru Kukhtetsky. Schéma zapojení této tranzistorové instalace je následující:

Na základě tohoto schématu můžete sestavit indukční pec pomocí následujících komponent:

• dva tranzistory – nejlépe typ s efektem pole a značka IRFZ44V;
• měděný drát o průměru 2 milimetry;
• dvě diody značky UF4001, nebo ještě lépe – UF4007;
• dva škrticí kroužky – lze je vyjmout ze starého stolního napájecího zdroje;
• tři kondenzátory s kapacitou 1 μF každý;
• čtyři kondenzátory s kapacitou 220 nF každý;
• jeden kondenzátor s kapacitou 470 nF;
• jeden kondenzátor s kapacitou 330 nF;
• jeden 1 wattový odpor (nebo 2 odpory po 0,5 wattu), navržený pro odpor 470 ohmů;
• měděný drát o průměru 1,2 milimetru.

Kromě toho budete potřebovat pár radiátorů – lze je vyjmout ze starých základních desek nebo chladičů procesorů a baterie s kapacitou alespoň 7200 mAh ze starého nepřerušitelného zdroje 12 V No, v tomto případě kelímek nádoba ve skutečnosti není potřeba – v peci se roztaví tyčový kov, který lze držet na studeném konci.

Pokyny pro montáž krok za krokem – jednoduché operace

Vytiskněte si a pověste výkres Kukhteckého laboratorního střídače nad váš stůl. Poté uspořádejte všechny rádiové komponenty podle typu a značky a zahřejte páječku. Připojte dva tranzistory k radiátorům. A pokud budete s kamny pracovat déle než 10-15 minut v kuse, připojte počítačové chladiče k radiátorům a připojte je k funkčnímu zdroji napájení. Schéma zapojení pro tranzistory řady IRFZ44V je následující:

Vezměte 1,2 milimetrový měděný drát a omotejte ho kolem feritových kroužků, přičemž udělejte 9-10 otáček. V důsledku toho dostanete škrtící klapky. Vzdálenost mezi závity je určena průměrem prstence na základě rovnoměrnosti rozteče. V zásadě lze vše provést „od oka“, s různou rychlostí otáček v rozsahu od 7 do 15 otáček. Sestavte baterii kondenzátorů zapojením všech částí paralelně. Ve výsledku byste měli skončit s 4,7 uF baterií.

Nyní vytvořte induktor pomocí 2mm měděného drátu. Průměr závitů se v tomto případě může rovnat průměru porcelánového kelímku nebo 8-10 centimetrů. Počet otáček by neměl přesáhnout 7-8 kusů. Pokud se vám při testování zdá výkon pece nedostatečný, překonstruujte induktor změnou průměru a počtu závitů. Proto je v prvních několika fázích lepší, aby kontakty induktoru nebyly pájené, ale oddělitelné. Dále sestavte všechny prvky na desce plošných spojů podle výkresu laboratorního invertoru Kukhtetsky. A k napájecím kontaktům připojte baterii 7200 mAh. To je vše.

Nyní můžete pec otestovat výběrem správných parametrů induktoru pro každý typ kovu nebo kelímku. Při testování nebo tavení však musíte pamatovat na bezpečnostní opatření při práci s elektrickými pecemi.

Bezpečnostní opatření při tavení kovu

Indukční instalace generuje velmi vysokou teplotu, dostatečnou k roztavení kovu o hmotnosti až 10-20 gramů. Proto při práci s kelímkem musíte použít zástěru z hustého materiálu a stejné rukavice. Ochrání vás před popálením, pokud by se kov náhodou vysypal z nádoby.

Je lepší skrýt sestavenou konstrukci pece v izolovaném krytu a za jejími stěnami ponechat pouze induktor. To ochrání uživatele i křehké rádiové komponenty. A pro ventilaci je nutné vyříznout nebo vyvrtat několik otvorů v pouzdře, které zajistí přítok a odtok vzduchu.

Zbytkové magnetické pole může zahřívat kovové části na oděvu nositele a způsobit jejich popálení pokožky. Ke kelímku je proto lepší přistupovat v jednoduchém oblečení, bez zipů a kovových knoflíků. Kromě toho je lepší odstranit všechny elektrické spotřebiče z induktoru alespoň metr daleko.