costruzione forno elettrico a muffola
Qualche anno fa mi ero costruito una fornace per fusioni a gas, funziona bene ma è scomoda perchè devo utilizzarla all'esterno, è grande (ci sta dentro un crogiolo con 1/2 litro di materiale fuso) in più la bombola..., la porto in temperatura per fondere l'alluminio in 2 ore quindi la uso se devo fare lingotti ma non per realizzare piccoli oggetti.

E' da un pò di tempo quindi che penso di costruirmi una fornace elettrica a muffola simile a quelle professionali, per intenderci miro a una cosa simile a questa:

1250°C Small Box Furnace (6"x6"x7", 4.2 liter)

per poter fare piccole fusioni, tempra e prove di temperatura.

Il progetto è ancora in fase di concept, ma sono ad uno stato piuttosto avanzato.

Veniamo alle specifiche:
  1. vorrei risparmiare sui costi (circa un quinto rispetto al costo proposto), diciamo il meno possibile!
  2. puntavo ad una camera interna di 150x150x170(h)mm, quindi 3,8litri
  3. temperatura raggiungibile di 1300°C in continuo (anche se raramente arriverò a queste temperature)
  4. controller PID magari con arduino per poter realizzare anche rampe e regolazioni temporali
NOTA: ho visto che c'è già un post sulla realizzazione di un fornetto elettrico vista la differenza non mi sembrava il caso di continuare quello, ma se lo ritenete...spostatelo

Volevo proporre un video a cui vorrei ispirarmi, ne ho visti tanti di questo tipo di realizzazione, loro lo usano per temprare coltelli e quindi lo costruiscono basso e profondo, io non ho questa necessità per me è più probabile inserire un crogiolo a bicchiere (più alto che profondo).

Materiali:
Per resistere alla temperatura di 1300°C servono mattoni tipo 26, sono mattoni a bassa densità molto simili al cemento aerato autoclavato (ne esistono di vari brand) facilmente lavorabili con una lima e una sega per il legno
La scheda tecnica si trova qui
Dove abito non trovo nessun rivenditore che abbia questi mattoni nemmeno il tipo 23 (che arriva a 1260°C)! Su internet ho trovato un rivenditore di hobbistica che vende il tipo 23. Forse sono riuscito a trovare il tipo 26 da un rivenditore estero (si trovano dagli USA ma i costi di spedizione sono a dir poco enormi). Se qualcuno ha conoscenze a riguardo sarei disponibile a valutare alternative. Per la realizzazione della fornace a gas avevo trovato nella mia zona un rivenditore che ha dei mattoni densi con contenuto di allumina >60% costano relativamente poco ma non sono lavorabili facilmente, contengono dei grani di allumina millimetrici, andare a realizzare delle cave per il filo riscaldante la vedo impossibile.

per il filo resistente non ci sono molte alternative (a basso prezzo) al Kanthal-A1 che arriva a 1400°C in funzionamento e 1600°C a fusione.

Ho scritto anche troppo il resto nei prossimi post
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Ti consiglio di seguire questo video: https://www.youtube.com/watch?v=M5oKvHktmNU
Saluti,
Riccardo
"L'importante è non smettere mai di farsi domande.La curiosità ha buoni motivi di esistere."
                                                                      -Albert Einstein-
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Ecco come quello, però pensavo di fare un ulteriore strato esterno per ridurre le perdite di calore. Con una buona isolazione serve meno potenza per portarlo in temperatura

Pensavo di utilizzare dei mattoni in cemento aerato autoclavato quelli usati comunemente in edilizia. Costano pochissimo, hanno una bassissima conduttività termica e resistono al massimo a 1000°C (mi hanno detto, perchè non ho trovato nessuna specifica tecnica a riguardo). Nella zona ho trovato i multipor ytong (non ho visto la regola che vieta di inserire brand) 600x390x80mm ma esistono anche meno spessi (60mm).
Ulteriormente si potrebbe utilizzare un materassino ceramico da 25mm, la conduttività termica è simile ai mattoni ma resiste a temperature di 1200°C

Riassumendo:
strato di mattoni refrattari 76mm
strato di mattoni isolanti 80mm
strato di fibraceramica 25mm
risulta 181mm di spessore isolante, la larghezza del forno sarebbe quindi di 181x2+150 = 512mm circa 52 cm....forse sto esagerando con l'isolamento.

Comunque per i mattoni tipo 26 ho richiesto al venditore la scheda tecnica, vediamo se mi risponde. Costerebbero circa 4,5€ a mattone e ne servirebbero circa 15
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Finalmente mi hanno risposto, invece dei dati tecnici mi hanno inviato i dati di sicurezza del materiale... il mattone è identificato con HR140-RI26 quindi è quello che cerco. Li ho ordinati, mi arriveranno.

Leggendo le specifiche del filo kanthal al capitolo resistenza alla corrosione il produttore specifica chiaramente che il filo non deve essere messo in contatto con quarzo o con silicato di sodio. Inizialmente pensavo di ricoprire le cave per le resistenze di un miscuglio di allumina e silicato di sodio... a questo punto non è una buona idea. Le alternative che ho trovato sono:
  1. l'uso di cemento Sorel, ho visto che c'è un post sul cemento magnesiaco (mancano le foto), ma con l'umidità potrebbe rilasciare acido cloridrico che non fa tanto bene al filo.
  2. Cercando ho trovato chi usa MgO, Al2O3 + acqua ma non c'è niente di legante quindi ho l'impressione che rimanga una polvere che con il tempo viene via.
  3. Usare MgO + Al2O3 + cemento alluminoso che faccia da legante, contiene una piccola quantità di SiO2 (5% da wikipedia)
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Ho inserito le foto mancanti del post sul Sorel.

saluti
Mario

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Mentre aspettavo i mattoni refrattari ho pensato di fare uno schema della struttura
.pdf  fornace-struttura.pdf (Dimensione: 155.86 KB / Download: 123)

Rispetto all'inizio, la fibraceramica avvolge solo i mattoni refrattari (centrali) in questo modo ne serve solo un metro lineare invece dei 2m per avvolgere tutta la struttura.
Così oltre a risparmiare la fibra
  1. fa da cuscinetto per eventuali dilatazioni termiche assorbendo eventuali tensioni sul materiale
  2. resiste a temperature leggermente superiori rispetto ai mattoni isolanti esterni
Di contro c'è che la parte centrale potrebbe "calare" con il tempo se la parte inferiore della fibraceramica cede ma pensavo di mettere la fibra leggermente compressa (5mm per lato)

Per evitare le dispersioni di calore dalle fughe come si vede dal video di alcuni post fa, ho pensato di creare degli scalini nei mattoni refrattari. Non c'è nessuna fessura diretta tra interno ed eterno. Per facilitarmi con il taglio dei mattoni mi sono creato dei cartamodelli (
.pdf  fornace-mattoni.pdf (Dimensione: 14.23 KB / Download: 78) da stampare con plotter 60x80).

Intanto mi sono arrivati i mattoni, per ora li sto tagliando, vedremo.

Ho un pò di timore per le cave porta resistenze, sono delle fessure di 7mm di spessore distanziate di 12mm in questo modo riesco a fare 4 passaggi per resistenza per un totale di 168cm, facessi solo due passaggi avrei solo 80cm troppo pochi per allungare sufficientemente il filo. Insomma ho paura che, con le dilatazioni termiche, la parte di supporto alle resistenze si fessuri facendo cadere le resistenze che diventerebbero inservibili.
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Sei bravo a disegnare con il computer!Non dimenticare di farcela vedere in funzione!
Saluti,
Riccardo
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Sto tagliando i mattoni per realizzare gli incastri, appena ho qualcosa di interessante posto delle foto, penso ci metterò un pò prima di vederla in funzione.

Stavo valutando se sia utile fare in modo che funzioni in condizioni di vuoto o in flusso di gas inerti, che comporta dimensionamenti e accorgimenti particolari
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Io non ho molte conoscenze in merito,ma secondo me è cosa assai difficile.Potresti fare un buco laterale ed uno sopra e flussarci un qualche gas inerte.
Saluti,
Riccardo
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Per il flusso di gas inerte basterebbe isolare le fughe della struttura esterna (del silicone potrebbe andare più che bene) e come dici te fare 2 buchi, bisognerebbe valutare il sovradimensionamento delle resistenze per ovviare alle perdite di calore dovute al riscaldamento del gas in ingresso e per quello in uscita.
Per quanto riguarda il vuoto i problemi sarebbero maggiori, la struttura deve resistere alle nuove condizioni, la porta deve essere stagna  anche l'ingresso dei cavi, per non parlare del dimensionamento delle resistenze, che ovviamente deve essere completamente rivisto ( la temperatura del filo diventa molto più alta, rischio di portarlo a fusione).

Intanto metto una serie di immagini dei mattoni tagliati

   
       
   
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