Forni fai da te per la fusione del metallo. Forni fusori

Un forno a induzione domestico può gestire la fusione di porzioni di metallo relativamente piccole. Tuttavia, una tale fucina non necessita di un camino o di un soffietto che pompa l'aria nella zona di fusione. E l'intera struttura di una tale stufa può essere posizionata su una scrivania. Pertanto, il riscaldamento mediante induzione elettrica è il modo ottimale per fondere i metalli a casa. E in questo articolo esamineremo i progetti e gli schemi di assemblaggio di tali stufe.

Come funziona un forno a induzione: generatore, induttore e crogiolo

Nelle officine di fabbrica è possibile trovare forni ad induzione a canale per la fusione di metalli non ferrosi e ferrosi. Questi impianti hanno una potenza molto elevata, regolata da un circuito magnetico interno, che ne aumenta la densità campo elettromagnetico e la temperatura nel crogiolo del forno.

Tuttavia, le strutture a canale consumano grandi quantità di energia e occupano molto spazio, quindi a casa e nelle piccole officine viene utilizzata un'installazione senza nucleo magnetico: un forno a crogiolo per la fusione di metalli non ferrosi/ferrosi. Puoi anche assemblare una struttura del genere con le tue mani, perché l'installazione del crogiolo è composta da tre componenti principali:

Generatore che produce corrente alternata ad alte frequenze, necessaria per aumentare la densità del campo elettromagnetico nel crogiolo. Inoltre, se il diametro del crogiolo può essere confrontato con la lunghezza d'onda della frequenza della corrente alternata, tale progettazione consentirà di trasformarsi in energia termica fino al 75% dell’elettricità consumata dall’impianto.
L'induttore è una spirale di rame creata sulla base di un calcolo accurato non solo del diametro e del numero di spire, ma anche della geometria del filo utilizzato in questo processo. Il circuito dell'induttore deve essere configurato per amplificare la potenza a seguito della risonanza con il generatore, o più precisamente con la frequenza della corrente di alimentazione.
Il crogiolo è un contenitore refrattario in cui avviene tutto il lavoro di fusione, avviato a causa della presenza di correnti parassite nella struttura metallica. In questo caso, il diametro del crogiolo e le altre dimensioni di questo contenitore sono determinati rigorosamente in base alle caratteristiche del generatore e dell'induttore.

Qualsiasi radioamatore può assemblare una stufa del genere. Per fare questo ha bisogno di trovare schema corretto e fare scorta di materiali e parti. Puoi trovare un elenco di tutto questo qui sotto nel testo.

Da cosa vengono assemblate le stufe: selezione di materiali e parti

Il design di un forno a crogiolo fatto in casa si basa sul più semplice inverter Kukhtetsky da laboratorio. Lo schema elettrico di questa installazione di transistor è il seguente:

Sulla base di questo schema, è possibile assemblare un forno a induzione utilizzando i seguenti componenti:

due transistor - preferibilmente del tipo ad effetto di campo e marca IRFZ44V;
filo di rame con un diametro di 2 millimetri;
due diodi del marchio UF4001, ancora meglio - UF4007;
due anelli dell'acceleratore: possono essere rimossi dal vecchio alimentatore da tavolo;
tre condensatori con una capacità di 1 μF ciascuno;
quattro condensatori con una capacità di 220 nF ciascuno;
un condensatore con una capacità di 470 nF;
un condensatore con una capacità di 330 nF;
un resistore da 1 watt (o 2 resistori da 0,5 watt ciascuno), progettato per una resistenza di 470 ohm;
filo di rame con un diametro di 1,2 millimetri.

Inoltre, avrai bisogno di un paio di radiatori: questi possono essere rimossi dai vecchi schede madri o dispositivi di raffreddamento della CPU e batteria con una capacità di almeno 7200 mAh da una vecchia fonte gruppo di continuità a 12 V. Ebbene, in questo caso, in realtà non è necessario un contenitore per il crogiolo: la barra di metallo si scioglierà nel forno, che può essere trattenuta dall'estremità fredda.

Istruzioni passo passo per il montaggio: operazioni semplici

Stampa e appendi il disegno dell'inverter da laboratorio di Kukhtetsky sopra la tua scrivania. Successivamente, disponi tutti i componenti della radio per tipo e marca e riscalda il saldatore. Collegare due transistor ai radiatori. E se lavorerai con la stufa per più di 10-15 minuti alla volta, collega i dispositivi di raffreddamento del computer ai radiatori, collegandoli a una fonte di alimentazione funzionante. Lo schema dei pin per i transistor della serie IRFZ44V è il seguente:

Prendi un filo di rame da 1,2 millimetri e avvolgilo anelli di ferrite, facendo 9-10 giri. Di conseguenza, otterrai strozzature. La distanza tra le spire è determinata dal diametro dell'anello, in base all'uniformità del passo. In linea di principio, tutto può essere fatto “a occhio”, variando il numero di giri nell'intervallo da 7 a 15 giri. Assemblare una batteria di condensatori collegando tutte le parti in parallelo. Di conseguenza, dovresti ritrovarti con una batteria da 4,7 uF.

Ora realizza un induttore utilizzando un filo di rame da 2 mm. Il diametro delle spire in questo caso può essere pari al diametro di un crogiolo di porcellana o 8-10 centimetri. Il numero di giri non deve superare i 7-8 pezzi. Se durante il test la potenza del forno ti sembra insufficiente, riprogetta l'induttore modificando il diametro e il numero di spire. Pertanto, nelle prime due fasi, è meglio rendere i contatti dell'induttore non saldati, ma staccabili. Successivamente, assembla tutti gli elementi su una scheda PCB, in base al disegno dell'inverter da laboratorio di Kukhtetsky. E collega una batteria da 7200 mAh ai contatti di alimentazione. Questo è tutto.

Tutto è iniziato con il fatto che avevo bisogno di un fornello per... tutto. Volevo fondere e scaldare l'acciaio e bruciarmi le mani, tutto il set, insomma. Ho deciso di andare in modo semplice e ho ordinato questo da Ali per 10k (+ 5k di spedizione):

Ho lavorato esattamente due volte >_< после чего спираль потекла и попортила муфель:

In generale consiglio vivamente di non acquistare stufe dai cinesi; moriranno in pochissimo tempo. Tuttavia, sono riuscito a ottenere un rimborso completo e Ali si è schierato dalla mia parte. Ma esclusa la spedizione. Sembra che ne abbia ottenuti 5mila, ma quello che mi è rimasto tra le mani era ciò che restava del forno, vale a dire: un crogiolo di grafite, un mucchio di refrattari, una termocoppia e un regolatore, oltre a pinze alla moda. Alla fine è quasi un pareggio, probabilmente.

Il forno è morto, viva il nuovo forno!
L'ho già assemblato io stesso da questo:
Mattone refrattario ШЛ - 1 (penso, non ricordo esattamente quale numero):

Ciò che serve è argilla refrattaria leggera, poiché è molto comodo tagliare le scanalature per la spirale, ed è anche davvero molto leggera (molto fragile, d'altra parte). Tagliamo delle scanalature in 4 mattoni in modo da ottenere una spirale che sale dal basso verso l'alto per posizionare un'altra spirale di fechral in questa spirale. Ho realizzato il fondo con un paio degli stessi mattoni e ho tagliato un altro paio in tasselli negli angoli della stufa. Puoi incollare il tutto con un composto ignifugo per la posa di caminetti e stufe, sigillante ignifugo o colla ignifuga.

Allora ci vuole sicuramente un fechral, o meglio ancora un superfechral. Il nichelcromo non funzionerà; si brucerà a contatto con l'aria. Ho comprato questa matassa a Novosibirsk (non prestare attenzione a cosa c'è sopra):

Lo vendono a peso e qui è 3 kg, la resistività di questo filo è 1,78 μOhm al metro. Calcolare la lunghezza del cavo necessaria è molto semplice: il quadrato della tensione viene diviso per la potenza (mi servivano 1,5 kW) e la resistività. Cioè nel mio caso: 220*220/1500 = 32 Ohm. 32/1,78=18 metri. In totale, prendiamo 18 metri di filo e lo avvolgiamo su un'asta del diametro richiesto, in modo che si adatti bene alle scanalature segate nei mattoni. Puoi caricarlo rapidamente, ad esempio, utilizzando un cacciavite. Ho stretto le mani %-)
La spirale dovrà essere allungata in modo che le spire non si tocchino e posizionata nelle scanalature

Più strettamente puoi inserire la spirale nelle scanalature e negli angoli, meglio è: quando riscaldato, il fechral diventa più morbido e può abbassarsi e cadere dalle scanalature. La spirale esce dall'alto e dal basso (nella foto sopra potete vedere l'uscita dall'alto). Vale la pena torcere le uscite a metà in modo che il filo non diventi troppo caldo. finisce fili di rame L'ho collegato ai resti elettronici di un forno cinese. Non smonterò la mia stufa per fotografarli, ma tali regolatori sono venduti nei grandi negozi di ricambi radio. Assomigliano a questo (a sinistra):

In linea di principio, puoi già accenderlo e tutto, in teoria, funzionerà (dovrebbe essercene abbastanza per fondere l'alluminio). Tuttavia, con un utilizzo più o meno prolungato si avranno grandi perdite di calore e non sarà possibile sviluppare la temperatura necessaria, ad esempio, per fondere il rame. In questo caso, la lana di mullite-silice, lo stesso feltro o qualche tipo di fibra ceramica aiuteranno. Tutto questo è venduto nei negozi refrattari online ed è abbastanza conveniente. Il cotone idrofilo costa circa 200 rubli al kg. È necessario avvolgerlo attorno alla camera di lavoro e generalmente tappare tutti i fori con esso in modo che il calore non fuoriesca da nessuna parte dalla camera. In teoria, è meglio rifare il coperchio con argilla refrattaria leggera e imbottire più cotone idrofilo in modo che aderisca più saldamente%-) In breve, isola la fotocamera il più possibile dal mondo esterno.

È vero, le mie mani non riescono ancora a raggiungere il coperchio, quindi ho semplicemente messo sopra la fibra ceramica del forno cinese in tre strati (a 1000 gradi all'interno, puoi facilmente premere la fibra sopra con una mano non protetta).
Oh sì, ho dimenticato una cosa: la lana di mullite-silice è impregnata di una sorta di sciocchezza oleosa per facilitarne l'installazione. Quando riscaldato si brucia e puzza in modo abbastanza evidente, all'inizio il batuffolo di cotone fumerà, poi andrà bene.

Ancora una cosa: la termocoppia (ovvero il termometro) non dovrebbe assolutamente essere posizionata sopra, come la mia. Il fatto è che in questa posizione la temperatura è circa, mostrando, nel mio caso, circa 100 gradi in meno rispetto all'area di lavoro dove pende il pezzo nella foto sopra.

E, naturalmente, tieni presente che la corrente scorre a spirale. Prima di entrare nel forno, spegnere l'alimentazione o fare molta attenzione a non toccare la bobina sotto tensione.

La fusione dei metalli per induzione viene utilizzata attivamente in vari settori, come l'ingegneria meccanica, la metallurgia e la produzione di gioielli. Il materiale si riscalda sotto l'influenza corrente elettrica, che consente di utilizzare il calore con la massima efficienza. Le grandi fabbriche dispongono di unità industriali speciali per questo, mentre a casa puoi assemblare con le tue mani un semplice e piccolo forno a induzione.

Tali forni sono popolari nella produzione

Autoassemblaggio della stufa

Esistono molte tecnologie e descrizioni schematiche di questo processo presentate su Internet e nelle riviste, ma quando si sceglie, vale la pena scegliere un modello che sia più efficace nel funzionamento, oltre che conveniente e facile da implementare.

I forni fusori fatti in casa sono abbastanza design semplice e solitamente sono costituiti da sole tre parti principali, collocate in una custodia robusta. Questi includono:

elemento che genera corrente alternata ad alta frequenza;
una parte a forma di spirale creata da un tubo di rame o da un filo spesso, chiamata induttore;
crogiolo - un contenitore in cui verrà effettuata la calcinazione o la fusione, realizzato in materiale refrattario.

Naturalmente, tali apparecchiature non vengono spesso utilizzate nella vita di tutti i giorni, perché non tutti gli artigiani hanno bisogno di tali unità. Ma le tecnologie presenti in questi dispositivi sono presenti in elettrodomestici, con cui molte persone hanno a che fare quasi ogni giorno. Ciò include microonde, forni elettrici e piani cottura a induzione. Puoi realizzare varie attrezzature utilizzando i diagrammi con le tue mani se hai le conoscenze e le competenze necessarie.

In questo video imparerai in cosa consiste questo forno

Il riscaldamento in questa tecnica viene effettuato grazie alle correnti parassite di induzione. L'aumento della temperatura avviene istantaneamente, a differenza di altri dispositivi con uno scopo simile.

Ad esempio, le cucine a induzione hanno un'efficienza del 90%, mentre le cucine a gas ed elettriche non possono vantare questo valore, rispettivamente solo del 30-40% e del 55-65%; I fornelli HDTV hanno però uno svantaggio: per utilizzarli dovrai preparare dei piatti particolari.

Progettazione del transistor

Ce ne sono molti vari schemi per l'assemblaggio di fonderie a induzione a casa. Un forno semplice e collaudato realizzato con transistor ad effetto di campoÈ abbastanza facile da assemblare; molti artigiani che hanno familiarità con le basi dell'ingegneria radiofonica possono gestirne la fabbricazione secondo lo schema mostrato in figura. Per creare un'installazione È necessario preparare i seguenti materiali e parti:

due transistor IRFZ44V;
fili di rame (per avvolgimento) con isolamento smaltato, spessore 1,2 e 2 mm (un pezzo ciascuno);
due anelli dalle induttanze, possono essere rimossi dall'alimentatore di un vecchio computer;
una resistenza da 470 Ohm per 1 W (è possibile collegarne due da 0,5 W ciascuna in serie);
due diodi UF4007 (facilmente sostituibili con il modello UF4001);
Condensatori a film da 250 W - un pezzo con una capacità di 330 nF, quattro - 220 nF, tre - 1 µF, 1 pezzo - 470 nF.

Prima di assemblare una stufa del genere, non dimenticare gli strumenti

L'assemblaggio avviene secondo il disegno schematico; si consiglia inoltre di verificare istruzioni passo passo, questo ti proteggerà da errori e danni agli elementi. La creazione di un forno fusorio a induzione con le proprie mani viene eseguita secondo il seguente algoritmo:

I transistor sono posizionati su dissipatori di calore abbastanza grandi. Il fatto è che i circuiti possono diventare molto caldi durante il funzionamento, motivo per cui è così importante selezionare parti delle dimensioni adeguate. Tutti i transistor possono essere posizionati su un radiatore, ma in questo caso bisognerà isolarli, evitando che entrino in contatto con il metallo. Questo aiuterà rondelle e guarnizioni in plastica e gomma. La corretta piedinatura dei transistor è mostrata in figura.
Poi iniziano a fare gli strozzatori; te ne serviranno due. Per fare questo, prendi un filo di rame con un diametro di 1,2 millimetri e avvolgilo attorno agli anelli presi dall'alimentatore. Questi elementi contengono ferro ferromagnetico in polvere, quindi è necessario compiere almeno 7-15 giri, lasciando una piccola distanza tra loro.
I moduli risultanti vengono assemblati in un'unica batteria con una capacità di 4,6 μF e i condensatori sono collegati in parallelo.
Per avvolgere l'induttore viene utilizzato un filo di rame spesso 2 mm. Viene avvolto 7-8 volte attorno a qualsiasi oggetto cilindrico, il suo diametro dovrebbe corrispondere alla dimensione del crogiolo. Il filo in eccesso viene tagliato, ma rimangono le estremità piuttosto lunghe: saranno necessarie per il collegamento ad altre parti.
Tutti gli elementi sono collegati sulla scheda, come mostrato in figura.

Se necessario, è possibile costruire un alloggiamento per l'unità; a tale scopo vengono utilizzati solo materiali resistenti al calore, come la textolite. La potenza del dispositivo può essere regolata, per cui è sufficiente modificare il numero di spire del filo sull'induttore e il loro diametro.

Esistono diverse varianti del forno a induzione che possono essere assemblate

Con spazzole in grafite

L'elemento principale di questa struttura è assemblato da spazzole di grafite, lo spazio tra i quali è riempito di granito, frantumato allo stato di polvere. Quindi il modulo finito viene collegato a un trasformatore step-down. Quando lavori con tali apparecchiature, non devi preoccuparti delle scosse elettriche, poiché non è necessario utilizzare 220 volt.

Tecnologia di produzione di un forno a induzione da spazzole di grafite:

Innanzitutto, il corpo viene assemblato; per questo, i mattoni resistenti al fuoco (argilla refrattaria) di 10 × 10 × 18 cm vengono posati su piastrelle resistenti alle alte temperature. La scatola finita è avvolta in cartone di amianto. Per dare a questo materiale la forma desiderata è sufficiente inumidirlo con una piccola quantità di acqua. La dimensione della base dipende direttamente dalla potenza del trasformatore utilizzato nel progetto. Se lo si desidera, la scatola può essere ricoperta con filo d'acciaio.
Un'ottima opzione per i forni a grafite sarebbe un trasformatore con una potenza di 0,063 kW, preso da saldatrice. Se è progettato per 380 V, per motivi di sicurezza può essere sottoposto ad avvolgimento, anche se molti radiotecnici esperti ritengono che questa procedura possa essere abbandonata senza alcun rischio. Tuttavia, si consiglia di avvolgere il trasformatore con alluminio sottile in modo che il dispositivo finito non si surriscaldi durante il funzionamento.
Sul fondo della scatola viene posizionato un substrato di argilla metallo liquido non si diffonde, dopodiché nella scatola vengono inserite spazzole di grafite e sabbia di granito.

Il vantaggio principale di tali dispositivi è considerato l'elevato punto di fusione, che può modificare lo stato di aggregazione anche del palladio e del platino. Gli svantaggi includono il riscaldamento del trasformatore troppo rapido e la piccola area del forno, che non consente di fondere più di 10 g di metallo alla volta. Pertanto, ogni maestro dovrebbe capire che se il dispositivo è assemblato per elaborare grandi volumi, è meglio realizzare un forno con un design diverso.

Dispositivo basato su lampada

Un potente fornello di fusione può essere assemblato da lampadine elettroniche. Come si può vedere nello schema, per ottenere corrente ad alta frequenza, le lampade a fascio devono essere collegate in parallelo. Invece di un induttore, questo dispositivo utilizza un tubo di rame con un diametro di 10 mm. Il modello è inoltre dotato di un condensatore di sintonia per poter regolare la potenza del forno. Per il montaggio è necessario preparare:

quattro lampade (tetrodi) L6, 6P3 o G807;
condensatore trimmer;
4 induttanze a 100-1000 µH;
indicatore luminoso al neon;
quattro condensatori da 0,01 µF.

Per cominciare, il tubo di rame ha la forma di una spirale: questo sarà l'induttore del dispositivo. In questo caso, tra le spire viene lasciata una distanza di almeno 5 mm e il loro diametro deve essere di 8-15 cm. Le estremità della spirale vengono lavorate per il fissaggio al circuito. Lo spessore dell'induttore risultante dovrebbe essere 10 mm maggiore di quello del crogiolo (è posizionato all'interno).

La parte finita viene posizionata nell'alloggiamento. Per la sua fabbricazione è necessario utilizzare un materiale che fornisca isolamento elettrico e termico per il riempimento del dispositivo. Quindi viene assemblata una cascata da lampade, induttanze e condensatori, come mostrato in figura, questi ultimi collegati in linea retta.

È ora di collegare l'indicatore al neon: è necessario affinché il master possa scoprire quando il dispositivo è pronto per il lavoro. Questa lampadina è collegata al corpo del forno insieme alla maniglia del condensatore variabile.

Attrezzatura del sistema di raffreddamento

Le unità industriali per la fusione del metallo sono dotate di speciali sistemi di raffreddamento che utilizzano antigelo o acqua. Dotare queste importanti installazioni in stufe HDTV fatte in casa richiederà costi aggiuntivi, motivo per cui l'assemblaggio può incidere notevolmente sul tuo portafoglio. Meglio quindi dotare l'unità domestica di un sistema più economico composto da ventilatori.

Il raffreddamento ad aria con questi dispositivi è possibile quando si trovano lontano dal forno. Altrimenti, gli avvolgimenti metallici e le parti della ventola possono fungere da circuito per cortocircuitare le correnti parassite, riducendo significativamente l'efficienza dell'apparecchiatura.

Lampada e circuiti elettronici tendono inoltre a riscaldarsi attivamente durante il funzionamento dell'unità. I dissipatori di calore vengono solitamente utilizzati per raffreddarli.

Termini di utilizzo

Per i tecnici radio esperti, assemblare un forno a induzione secondo gli schemi con le proprie mani può sembrare un compito facile, quindi il dispositivo sarà pronto abbastanza rapidamente e il maestro vorrà provare la sua creazione in azione. Vale la pena ricordare che quando si lavora con un'installazione fatta in casa, è importante seguire le precauzioni di sicurezza e non dimenticare le principali minacce che possono sorgere durante il funzionamento di un forno inerziale:

Metallo liquido e elementi riscaldanti dispositivi possono causare gravi ustioni.
I circuiti dei tubi sono costituiti da parti con alta tensione, pertanto, in fase di montaggio dell'unità, essi dovranno essere riposti in una scatola chiusa, eliminando così la possibilità di toccare accidentalmente tali elementi.
Il campo elettromagnetico può influenzare anche ciò che si trova all'esterno della scatola di installazione. Pertanto, prima di accendere il dispositivo, è necessario rimuovere tutti i dispositivi tecnici complessi, come telefoni cellulari, fotocamere digitali, lettori MP3 e rimuovere anche tutti i gioielli in metallo. Sono a rischio anche i portatori di pacemaker: non dovrebbero mai utilizzare tali apparecchiature.

Questi forni possono essere utilizzati non solo per la fusione, ma anche per riscaldare rapidamente oggetti metallici durante la formatura e la stagnatura. Modificando il segnale di uscita dell'impianto e i parametri dell'induttore, è possibile configurare il dispositivo per un compito specifico.

Verranno utilizzati per fondere piccoli volumi di ferro stufe fatte in casa, questi dispositivi efficienti sono in grado di funzionare da prese regolari. Il dispositivo non occupa molto spazio, può essere posizionato su un desktop in un'officina o in un garage. Se una persona sa leggere in modo semplice schemi elettrici, quindi non ha bisogno di acquistare tale attrezzatura in un negozio, perché può assemblare una piccola stufa con le proprie mani in poche ore.

I radioamatori hanno scoperto da tempo che possono realizzare forni a induzione per fondere il metallo con le proprie mani. Questi semplici diagrammi ti aiuteranno a realizzare un'installazione HDTV per uso domestico. Tuttavia, sarebbe più corretto chiamare tutti i progetti descritti "gli inverter da laboratorio di Kukhtetsky", poiché è semplicemente impossibile assemblare autonomamente una stufa a tutti gli effetti di questo tipo.

Cottura degli antichi vasai prodotti ceramici nelle fucine, sul fondo, a volte venivano trovati pezzi duri e lucenti con proprietà insolite. Dal momento stesso in cui iniziarono a pensare a cosa fossero queste meravigliose sostanze, a come apparivano lì e anche dove potevano essere utilizzate utilmente, nacque la metallurgia: l'artigianato e l'arte della lavorazione dei metalli.

E lo strumento principale per estrarre nuovi materiali estremamente utili dal minerale divennero le fucine termofondenti. I loro progetti hanno fatto molta strada nello sviluppo: dalle primitive cupole di argilla usa e getta riscaldate con legna ai moderni forni elettrici con controllo automatico processo di fusione.

Le unità di fusione dei metalli non sono necessarie solo ai giganti della metallurgia ferrosa, che utilizzano cubilotti, altiforni, forni a focolare aperto e convertitori rigenerativi con una produzione di diverse centinaia di tonnellate per ciclo.
Tali valori sono tipici della fusione di ferro e acciaio, che rappresentano fino al 90% produzione industriale tutti i metalli.
Nella metallurgia e nel riciclaggio dei metalli non ferrosi i volumi sono molto più ridotti. E il fatturato globale della produzione di metalli delle terre rare è generalmente calcolato in diversi chilogrammi all’anno.

Ma la necessità di fondere i prodotti metallici non nasce solo durante la loro produzione in serie. Un settore significativo del mercato della lavorazione dei metalli è occupato dalla produzione di fonderia, che richiede unità di fusione dei metalli con una produzione relativamente piccola, da diverse tonnellate a decine di chilogrammi. E per l'artigianato, la produzione di arti e mestieri e la creazione di gioielli, vengono utilizzate macchine fusorie con una capacità di produzione di diversi chilogrammi.

Tutti i tipi di dispositivi per la fusione dei metalli possono essere suddivisi in base al tipo di fonte di energia per essi:

Termico. Il liquido di raffreddamento è gas di combustione o aria altamente riscaldata.
Elettrico. Vengono utilizzati vari effetti termici della corrente elettrica:
- Muffola. Riscaldamento di materiali posti in un alloggiamento termicamente isolato con un elemento riscaldante a spirale.
- Resistenza. Riscaldamento di un campione facendolo attraversare da una corrente elevata.
- Arco. Utilizzare l'alta temperatura dell'arco elettrico.
- Induzione. Fusione di materie prime metalliche mediante calore interno derivante dall'azione di correnti parassite.
Streaming. Dispositivi esotici al plasma e a fascio di elettroni.

Forno di fusione a fascio di elettroni a flusso Forno termico a suola aperta Forno elettrico ad arco

Per piccoli volumi di produzione, il più conveniente ed economico è soprattutto l'uso di quelli elettrici forni fusori ad induzione(IPP).

Costruzione di forni elettrici ad induzione

In breve, la loro azione si basa sul fenomeno delle correnti di Foucault: correnti parassite di induzione in un conduttore. Nella maggior parte dei casi, gli ingegneri elettrici li trattano come un fenomeno dannoso.
Ad esempio, è a causa loro che i nuclei dei trasformatori sono costituiti da piastre o nastri di acciaio: in un pezzo di metallo solido, queste correnti possono raggiungere valori significativi, portando a perdite di energia inutili per il riscaldamento.

In un forno elettrico di fusione ad induzione questo fenomeno viene sfruttato vantaggiosamente. In sostanza, si tratta di una sorta di trasformatore in cui il ruolo dell'avvolgimento secondario cortocircuitato, e in alcuni casi del nucleo, è svolto da un campione di metallo fuso. È metallico: al suo interno possono essere riscaldati solo i materiali che conducono elettricità, mentre i dielettrici rimarranno freddi. Il ruolo dell'induttore - l'avvolgimento primario del trasformatore - è svolto da diverse spire di uno spesso tubo di rame arrotolato in una bobina attraverso la quale circola il liquido di raffreddamento.

A proposito, gli elettrodomestici da cucina diventati estremamente popolari funzionano secondo lo stesso principio. piani cottura con riscaldamento ad induzione ad alta frequenza. Un pezzo di ghiaccio posto sopra non si scioglierà nemmeno, ma gli utensili metallici posizionati si riscalderanno quasi istantaneamente.

Caratteristiche di progettazione dei forni termici ad induzione

Esistono due tipi principali di PPI:

Per entrambi i tipi di unità di fusione dei metalli non ci sono differenze fondamentali nel tipo di lavorazione delle materie prime: fondono con successo sia metalli ferrosi che non ferrosi. È solo necessario selezionare la modalità operativa e il tipo di crogiolo appropriati.

Opzioni di selezione

Pertanto, i criteri principali per la scelta dell'uno o dell'altro tipo di forno termico sono i volumi e la continuità della produzione. Per una piccola fonderia, ad esempio, nella maggior parte dei casi è adatto un forno elettrico a crogiolo e per un impianto di riciclaggio un forno a canale.

Inoltre, uno dei parametri principali di un forno a crogiolo caldo è il volume di una fusione, in base al quale selezionare un modello specifico. Caratteristiche importanti sono anche la potenza massima operativa e il tipo di corrente: monofase o trifase.

Scelta della posizione per l'installazione

L'ubicazione del forno a induzione in un'officina o in un'officina dovrebbe garantire il libero accesso ad esso per l'esecuzione sicura di tutte le operazioni tecnologiche durante il processo di fusione:

carico delle materie prime;
manipolazioni durante il ciclo lavorativo;
scarico del fuso finito.

Il luogo di installazione deve essere provvisto del necessario reti elettriche con la tensione operativa e il numero di fasi richiesti, messa a terra protettiva con possibilità di arresto rapido di emergenza dell'unità. L'impianto deve inoltre essere provvisto di una rete idrica per il raffreddamento.

Le strutture da tavolo di piccole dimensioni devono comunque essere installate su basi individuali robuste ed affidabili non destinate ad altre operazioni. Anche le unità a pavimento devono essere dotate di fondamenta solide e rinforzate.

È vietato depositare materiali infiammabili ed esplosivi nell'area di scarico della fusione. Vicino al luogo in cui si trova la stufa deve essere appeso uno scudo antincendio con agenti estinguenti.

Istruzioni per l'installazione

I termofusibili industriali sono dispositivi ad alto consumo energetico. La loro installazione e installazione elettrica devono essere eseguite da specialisti qualificati. Le piccole unità con un carico fino a 150 kg possono essere collegate da un elettricista qualificato, seguendo le normali regole di installazione elettrica.

Ad esempio, un forno IPP-35 con una potenza di 35 kW con un volume di produzione di 12 kg di metalli ferrosi e fino a 40 metalli non ferrosi ha una massa di 140 kg. Di conseguenza, la sua installazione consisterà nei seguenti passaggi:

Selezione di un luogo adatto con una base solida per l'unità di fusione e alta tensione unità di induzione con raffreddamento ad acqua e batteria di condensatori. L'ubicazione dell'unità deve essere conforme a tutti i requisiti operativi e alle norme elettriche e di sicurezza antincendio.
Fornire all'installazione una linea di raffreddamento ad acqua. Il forno fusorio elettrico descritto non viene fornito con l'impianto di raffreddamento, che deve essere acquistato in aggiunta. La soluzione migliore avrà una torre di raffreddamento a doppio circuito e a ciclo chiuso.
Collegamento della messa a terra protettiva.
È severamente vietato il funzionamento di forni fusori elettrici senza messa a terra.
Fornire una linea elettrica separata con un cavo la cui sezione trasversale fornisca il carico appropriato. Scudo di potenza deve anche fornire al carico richiesto una riserva di carica

Per piccole officine e uso domestico, vengono prodotti mini-forni, ad esempio UPI-60-2, con una potenza di 2 kW con un volume del crogiolo di 60 cm³ per la fusione di metalli non ferrosi: rame, ottone, bronzo ~ 0,6 kg , argento ~ 0,9 kg, oro ~ 1,2 kg. Il peso dell'installazione stessa è di 11 kg, dimensioni: 40x25x25 cm. La sua installazione consiste nel posizionarlo su un banco da lavoro in metallo, collegare il raffreddamento ad acqua a flusso e collegarlo a una presa di corrente.

Tecnologia d'uso

Prima di iniziare a lavorare con un forno elettrico a crogiolo, è necessario verificare assolutamente le condizioni dei crogioli e del rivestimento: l'isolamento termico protettivo interno. Se è progettato per l'utilizzo di due tipi di crogioli: ceramica e grafite, è necessario selezionare il materiale appropriato per il materiale caricato secondo le istruzioni.

Tipicamente si utilizzano crogioli ceramici per i metalli ferrosi, crogioli in grafite per quelli non ferrosi.

Procedura operativa:

Inserire il crogiolo all'interno dell'induttore e, dopo averlo caricato con il materiale di lavoro, coprirlo con un coperchio termoisolante.
Attiva il raffreddamento ad acqua. Molti modelli di unità di fusione elettriche non si avviano se non è richiesta la pressione dell'acqua.

Il processo di fusione nel crogiolo IPP inizia con l'accensione e l'ingresso nella modalità operativa. Se è presente un regolatore di potenza, impostarlo sulla posizione di minimo prima di accenderlo.
Aumentare gradualmente la potenza fino alla potenza operativa corrispondente al materiale caricato.
Dopo aver fuso il metallo, ridurre la potenza a un quarto della potenza di lavoro per mantenere il materiale allo stato fuso.
Prima della fuoriuscita, abbassare il regolatore al minimo.
Al termine della fusione, spegnere l'alimentazione all'installazione. Raffreddamento ad acqua spegnerlo dopo che si è raffreddato.

L'unità deve essere sotto supervisione durante tutto il processo di fusione. Qualsiasi manipolazione con i crogioli deve essere eseguita utilizzando pinze e indossando guanti protettivi. In caso di incendio, l'impianto deve essere immediatamente diseccitato e le fiamme devono essere spente con un telone o estinte con qualsiasi estintore diverso dall'acido. È severamente vietato riempire con acqua.

Vantaggi dei forni ad induzione

Elevata purezza della fusione risultante. In altri tipi di forni termici per la fusione dei metalli, solitamente si verifica un contatto diretto del liquido di raffreddamento con il materiale e, di conseguenza, la contaminazione di quest'ultimo. Nell'IPP il riscaldamento è prodotto dall'assorbimento del campo elettromagnetico dell'induttore da parte della struttura interna dei materiali conduttivi. Pertanto, tali forni sono ideali per la produzione di gioielli.
Per i forni termici, il problema principale è la riduzione del contenuto di fosforo e zolfo nei metalli ferrosi fusi, che ne deteriorano la qualità.
Elevata efficienza dei dispositivi di fusione a induzione, che arriva fino al 98%.
Elevata velocità di fusione grazie al riscaldamento del campione dall'interno e, di conseguenza, elevata produttività dell'IPP, soprattutto per piccoli volumi di lavoro fino a 200 kg.
Il riscaldamento di un forno a muffola elettrico con un carico di 5 kg avviene entro diverse ore, mentre l'IPP non dura più di un'ora.
I dispositivi con una capacità di carico fino a 200 kg sono facili da posizionare, installare e utilizzare.

Lo svantaggio principale dei dispositivi di fusione elettrici, e quelli a induzione non fanno eccezione, è il costo relativamente elevato dell'elettricità come refrigerante. Ma nonostante ciò, l’elevata efficienza e le buone prestazioni degli IPP li ripagano ampiamente durante il funzionamento.

Il video mostra un forno ad induzione in funzione.

IL FORNO FUSORE è un dispositivo progettato per fondere una carica di metallo ferroso o non ferroso. I vantaggi sono che se per la fusione del metallo si utilizza un forno fusorio ad induzione, la massa fondente viene perfettamente miscelata, grazie all'azione delle correnti elettriche parassite. Hai bisogno di un forno fusorio con buone caratteristiche? ZAVODRR- forni a transistor, tiristori per rame, ghisa, alluminio, acciaio per 5 - 5000 kg.

Come sono costruiti i forni fusori?

Come funzionano i forni fusori? I FORNI FUSORI sono buon modo sciogliere metalli sia ferrosi che non ferrosi, come alluminio, acciaio, ghisa, acciaio inossidabile, rame. I forni fusori a induzione hanno un design semplice, funzionano sotto la forza di un campo elettromagnetico e sono in grado di mescolare uniformemente il metallo durante la fusione. SU forni ad induzioneè presente un coperchio e un dispositivo per scaricare il metallo nella siviera di colata. L'azienda ROSINDUKTOR offre forni fusori a transistor o tiristori con riduttori e idraulica.

Il vantaggio dei forni a ingranaggi è la possibilità di drenaggio manuale (di emergenza) del metallo e l'inclinazione regolare dell'unità di fusione; I forni fusori vengono forniti con una o due unità di fusione e all'interno di ciascuna unità di fusione si trova un induttore. L'induttore è realizzato sotto forma di una bobina di rame composta da molte spire, il tubo può essere di sezione rotonda o rettangolare;

L'unità di fusione viene raffreddata utilizzando un refrigeratore o una torre di raffreddamento. Durante la fusione del metallo è necessario raffreddare due circuiti: il reattore (situato all'interno del convertitore a tiristori) e l'induttore dell'unità di fusione stessa. L'unità di fusione ha due opzioni di crogiolo: grafite e rigato (realizzato manualmente da una miscela rigata). I crogioli di grafite vengono utilizzati per la fusione dei metalli non ferrosi; per i metalli ferrosi viene utilizzato un rivestimento.

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Forni fusori - transistorizzati

Il forno fusorio a induzione a transistor è destinato alla carica di metalli ferrosi e non ferrosi. È prodotto sulla base di un riscaldatore a induzione a media frequenza, assemblato utilizzando transistor MOSFET e moduli IGBT, che consente di risparmiare sull'elettricità fino a 35. %, avendo alta efficienza 95%.

I forni fusori ad induzione basati su transistor sono adatti per piccole fonderie industriali che necessitano di rifusione piccola quantità metallo I vantaggi dei forni fusori sono la mobilità e la facilità di manutenzione, poiché utilizzano un crogiolo in grafite, che consente di risparmiare tempo nella realizzazione del rivestimento e nell'asciugatura.

La società Rosinductor offre l'acquisto di forni fusori ad induzione LEGNUM (Taiwan), questi forni sono i più apprezzati dagli acquirenti russi; I forni fusori ad induzione a tiristori Legnum sono forniti in due versioni: idraulica e riduttore, i principali acquirenti sono impianti fusori di medie e grandi dimensioni con una capacità di 2000 tonnellate/anno.

Il forno fusorio ad induzione viene fornito con due unità di fusione; esse sono installate su una fondazione già predisposta. I principali vantaggi sono l'efficienza, in media il 20-30% più economica rispetto a qualsiasi altro analogo presentato Mercato russo, affidabilità, design moderno E prezzo accessibile. Rosinductor fornisce forni fusori ad induzione non solo a tutte le regioni della RUSSIA, ma anche ai paesi dell'ex CSI. Contattando la nostra azienda avrai la certezza che il forno fusorio ad induzione che acquisti è garantito miglior prezzo, qualità, affidabilità e condizioni di consegna.

Il vantaggio di fondere il metallo nei forni fusori è l’economicità. Ciò è dovuto al rilascio di una grande quantità di calore durante il riscaldamento del metallo, quindi i forni consumano relativamente poca energia. Se confrontiamo i forni a transistor e a tiristori, i primi sono più economici del 25%, ma il loro costo per la stessa potenza è notevolmente più alto. I forni più comuni hanno una temperatura di fusione di 1650 °C a questa temperatura può essere fusa qualsiasi carica non refrattaria;

Durante la fusione del metallo, il forno viene controllato meccanicamente o a distanza. In entrambi i casi, il processo deve essere gestito da personale formato e dotato di adeguati permessi e approvazioni. La società Rosinductor esegue lavori di installazione di convertitori, risoluzione dei problemi e mantenimento in condizioni operative delle apparecchiature di fusione.

Quando si sceglie un forno fusorio, è necessario pensare alla scelta del crogiolo. Ciò determina quale metallo si scioglierà e quante fusioni potrà sopportare. In media il crogiolo può sopportare dalle 20 alle 60 colate. Per una lunga durata del crogiolo, è necessario utilizzare materiali affidabili e di alta qualità. Il tempo di fusione del metallo non richiede più di 50 minuti in un forno fusorio riscaldato, quindi un forno di volume e potenza ridotti può avere un'elevata produttività.

I forni fusori vengono forniti con: elementi principali: convertitori di frequenza a tiristori o transistor, unità di fusione, banchi di condensatori, dime, cavi raffreddati ad acqua, pannelli di controllo, sistemi di raffreddamento.

Forno fusorio ad induzione da 5 - 5000 kg

Forno di fusione a crogiolo a induzione acceso 5 - 5000 chilogrammi costume da bagno, in un corpo in lega leggera di alluminio, con TFC e cambio di inclinazione. Un forno a crogiolo a induzione con convertitore a tiristori è progettato per la fusione di metalli ferrosi e non ferrosi nelle fonderie. Il forno viene utilizzato per riscaldare rame fuso, acciaio e ghisa. Se necessario, è possibile il funzionamento 24 ore su 24 del forno.

Forni fusori per alluminio

I forni fusori per l'alluminio hanno caratteristiche proprie, poiché il punto di fusione dell'alluminio è 660 °C (390 kJ/kg). Quando si sceglie un forno per l'alluminio, è necessario sapere che il convertitore a tiristori non dovrebbe essere potente e l'unità di fusione stessa differisce nelle dimensioni dall'unità per acciaio o rame di 2-3 volte. Di conseguenza, non è consigliabile sciogliere altri metalli al suo interno.

Le leghe di alluminio possono essere fuse in forni con petrolio, gas e riscaldamento elettrico, nei forni a riverbero di fiamma, ma la massima qualità del metallo e l'elevata velocità si ottengono durante la fusione nei forni fusori a induzione, grazie alla composizione omogenea della carica, che si mescola bene nel campo di induzione.

Forni fusori per acciaio

I forni fusori vengono riscaldati al loro temperatura massima quando si fonde l'acciaio a 1500 - 1600 °C ed è accompagnato da complessi processi fisici e chimici. Quando si rifonde l'acciaio, è necessario ridurre il contenuto di ossigeno, zolfo e fosforo, che formano elementi di ossido e solfuro, che riducono la qualità dell'acciaio.

Una caratteristica della fusione dell'acciaio nei forni fusori è l'uso di miscele di rivestimento, a differenza della fusione del rame, dove viene utilizzato un crogiolo di grafite. I forni fusori mescolano bene il metallo grazie al campo di induzione, che lo uniforma composizione chimica acciaio.

I vantaggi di cui sopra sono eccellenti per la fusione di acciai legati, con perdite minime di elementi leganti: tungsteno - circa 2%, manganese, cromo e vanadio - 5 - 10%, silicio - 10 - 15%, tenendo conto della scarsità e dell'alto costo di elementi di lega.

La fusione dell'acciaio presenta le seguenti caratteristiche e vantaggi:

Le fusioni più importanti vengono fuse utilizzando il metodo dell'ossidazione, poiché durante l'ebollizione del metallo vengono rimosse tutte le inclusioni non metalliche e viene ridotto il contenuto di fosforo. La composizione della carica viene prelevata da rottami di acciaio al carbonio o ghisa per ottenere un contenuto medio di carbonio pari allo 0,5%;
Se intendi fondere acciaio con un alto contenuto di manganese, alluminio, cromo, devi scegliere un rivestimento acido, perché la durata del crogiolo sarà doppia;
Prima di iniziare la fusione, il crogiolo viene riempito di metallo, ma la parte superiore non deve essere riempita ermeticamente, questo può portare alla formazione di archi e, di conseguenza, allo spreco di metallo, poiché la carica si depositerà durante la fusione dei pezzi inferiori;
Il tempo di fusione dell'acciaio varia dai 50 ai 70 minuti, a seconda del riscaldamento dell'unità fusoria;
I forni fusori per acciaio hanno un'elevata produttività nella produzione di getti di piccola massa e dimensione.

Rame, leghe di rame, bronzo, ottone possono essere fusi in tutti i forni fusori dove regime di temperatura 1000 - 1300°C. Tuttavia, è preferibile utilizzare forni fusori a induzione, poiché la fusione non supererà i 40 minuti. Il rame utilizzato oggi in Russia non è particolarmente puro. Tipicamente contiene le seguenti impurità: ferro, nichel, antimonio, arsenico. Il rame con un contenuto di impurità dell'1% è considerato metallo puro.

Nozioni di base qualità importante il metallo ha un'elevata conduttività elettrica e termica. Ciò determina la bassa temperatura per la fusione. La temperatura di fusione del rame è 1084°C. Il rame è un metallo abbastanza flessibile che trova largo impiego in vari settori tecnici, ecco alcune delle sue caratteristiche:

Il rame può essere fuso in ambiente aperto, sotto vuoto e in ambiente con gas protettivo;
Il rame viene fuso sotto vuoto per ottenere rame privo di ossigeno, con la capacità di ridurre l'ossigeno O (Oxygenium) quasi a zero allo 0,001%;
La carica principale quando si produce rame privo di ossigeno è costituita dal 99,95% di fogli catodici; prima di caricare i fogli nel forno, devono essere tagliati, lavati e asciugati dall'elettrolita;
Il rivestimento del forno fusorio sopra il livello del metallo è in magnesite;
Per evitare l'ossidazione, la fusione viene effettuata utilizzando carbone, flussi, vetro e altri componenti.

Forno ad induzione per la fusione dei metalli

Un forno a induzione per la fusione dei metalli riscalda la carica metallica con correnti ad alta frequenza (HFC) in un campo elettromagnetico indotto sotto l'influenza di correnti elettriche parassite. I forni fusori consumano una grande quantità di elettricità, quindi offriamo forni non solo con convertitore a tiristori, ma anche con un economico convertitore a transistor. Il forno utilizza un rivestimento o un crogiolo di grafite, in entrambi i casi sono sufficienti solo per 20-40 fusioni. Alta temperatura fusione, consente di produrre un metallo fuso in 50 minuti.

ZAVODRR- forni per la fusione dei metalli di produttori russi, asiatici ed europei con una capacità del crogiolo da 1 a 10.000 kg. Fornitura, installazione, messa in servizio e manutenzione economica di forni.

Vediamo le caratteristiche dei forni per la fusione di metalli ferrosi, non ferrosi e preziosi:

Forno fusorio dell'alluminio (la fusione dell'alluminio nei forni viene effettuata ad una temperatura di 660 °C, punto di ebollizione 2400 °C, densità 2698 kg/cm³);
Forno per fusione della ghisa (fusione ghisa 1450 - 1520 °C, densità 7900 kg/m³);
Forno per la fusione del rame (fusione del rame 1083°C, punto di ebollizione 2580°C, densità 8920 kg/cm³);
Forno per la fusione dell'oro (fusione oro 1063°C, punto di ebollizione 2660°C, densità 19320 kg/cm³);
Forni per la fusione dell'argento (fusione argento 960°C, punto di ebollizione 2180°C, densità 10500 kg/cm³);
Forno per fusione acciaio (fusione acciaio in forni 1450 - 1520 °C, densità 7900 kg/m³);
Forno per la fusione del ferro (fusione del ferro 1539°C, punto di ebollizione 2900°C, densità 7850 kg/m3);
Forni per la fusione delle leghe di titanio (fusione titanio 1680°C, punto di ebollizione 3300°C, densità 4505 kg/m³);
Forno per la fusione del piombo (fusione del piombo in forni 327°C, punto di ebollizione 1750°C, densità 1134 kg/cm³);
Forno fusorio dell'ottone (fusione dell'ottone in forni 880–950 °C. densità 8500 kg/m³);
Forni per la fusione del bronzo (fusione del bronzo in forni, 930–1140 °C 8700 kg/m³).