Michał Sikora
W dwóch kolejnych artykułach przedstawię swoje doświadczenia związane z budową pieca hartowniczego. Jak sama nazwa wskazuje przeznaczeniem urządzenia jest rozgrzewanie elementów stanowych w celu dalszej obróbki termicznej.
Cel jaki sobie postawiłem, było wykonanie urządzenia, które pozwoli na uzyskiwanie temperatury do 1000oC.
Wszystkie informacje zamieszczone w artykułach są prezentacją urządzenia, które wykonałem na podstawie własnej wiedzy zdobytej z książek i innych możliwych źródeł informacji. Piec wykonany został amatorsko. Podczas realizacji podobnych urządzeń, koniecznie należy przestrzegać zasad obsługi urządzeń elektrycznych oraz BHP i wykonywać je pod ścisłym nadzorem osób posiadających stosowne uprawnienia (SEP). Opisany piec został wykonany na moje własne potrzeby i nie biorę odpowiedzialności za efekty realizacji podobnych urządzeń.
Z uwagi na uzyskiwane temperatury, modyfikując wymiary pieca, możliwe jest wykorzystanie go do wypalania ceramiki lub zdobienia szkła. Należy jedynie pamiętać o zachowaniu całkowitej pojemności komory grzewczej.
Wymiary wewnętrzne komory grzewczej wynoszą 15x25x50cm. Dzięki temu pojemość robocza prezentowanego pieca wynosi prawie 20 l.
Materiały niezbędne przy montażu pieca:
- Płyty z włókna ceramicznego, twarde, gr. 50 mm, 50 cm szer. 100cm dł.;
- Włóknina ceramiczna, gr. 50mm;
- Klej – Piecolep;
- Drut oporowy Kanthal 0,6mm;
- Trochę stali w postaci kątowników, kawałków blachy;
- Blacha aluminiowa ryflowana 2mm;
- Śrubki, nakrętki i itp.;
- Przepusty ceramiczne;
- Termopara;
- Sterownik temperatury.
Sprzęt potrzebny do montażu:
- Maska przeciwpyłowa, praca bez niej jest niezbyt przyjemna i zdrowa;
- Dość długa piła lub brzeszczot do ciecia twardej płyty
- Nóż do ciecie włókniny;
- Pędzel lub szpachelka do kleju;
- Wiertarka;
- Spawarka;
- Ręczna frezarka górnowrzecionowa (nie jest konieczna, gdy kupujemy gotowe moduły grzewcze lub grzałki np. do pieca kaflowego).
Z pierwszej płyty docinamy ścianki komory grzejnej :
Boczne – 15 cm wysokości, 50 cm długości
Górna i dolna – 35 cm szerokości, 50 cm długości.
Z tych wymiarów akurat schodzi jedna cała płyta na ściany.
Następnie docinamy tylną ściankę i przednią pełniącą rolę drzwi :
Wymiary : 35 szerokości i 25 cm wysokości.
Rozkładamy włókninę, mierzymy, rozrysujemy i tniemy, starałem się, aby miejsca łączeń były przykryte przez następną warstwę.
Oto wszystkie warstwy włókniny
Bardzo istotną sprawa jest stabilne umieszczenie komory grzejnej. Spód komory pieca jest umieszczony nie na włókninie a na twardej płycie a ona dopiero jest umieszczona na włókninie, w której są dwie twarde wstawki.
Teraz zabieramy się za wykonanie kanałów w bocznych płytach na spirale grzejne. Przede wszystkim należy rozrysować kanały. Następnie przy użyciu frezarki górnowrzecionowej wycinamy kanały.
Gotowa komora.
Sklejamy komorę grzejną i wiercimy otwory na termoparę i wyjścia spirali.
Wykonanie obudowy rozpoczynamy od zespawania z kątowników szkieletu obudowy. Następnie docinamy kawałki blachy, aby zapierały się o ścianki kątowników. Dwie ścianki wykonałem jako przykręcane wkrętami z zewnątrz. Ułatwia to układanie warstw i właściwe ułożenie komory. W tylnej ścianie wiercimy otwory na termoparę i ceramiczne przepusty izolujące drut oporowy od blachy. W przednich częściach kątowników wywierciłem otwory i od środka wspawałem nakrętki. Posłużą potem do przykręcenia blachy z drzwiami.
Przepusty oraz termopara.
Po zakończeniu przygotowań rozpocząłem montaż.
Piec gotowy po ułożeniu warstw i skręceniu blach.
A tak wygląda wnętrze komory po zakończeniu pierwszego etapu montażu.
Następnie zamówiłem spirale grzejne. Przy zaprojektowanej pojemności pieca oraz warstwie izolacyjnej odpowiednie są dwie grzałki o mocy 1kW każda. To daje w sumie moc całkowitą 2kW. Dzięki temu wystarczy jednofazowa instalacja elektryczna. Instalacje elektryczną omówię szczegółowo w drugim artykule. Zamówione spirale grzejne rozciągnąłem do długości zgodnej z wyfrezowanymi kanałami.
Spirale wkładamy w wyfrezowane rowki, dobrze jak spirale mają odpowiednią średnicę, aby wchodziły lekko na wcisk.
Końcówki rozciągniętych spirali przeciągamy przez otwory wewnątrz komory, aby wyszły przez ceramiczne przepusty.
Na tym etapie należy zachować najwyższą ostrożność oraz rozwagę. Przepusty muszą wystawać, co najmniej kilka milimetrów ponad powierzchnię aluminiowej blachy. W późniejszym etapie znajdzie się w tym miejscu skrzynka elektryczna.
Musimy mieć absolutną pewność, że w żadnym miejscu przewody nie będą stykały się z metalową obudową. Należy także zwrócić uwagę, aby proste odcinki drutu spirali grzejnej były, co najmniej dwukrotnie grubsze. Wykonywane jest to najczęściej przez skręcenie podwójnego drutu na tym odcinku. To gwarantuje, że drut na tym odcinku nie będzie się rozgrzewał.
Równie ważnym elementem są drzwi oraz ściana przednia, do których będą przymocowane. Po wywierceniu otworów, przyspawałem zawiasy oraz ucho do zamknięcia.
Następnie przykręciłem przednią ścianę do przyspawanych wcześniej do ramy nakrętek.
Do zespawanego szkieletu drzwi przykręciłem blachę ryflowaną.
Wewnątrz drzwi ułożyłem dwie warstwy miękkiej włókniny i dociąłem kawałek płyty, tak aby wchodził on ruchomo. Ta płyta będzie dociskana przez drzwi i „mechanizm zamykający”
Powyżej widoczny jest zastosowany przeze mnie mechanizm zamykania pieca.
Skrzynka elektryczna na tylnej ścianie pieca.
Przed próbnym uruchomieniem pieca należy upewnić się, że klej stosowany podczas montażu związał oraz wysechł. Podczas próbnego uruchomienia pieca należy zachować szczególną ostrożność. Należy to zrobić w bezpiecznym pomieszczeniu, w którym jest dobra wentylacja. Podczas pierwszych uruchomień będą się wypalały ze stosowanych materiałów różne zanieczyszczenia, co może powodować nawet lekkie dymienie. Jeżeli jednak będziemy stosowali do montażu czystych, pozbawionych tłuszczy, farb oraz smarów materiałów, to jedynym efektem ubocznym powinien być jedynie zauważalny zapach.
Piec hartowniczy jest przeznaczony do konkretnych zadań i przedmioty w nim umieszczane będą przebywały stosunkowo krótko. W związku z tym drzwiczki będą otwierane często.
Na początku artykułu wspomniałem, że przeznaczeniem urządzenia może być również wypalanie ceramiki lub szkła. W tych przypadkach wyroby wypalane znajdują się wewnątrz pieca wiele godzin. Do zdobienia ceramiki oraz szkła stosowane są farby z różnego rodzaju substancjami wiążącymi, które podczas wypału ulegają spaleniu. W związku z tym uważam, że bardzo dobrym pomysłem byłoby umieszczenie na ścianie tylnej, u góry jeszcze jednej tulei z przepustu ceramicznego. Jej zadaniem byłoby spełnianie funkcji „kominka”, który odprowadzałby niepożądane spaliny. Mała średnica wewnętrzna przepustu nie będzie miała wpływu na istotne straty ciepła a uchroni użytkownika od przykrych niespodzianek. Naturalnie w opisanym przypadku wskazane jest umieszczenie nad „kominkiem” odpowiedniego małego, metalowego okapu, w celu odprowadzenia spalin na zewnątrz budynku.
