Egen ugn

[JmD]

Har precis inköpt lite eldfast tegel och tänker göra en liten ugn för värmebehandling (härdning, anlöpning, avpänningsglödgning mm) till verkstaden. Den blir väldigt liten till att börja med - c:a 200x100x100 mm invändiga mått. Den skall fyllas med slingor av Kanthal D-tråd som får krämen via ett solidstate-relä styrt av en liten MCU. Ett K-element för temp-feedback får komplettera det hela.

Uppvärmning är ju en sak, men sen ska bitarna kylas/släckas också. Tips mottages tacksamt på vad som behövs - olja, vatten ... ? Sen kanske man ska ha rostfri folie för att kunna linda in bitarna som ska härdas för att undvika oxidering? Gas lär inte bli aktuellt på ett tag iaf.

Kort sagt, tipsa gärna om saker som är bra och/eller nödvändiga för att värmebehandla stål.

///JmD

[swapper]

Dela gärna med dig av vilka komponenter du använder för att bygga tempregleringen.
Har inhandlat tråd men inte kommit mycket längre, var införskaffade du tegel och vad kostade det?
Min tanker är att smälta ALU

[JmD]

Swapper: Jag köpte teglet på K-Rauta. 30:-/ sten i storlek 230x114x25 mm. Klarar tydligen 1300 grader C. Temperaturgivare blir nåt K-element som klarar 1200-1300 grader C. Som styrsystem blir det ett Cortex M3-baserat kort. Initialt ett kort för net MicroFramework eller Gadgeteer eftersom jag själv inte programmerar MCU:er direkt i C. Men eftersom detta är ett temp-system så räcker hastigheten med managed code på en Cortex M3:a utan problem.
Jag vill kunna styra temperatur och tid, för att kunna göra både uppvärmnings- och avsvalningskurvor. En OLED- eller LCD-display och lite rattar och knappar får utgöra HMI-delen.
Jag har funderat lite på om någon form av aktiv kylning vore bra att komplettera med så småningom. Men det blir en senare fråga.

[Mizzarrogh]

Några tips,
Ett oljekar (tex en liten rektangulär plåtbalja eller en avlång av fyrkantsrör, etc beroende på vad du tänkt kyla, lätt att bygga själv se till att det får volym på iaf några liter för jämnare temperaturfördelning, olja är inte så noga, finns särskild härdningsolja men fungerar med i princip vadsom som är något sånär uthärdligt att jobba med, tänk på att oljan ryker och brinner en heldel) är bra då olja ger mjukare härdning. Skall du beställa temperaturgrejer så skulle jag även investera i någonting att mäta vattentemperatur med, behöver inte vara absolut men +- ett par grader iaf så det fungerar nog med standardgrejer från något varuhus som saluför kökstillbehör tror jag tex (bör hållas runt ca 20 grader som exempel om man vill vara petnoga). Till vattenbaljan (den kan du med fördel hänga på sidan av bordet om du har en särskild bänk för detta, du för föremålet sakta fram och åter i dess längdriktning eller motsvarande minsta yta för att undvika bubblor och vattenvirvlar åstadkommer temperaturförändringar), sedan skulle jag även göra plats för ett litet salthorn om man har behov av att kunna härda extra hårda grejer som dornar och annat, men det behöver i princip bara vara en liten burk du kan stoppa undan sedan om man inte behöver den så ofta, den fyller du med stark saltlösning.

Vatten och olja är det man använder mest för vanliga grejer.

Kul projekt, har själv funderat på någonting liknande en tid.

[JmD]

Mizzarrogh:
Tackar för tipsen - uppskattas.
Hur är det med temperaturen på oljan/vattnet - bör den kunna regleras aktivt, dvs med aktiv värmning/kylning så att den håller en bestämd temperatur?

Vad är den viktigaste temperaturen? Den temp ugnen håller vid uppvärmningen eller den temp kylmedlet håller vid kylning/släckning, om man vill ha noggranna härdresultat, dvs uppnå bestämda hårdhetsgrader och djup på härdningen?

Jag har sett att man - precis som du skriver - ibland använder salt i vattnet om man härdar i vatten. Jag behöver definitivt läsa in mig en hel del på härdningstekniker, vad som används och varför.

Jag har också sett att folk använder rostfri folie för inpackning av det som ska härdas för att undvika oxidering under uppvärmningen. Finns det andra alternativ än folie, gas eller vakum?

[Mizzarrogh]

Temperaturen i ugnen är viktigast! (Detta behöver man tabeller till där det står)
Härdvatten behöver inte vara så våldsmat exakt för normalt bruk, mest att materialet kan utsättas för stress om det är för (mycket) kallt tror jag, men detta behöver inte vara mer noga än att det går att kontrollera med en vanlig hushållstermometer. Specialstål med extrema krav kräver ändå ofta andra metoder tex flytande kväve och sådant, men sådant är rätt svårt att göra själv och man använder det extremt sällan för normalt verkstadsbruk, enda gången jag kan komma på där jag var förut var ett verktyg i en typ av rostfri högtryckspulversinter men det lämnade vi bort.

Ett generellt riktmärke är runt ca 20 grader.

Temperaturen i ugnen är däremot viktig, den bör du få så exakt det går, men i allafall +/- 2 grader om det går, men man kommer långt med träning och uppskattning av färg för alla vanliga arbeten, det är mest för specialtillämpningar det behöver vara mer exakt.

Jag härdar knivar, yxor och andra enklare saker helt på känsla med gott resultat.
Härdvattnet brukar jag bara kolla lätt med handen om det känns skapligt.

Kör du olja räcker det som regel att den står i rumstemperatur.

Vacum i hög temperatur är nog svårt att åstadkomma för hemmabruk, men gas ger bra skydd, tom såpass att det ofta räcker med en olje eller gasbrännare i sig för att skapa en tillräckligt skyddande atmosfär för normala grejer. Det är syret i luften som ställer till det men till de flesta grejer behöver man bara borsta av ämnet från slagg och glödskal efteråt då man ofta ändå behöver finkorrigera detaljer efter härdningen då stycket som regel slår sig under processen. Elugnar ger mycket glödskal men det beror på vad man gör, det går nog att ge den en skyddande atmosfär av kväve eller något tror jag (vet inte exakt vad men någonting som tränger ut syrgasen och är neutralt mot ämnet) men det är som regel inte nödvändigt om det inte är speciella krav på ytan efter härdning. Men som sagt behöver man nästan alltid ändå finkorrigera stycket efter härdning för att få det måttexakt.
till handverktyg och annat enklare gods körde vi helt enkelt bara av glödskalet med en mycket kraftig roterande stålborste eller blästring efter härdning (åtföljt av efterpolering med fin smärgelpasta i flera steg på vanligt vis om man önskar en finare yta).

Normalisering har till skillnad mot avspännings glödgning även en annan praktisk uppgift, nämligen den att stabilisera kristallstrukturen i stålet så att den blir homogen över hela stycket innan härdningen för att minska risken för stress sprickor, normalisering ligger generellt strax under 800 grader (tex 780 grader (avspänningsglödgning räcker det med ca 600 grader, men avspänningsglödgning ensam ger alltså inte normalisering av strukturen)) för många vanliga ståltyper för handverktyg och liknande (även här behöver man specifika tabeller)
kom ihåg att stycket måste svalna långsamt vid normaliseringen för att inte bygga upp inre spänningar, tex hängas upp eller läggas på en kolbädd, etc så att luft kan cirkulera så fritt som möjligt (en kniv, som exempel, lägger man således på rygg och försöker balansera den så att den ligger så fri som möjligt, kort sagt här får man använda förnuftet...) men givetvis skyddat från kraftiga temperatursvängningar som tex starka vinddrag och liknande. Ämnet skall nu alltså svalna långsamt tills det går att ta på utan att bränna sig är en bra regel (man får då litet mariginal).

Normalisering är också någonting man kan behöva kolla upp för respektive material.
Hur varmt och hur ofta, men ofta räcker det med en gång.

Härdning och anlöpning bör dock ske i ett svep innan temperaturen sjunkit under ca 20 grader på ämnet men detta är sällan kritiskt men en notering att känna till i allafall.

Härdning ligger generellt för knivstål och liknande runt tex 800 grader, men detta behöver man som sagt tabeller till.

Anlöpning sker tills ämnet är genomvarmt i vitala delar, generellt runt 250 men under 350 grader (ja, kan vara litet klurigt att få till emn inte så svårt som det låter bara man är observant men med en ugn med bra temperatur reglering så förstör man inte ämnet, lämpligt intervall är ca 200-650 grader så täcker man upp de flesta vanliga stålsorter (eller så lånar man köksugnen då tjejjen inte är där och sätter den på grill i en timme på önskad temperatur, tex 196 grader... ))

Anlöpningsprocessen går att stoppa med vatten om den håller på att skena.

Observeras att jag endast skriver fritt ur skallen basserat på min erfarenhet.


Edit, Ugnen bör klara minst 800 grader om man vill ha praktisk nytta av den, vill du även kunna härda borstål och liknande måste den upp en bit över 900-1100 grader.

-

[JmD]

Mizzarrogh -
Många fina tips och råd - jag tackar och bockar. Det är alltid bra med synpunkter från "gamla rävar" som skitat ner händerna och gjort saker på riktigt. Teoretisk kunskap är en sak, men inget slår praktisk erfarenhet.

Fick min tempsensor för ett par dagar sedan - den är spec:ad till 1100 grader (C). Jag har börjat småtesta kantaltråden, men mitt labbagg klarar bara 5 A så jag vet inte hur varm jag kan få tråden än. lizerdboy har en kartong solidstate-reläer nere i verkstan som klarar 230VAC/25A, och jag har tagit ett av dem för att se om jag kan PWM-styra det från en MCU. Kantaltråden ska ju klara lite drygt 1600 grader så det gäller antagligen mest att ha tillräckligt med kräm för att få upp ugnen i temp. Jag hoppas att ugnens lilla storlek gör att jag når över 800 grader utan att huvudsäkringen går . 1000 grader vore najs, men det får visa sig. I första hand vill jag åtminstone kunna avspänningsglödga efter bearbetning, och där lär det väl räcka med 500-600 grader vad jag förstått.

Vinkeljärn är beställda till ihopsättningen av ugnen. Tegelstenarna ska skruvas ihop med vinkeljärn och gängstänger. Detta för att det är lätt, och för att vi ska kunna göra ugnen större vid senare tillfälle om allt går bra. Ritningsbilder kommer lite senare. Och en ännu okänd tidsperiod efter det hoppas jag kunna leverera fotografier också .

[Mizzarrogh]

Spännande, ja avspänningsglödgning räcker oftast med ca 600 grader, körsbärsrött.
Det är viktigt som sagt att ämnet sedan får svalna långsamt och i relativt jämn temperatur, dvs hängas upp fritt eller läggas tex på högkant i kolbädd, etc.
Ser fram mot att följa upp ditt projekt somsagt.

Edit, min erfarenhet är tyverr som sagt att elugnarna ger rätt mycket oxid men jag vet inte hurpass stort problemet är när det gäller de färdiga detaljerna, beror nog en del på vad man väll göra och som sagt så behöver biten som regel ändå finjusteras efter härdning pga warpning och liknande.

[Mizzarrogh]

En generell (observera generell) temperaturskale översättning utfrån ögats iakttagelseförmåga (observera att denna kan variera ganska mycket beroende på faktorer som tex kolhalt (stigande kolhalt i smidesjärn(stål)= generellt lägre smältpunkt och däri medföljande kedja bakåt(följaktligen ger högre renhet från kol en högre smält temperatur med kulmen runt 1500 grader (det rena grundämnets smältpunkt är 1535 så här ligger det absoluta taket i teorin för normalt stål, gjutjärn hamnar på ca 1350 grader, dvs som synes följaktligen avsevärt lägre pga den ökade kolhalten, men just gjutjärn har andra egenskaper än (normalt)stål (det finns flera typer av gjutjärn men detta är normalt inget man kan härda däremot kan men ibland behöva värmebehandla det tex i samband med svetsning men detta gör som regel vid relativt låga temperaturer men under långa spann, gjutjärn bör avspänningsglödgas vid ganska låg temperatur i flera intervall men detta är svårt att göra själv med gott resultat. Svetsning av gjutjärn räcker som regel med några hundra grader men långsam avsvalning under flera timmar (tex i sand upphettad till ett par hundra grader, men gjutjärn går i princip enbart att sammanfoga någotsånär hållbart med hjälp av dyrbara metaller som tex nickel och liknande som är följsamt (rostfritt fungerar hjälpligt pga att det i sig innehåller dessa metaller men det har egentligen för låg legering för att vara optimalt ur hållbarhets synpunkt)).)),

(Edit, stål i exemplet. Andra metaller, tex koppar kan ha delvis andra temperaturspann (För koppar något lägre men även dessa metaller följer samma grundprincip, men metaller som aluminium, bly, etc går ej att använda denna skala då det har för låg smältpunkt så att de hinner övergå i flytande tillstånd, inte heller smältan hos dessa metaller uppnår tillräcklig temperatur för visuell bedömning med just denna tabell.) men principen är densamma)

Lägsta "synliga temperatur" ca 5-600 grader; Färg Körsbärsrött, knappt skönjbart till svagt rödaktig (beroende på spannet).

Mellanspann,
Orange, "apelsinfärgat" ca 800 grader.

Gul, ca 1000 grader.

Vitgul ca 1000-1300 grader.

Ungeffär här ligger (Edit + ett par hundra grader) den övre delen av skalan då man här hamnar i en ganska fin balans mellan hanterbar uppvärmningstemperatur för ett sammanhållet stycke och när stycket uppnår sin smält temperatur. Edit, vid smälttemperaturen får man vanligen en reaktion med luftens syre vilket resulterar i brand iställetför smälta varvid biten förstörs.


Anlöpning, (man måste här polera biten något så att det går att se metallen om man inte har möjlighet att mer exakt ställa temperaturen)

Runt 200 grader, svagt böcklingfärgat
över mörkare till nästan svart och däröver blåskimrande, vilket brukar ske vid en temperatur av ca 350 grader varvid härdningen förstörs på många stålsorter.
(det finns dock vissa specialstål som behöver närmare 600 grader men det är ovanligt). Vanligast är att anlöpnings temperaturen skall hålla sig runt 200-250 grader.
(läs databladet från ståltillverkaren!)

.

[Bobec]

Två saker:

- Se till att isolera ugnen väl.

- Ju tyngre ugn desto bättre, iof kommer det att ta längre tid att värma upp men du får en större ackumulerad energimängd och ugnen blir mindre känslig mot störningar (ex. när du öppnar och lägger in ett kallt ämne i ugnen) och du får en jämnare temperatur.

[JmD]

Mizzarrogh -
Mycket godis från dig idag. Tackar som fasen.

Bobec -
Jag tänker börja med dubbla lager av eldfast tegel för att se vad som går att åstadkomma. Efter utvärdering (Uppvärmning till viss temp, sedan stänga av värmetillförseln och därefter mäta temperaturförändringen över tid). Läcker ugnen för mycket värme får jag skaffa extra isolering.

För en syrefri atmosfär och andra små trevligheter har jag nu blivit intresserad av att titta på alternativ med gas. Skyddsgas, argon, kväve osv. Måste kolla priser för att se om det är försvarbart. Är gasen överkomlig i pris får jag fundera på att göra ett gastätt hölje till ugnen. Men först skall den göras så enkel som möjligt och testas.

[Mizzarrogh]

Glömde säga, men det kanske du redan vet att koppar inte går att härda (med värme), det är bara stål och ett fåtal andra metaller som är ovanliga ensamma i normalt verkstadsbruk som går att härda genom chock kylning. Koppar och aluminium kommer tvärtom att förbli mycket mjukt om du kyler det snabbt.

Däremot kan man åstadkomma viss ythårdhet genom mekanisk bearbetning, tex slag, dragning mm.

Aluminium är knepigare att lära sig men det gäller att kunna se när det precis börjar närma sig egentlig smält temperatur, det ger inga sådana färgskiftningar som går att använda jämfört med tex stål och koppar. Gjutjärn kommer att krackelera (och till slut gå sönder om man lår på det) om du värmebehandlar det lika hårt som stål och det tar inte härdning i egentlig bemärkelse på ett användbart vis däremot är det i sig rätt motståndskraftigt mot oxidation jämfört med stål varför det är användbart till saker som smidesässjor etc.


Mycket trevligt att någon fortfarande är uppriktigt intresserad att lära och bevara sådanhär gammal kunskap som håller på att försvinna idag, inte många kan härda bra utan en massa matematiska tabeller och elektriska hjälpmedel idag, det är en verkligt svår konst att kunna göra optimalt på gammalt vis men jag tycker att man bör ha en inblick i vad som händer om man är uppriktigt intresserad och inte bara gå slaviskt efter tabeller utan att närmare reflektera i mer exakt varför saker och ting sker såsom det gör.

Min uppriktiga förhoppning är att detta sporrar till lärande och egna laborationer så att du med egna händer får känna på de olika resultaten det ger osv. Tror aldrig man blir helt fullärd på detta, du kommer nog att erfara som så många andra att det ständigt finns nya och intressanta saker att upptäcka under resans gång.


-

Jo, en tjockare ugn ger bättre bränsle ekonomi så det gäller att hitta en balans här för vad som är rimligt sett till de egna önskemålen men det går att göra den liten och flyttbar ändå, sedan kan du ju alltid göra en större i framtiden om behovet ökar.

-

[JmD]

Mizzarrogh - Jag vet (om möjligt) ännu mindre om hur man värmebehandlar icke-järnhaltiga metaller och legeringar. Stål är det som primärt kommer att åka in i ugnen för behandling. Hur är det med S235JR - kan man härda det, avspänningsglödga osv? Eller kör man det som det är?

Jag har pratat med AGA och en av dess "återförsäljare". En 5-litersflaska kvävgas(Nitrogen - N2) går loss på strax under 2 papp, och återfyllning ligger på 300-400 kr. Argon är dyrare. Jag har verkligen blivit sugen på att göra en gastät ugn. Det vore skoj att så småningom kunna nitrera (för ythärdning).
Idag inköptes stenull för isolering. Det rör sig framåt, om än sakteliga.

Glad första-maj på er!

[Mizzarrogh]

Antar att du redan vet det men Glöm inte att hålla till utomhus eller i välväntilerade utrymme om du tänkt laborera med gas, i synnerhet koldioxid!

Nå, S235JR hette tidigare SS-1311 och är ett lågkolhaltigt konstruktions stål, jag håller på att försöka ta fram relevant datablad med riktig material analys för detta då jag inte har det i skallen men såvitt jag minns så går det inte att härda men är i gengäld inte särskilt känsligt för värme och temperaturstress. Håller på att forska om det som sagt så vi får nog anledning att återkomma om detta längre fram när jag fått tag på riktiga analysblad innan jag kan säga exakt.

Nästa i klassen
1312 är ett billigt skräpstål med ganska ojämna egenskaper, enda fördelen det har är att vara billigt. Det är oanvändbart till praktiskt taget allt utom enklare konstruktioner med lägsta belastningsklass (för stål) samt dekorsmide, etc. 1312 går inte att härda då kolhalten är för låg. Verktyg i detta stål kommer att förbli ganska mjuka och deformeras ganska lätt även om de värmebehandlas, varför det som regel är oanvänbart för detta. Det är dock ganska tåligt mot stress. Detta är det jag har mest praktisk erfarenhet av.

1314 måste jag också leta fram relevanta analyser av innan jag kan uttala mig men spontant gissat så är det en typ av stål som är litet enklare men klarar stress och dragbelastning relativt bra har jag för mig, lämpligt tex att valsa och dra om jag inte blandar ihop det. Jag tror inte heller det går att härda. Med förbehåll OM JAG inte blandar ihop det med någonting helt annat i skallen... Detta stål har jag inte så mycket erfarenhet av så jag måste forska mer om saken..

Dessa tre är iaf de vanligaste förekommande konstruktions stål idag vad det ser ut. Det är relativt billiga stålsorter som ofta är avsedda för bulkvaror (tex vissa byggnadsdelar osv) där man vill hålla priset nere.

Edstrands lilla röda är rätt bra läsning även om det kanske inte står om just det du söker så mycket så finns där tabeller för sträckgräns och annat för de vanliga stålsorterna.
http://www.begroup.com/upload/Sweden/Br ... alogen.pdf

Måste som sagt återkomma om detdär när jag tagit reda på mer...
Måste konsultera mina gamla pappersböcker.

-

[blueint]

Vilken måltemperatur siktar du på?

Kanthal-D max 1300 °C
Tegelsten bränns vid maximalt 1300 °C, men bör klara mer.

Elbaserade ugnar borde kunna skyddas med tillsats av gas?

Attans vad dyrt gas var.. 2000 kr/5 liter.