polskienglishRu

Wyszukiwarka



O firmie Katalog Agatronic K Agatronic M Agatronic W Agatronic G Agatronic H Agatronic R AFI-02, AFI-03 AFI-02Pt AFI-03plus AFI-03 BC AFI-05, AFI-05plus AFI-06 APT 1,7 APE800 WW03 AW02 AW03 Kuwety Uszczelnienia Podstawki Tygle grafitowe Osłony ceramiczne Dystrybutorzy Pobierz Pomoc techniczna Kontakt



Pomoc techniczna

   Poniżej znajdą Państwo najczęściej zadawane pytania Klientów zainteresowanych zakupem urządzenia indukcyjnego. Dołożyliśmy wszelkich starań, aby odpowiedzi odnosiły się bezpośrednio do tematyki zastosowania technologii topienia indukcyjnego w branży jubilerskiej, a ich forma była możliwie najbardziej przejrzysta.

Jeśli mają Państwo dodatkowe pytania prosimy o kontak.



1. Co to jest mieszanie indukcyjne?

Mieszanie indukcyjne lub inaczej mieszanie polem elektromagnetycznym to zjawisko, w którym ciekły stop wprowadzany jest w drgania pod wpływem występowania zmiennego pola elektromagnetycznego. Oznacza to, że przy zastosowaniu odpowiednio dobranej mocy generatora do masy topionego stopu mieszanie indukcyjne zastępuje mieszanie mechaniczne.
Poniższy film pokazuję wpływ pola elektromagnetycznego na stopione srebro.

 
(Piec AFI-03; 10kW)

2. Grzanie indukcyjne czy oporowe?

 

Aby poznać odpowiedź na zadane pytanie należy przede wszystkim zrozumieć różnicę dzielącą oba systemy topienia metali.

 

 

Topienie oporowe (rezystancyjne) – to uzyskiwanie wysokiej temperatury dzięki przepływowi prądu elektrycznego przez spiralę wykonaną ze specjalnego drutu oporowego. Spirala nawinięta jest na ceramiczną kształtkę, a całość umieszczona jest w izolacji termicznej w taki sposób, aby wytworzone ciepło kierowane było na tygiel ze stopem, czyli od źródła ciepła do stopu.  W rezultacie tego, nagrzewaniu podlega przede wszystkim drut oporowy, ceramika, izolacja termiczna, tygiel, a na końcu stop.

 

Wady:

  • Niska sprawność energetyczna wynikająca z konieczności nagrzewania izolacji termicznej, a co z tym się wiąże długie czasy nagrzewania i studzenia;
  • Długie czasy nagrzewania do osiągnięcia temperatury topienia i co z tym się wiąże wydłużone czasy ekspozycji ciekłego stopu na działanie atmosfery;
  • Niska odporność elementów grzejnych na działanie topników;
  • Niskie temperatury pracy pieców (ok.1150oC).

Zalety:
  • Małe wymiary urządzeń;
  • Nieskomplikowana konstrukcja mechaniczna i elektryczna;
  • Stosunkowo niska cena zakupu.


Topienie indukcyjne – zmienne pole elektromagnetyczne wytworzone przez układ rezonansowy LC, gdzie widocznym elementem w piecu jest cewka (wzbudnik, induktor) oddziałuje bezpośrednio na tygiel grafitowy ze stopem powodując jego nagrzewanie. Wspomniany induktor to rurka miedziana, przez którą płynie woda, a w związku z tym jej temperatura nie przekracza 50oC. W tym przypadku źródłem ciepła jest sam stop, w którym wytworzona jest temperatura do jego stopienia.

 
 

Wady:

  • Większe wymiary urządzenia w stosunku do oporowych;
  • Konieczność stosowania chłodzenia wodnego;
  • Wyższe koszty zakupu w stosunku do oporowych.
 

Zalety:

 
  • Błyskawiczne czasy topienia skracające do minimum ekspozycję ciekłego stopu na działanie gazów otaczających oraz skrócony sam proces odlewnia (np.: 1,5min dla 500g/Ag);
  • Możliwość efektywnego mieszania stopu polem elektromagnetycznym;
  • Wysoka sprawność pieca wynikająca z szybkiego czasu topienia oraz braku zbędnych izolacji termicznych do ogrzania;
  • Konstrukcja komory pieca składająca się jedynie z chłodzonego wodą induktora wyjątkowo odporna na wszelkie środki chemiczne stosowane przy topieniu metali.
  • Możliwość nagrzewania do temperatury nawet 2200 oC.


3. Urządzenia indukcyjne pobierają dużo energii elektrycznej. Co się bardziej opłaca?

 

Istotnie. Najniższe zapotrzebowanie energetyczne, urządzeń indukcyjnych dostępnych na rynku to 3,5 ± 4kW, gdzie moc przeciętnego piecyka na 1,7kg złota to 1,5kW. Jednak, aby móc mówić o ekonomi pracy należy jeszcze wziąć pod uwagę jeden czynnik, którym jest czas.

 


Posłużę się przykładem. Przeciętny piecyk tyglowy o mocy 1,5kW po włączeniu zasilania nagrzewa się od temperatury pokojowej do 1000oC średnio godzinę, gdy do tego dodamy czas potrzebny na stopienie metalu to pierwsze topienie wykonane zostanie po ponad godzinie. Wynika to z faktu, nagrzewania się drutu oporowego, który jest źródłem ciepła, ceramiki konstrukcyjnej, izolacji termicznej, tygla grafitowego i dopiero na samym końcu stopu.



Inaczej ma się sprawa w przypadku topienia indukcyjnego. Wytworzone pole elektromagnetyczne oddziałuje bezpośrednio na tygiel ze stopem natychmiast po uruchomieniu generatora. Cała energia elektryczna pobrana z sieci wykorzystana jest do nagrzania tygla ze metalem. Konstrukcja urządzeń indukcyjnych pozbawiona jest zbędnych izolacji termicznych mających znaczny wpływ na obniżenie sprawności urządzenia.
 

W związku z powyższym, przykładowa odlewarka - Agatronic G z 4kW piecem indukcyjnym umożliwia odlanie 300 gramowej kuwety już po pierwszych dwóch minutach liczonych od włączenia urządzenia, w temperaturze pokojowej. Ponad to, istnieje zasada, która mówi, że urządzenie indukcyjne grzeję tylko wówczas, gdy stop znajduje się tyglu.
 
 

Reasumując. Zdecydowanie można stwierdzić, iż przeprowadzony bilans energetyczny wyraźnie przemawia za indukcyjną technologią topienia metali. Skrócenie czasów topienia metali spowodowało, iż cały proces odlewania biżuterii metodą traconego wosku sprowadza się w głównej mierze do żmudnego przygotowania choinek woskowych, zalania ich masą i wypalenia kuwet, gdzie samo odlewanie pozostaje jedynie kilkuminutowym procesem wieńczącym całą operację.

4. Chłodzenie urządzeń indukcyjnych wodą. Czy to jest drogie?

Wszystkie piece, odlewarki oraz nagrzewnice indukcyjne wymagają chłodzenia induktora cieczą. Woda płynąca przez wzbudnik utrzymuje temperaturę na stałym poziomie, zabezpieczając miedzianą rurkę przed wysoką temperaturą nagrzewanego tygla i stopu.

Ponad to, chłodzeniu podlegają radiatory w bloku generatora oraz niektóre elementy obudowy urządzeń, np.: komora odlewnicza i komora pieca w odlewarkach Agatronic.
 

Realizację tego zadania można powierzyć profesjonalnym urządzeniom schładzającym i utrzymującym temperaturę wody na stałym poziomie, dzięki wbudowanemu agregatowi sprężarkowemu, działającemu na zasadzie zbliżonej do pracy lodówki. Niestety wygoda ta niesie za sobą niemałe koszty.

 
 

Istnieją dwie alternatywy dla schładzalnika sprężarkowego. Pierwszą z nich jest wykorzystanie wody „z kranu”. Rozwiązanie to jest proste w realizacji, jednak ze względu na duże zużycie chwilowe zaleca się stosowanie tej opcji jako awaryjnego źródła. Ponad to, duża różnica temperatur pomiędzy wodą z kranu, a powietrzem w pomieszczeniu gdzie pracuje piec indukcyjny, będzie powodowała skraplanie się pary wodnej na chłodzonych elementach pieca, w tym elektroniki.

Najtańszym rozwiązaniem jest wykonanie obiegu cyrkulacyjnego z pompki ogrodowej oraz beczki na wodę. Układ ten ma swoje wady, gdyż woda obiegowa nagrzewa się w czasie pracy urządzenia stosunkowo szybko do chwili przekroczenia temperatury, przy której zabezpieczenie termiczne urządzenia indukcyjnego nie przerwie pracy generatora. Czas ten można wydłużyć przez zwiększenie pojemności zasobnika wody, zastosowanie chłodnicy z wentylatorem wpiętej w szereg układu chłodzącego lub umieszczenie zasobnika wody w możliwie chłodnym pomieszczeniu.


Poniższy film ilustruje sposób wykonania zamkniętego układu chłodzącego wykonanego z beczki 120l i pompy ogrodowej.

 

UWAGA: Przed wykonaniem takiego układu należy zapoznać się z Dokumantacją Techniczno-Ruchową urządzenia indukcyjnego lub skonsultować z producentem.
 
Szacowany koszt układu to:


beczka 120 litrów

180zł
pompa ogrodowa 800W 190zł
suma: 370zł

5. Które urządzenie będzie dla mnie najbardziej odpowiednie? Jakimi parametrami kierować się przy wyborze?

 

Pytanie to nasuwa się każdemu, kto staje przed zakupem pieca do topienia lub odlewarki indukcyjnej. Aspektów ekonomicznych nie będziemy rozpatrywać w tym punkcie, a skupimy się na kategoriach technicznych.

 
Jeśli tylko mamy wybrać piec, to pozostaje nam jedynie zdecydować, jaką jednorazową porcję stopu będziemy chcieli stopić.
 

Sytuacja komplikuje się, gdy wybieramy odlewarkę, a zwłaszcza, gdy urządzenie ma być ciśnieniowo-próżniowe, czyli komora topienia jest hermetycznie uszczelniana.


Producenci, w danych technicznych oferowanych maszyn podają objętość tygla w dm3 lub pojemność dla konkretnego stopu po przeliczeniu wg poniższego wzoru:

                                      m[g] = ρ[g/cm3] × V[cm3]

gdzie:

m – masa stopu [g]
ρ – gęstość (masa właściwa) [g/cm3]
V – objętość [cm3]

Otrzymany wynik to masa stopu wypełniającego tygiel po brzegi. Niestety sytuacja owa jest praktycznie nieosiągalna z kilku powodów. Po pierwsze, aby stopić metal w tyglu należy umieścić stop w postaci stałej, czyli granulat, sztabki, trzpienie choinek lub inną postać złomu, która w tyglu będzie zajmować znacznie więcej miejsca przed topieniem niż po stopieniu. Po drugie, nie można zapominać, iż dostępną pojemność tygla ogranicza zatyczka dna tygla w systemach dolnospustowych.  


O ile w odlewarkach próżniowych z otwartą komorą pieca, można pozwolić sobie na ostrożne dosypywanie towaru w trakcie jego topienia, o tyle w urządzeniach ciśnieniowo-próżniowych dosypywanie wiązałoby się z rozszczelnieniem hermetycznego układu pieca.

Zatem, na co zwrócić uwagę?

 

Na początku należy sobie zadać pytanie, do czego służyć nam będzie odlewarka. Jeśli planujemy odlewanie wyłącznie stopów złota, wykonywanie jednorazowych odlewów (biżuteria artystyczna) bądź maszyna będzie używana sporadycznie wówczas będziemy mogli sobie pozwolić na przygotowanie stopu przed odlewaniem. Pocięcie dużych kęsków metalu znacznie ułatwi zasypanie tygla.

 

UWAGA: Niedopuszczalne jest „upychanie” metalu w tyglu. Rozszerzalność temperaturowa może spowodować pęknięcie ścianek tygla, a w rezultacie wyciek stopu.


Jeśli zaś naszym celem jest masowa produkcja, jednorazowe odlanie jednego lub dwóch pełnych wsadów pieca do wypalania kuwet, dodatkowo materiał, na którym pracujemy to srebro, wówczas znaczącą rolę odgrywa czas wykonywanych operacji. Tym bardziej, że w większości przypadków topione będą trzpienie ze starych choinek. Optymalnym rozwiązaniem jest załadowanie tygla materiałem bez konieczności przygotowywania stopu. Aby było to wykonalne ważna jest możliwie największa przestrzeń pomiędzy ścianką tygla a zatyczką grafitową.


W praktyce przestrzeń tą uzyskuje się dzięki zastosowaniu tygla, którego przekrój poprzeczny wrysowany jest w kwadrat.

 

Porównując dwa tygle jednakowej objętości o różnych wysokościach wyraźnie obserwujemy, iż wraz ze wzrostem wysokości tracimy na pojemności tygla. Wpływ na taki stan rzeczy ma zatyczka, której średnica identyczna w obu przypadkach dłuższa musi być w tyglu wysokim.


Idealnym rozwiązaniem jest tygiel grafitowy, w którym zatyczka wraz z otworem spustowym umiejscowiona jest mimośrodowo, przy ściance tygla. Przestrzeń zasypowa jest wówczas możliwie największa, gwarantując komfort w trakcie pracy.

 

Kuweta.


Przeważająca większość producentów maszyn odlewniczych stosuje
maksymalny rozmiar kuwety w granicach Ф100x230mm dla urządzeń indukcyjnych o mocy ok. 4kW. Wymiar taki powinien z powodzeniem zadowolić nawet najbardziej wymagające oczekiwania.
 

Inną kwestią wartą poruszenia w tym punkcie jest wielkość odlewanej kuwety w relacji do ilości stopu.

Czas topienia metalu w odlewarkach indukcyjnych w porównaniu z urządzeniami oporowymi można z powodzeniem potraktować za pomijalny. Daje to możliwość zmniejszenia masy odlewanych kuwet do np.: 300g (przy 4kW) i 600g (przy 10kW). Zabieg taki niesie za sobą następujące korzyści:
  • krótszy czas jego stopienia;
  • efektywniejsze wykorzystanie zjawiska mieszania polem elektromagnetycznym;
  • efektywniejsze wykorzystanie sił ssania próżniowego i dobicia gazem;
  • mniejsze straty w przypadku uszkodzenia kuwety.

6. Przygotowanie stopu. Granulacja.

 

Większość odlewarek indukcyjnych z racji swojej konstrukcji posiada możliwość granulacji stopu.

Jak to działa?

Granulacja to nic innego, jak stopienie stopu identycznie jak w przypadku odlewania. Różnica polega na zastosowaniu tygla z innym otworem spustowym. Tygle do odlewania posiadają otwór w dnie o średnicy od 6 do nawet 10mm. Tygle do granulacji spuszczają stop przez mały otworek o średnicy od 1,5mm do 2mm. Tygle o większej pojemności posiadają specjalne filiery z siedmioma otworami spustowymi, co umożliwia szybsze wykonanie procesu granulacji.

Ciekły stop wylewany jest bezpośrednio do zbiornika z zimną wodą z dodatkiem czynnika zmiękczającego napięcie powierzchniowe cieczy.

Przygotowanie stopu – to stopienie czystego metalu (złota lub srebra) wraz z metalami towarzyszącymi (ligura, miedź, itp…) oraz wykonanie granulatu z uzyskanej mieszaniny.

Granulat to alternatywa dla sztabek, umożliwiająca łatwe dzielenie stopu na odważone porcje masowe.

Istnieje błędne przekonanie, iż funkcja granulacji w odlewarce służy do przygotowania materiału przed odlewaniem na tej samej odlewni.

Nic bardziej mylnego. Skoro urządzenie jest w stanie wykonać mieszaninę stopową, w jakości wystarczającej do zastosowania go w odlewie, to podwójne topienie jest bezzasadne. Każde stopienie materiału wiąże się z utratą właściwości fizyko-chemicznych, toteż nie bez znaczenia jest czas topienia, mający wpływ na odparowywanie składników stopu.


7. Pomiary temperatury metodą bezpośredniego styku.

Najpopularniejszym sposobem pomiaru temperatury w branży jubilerskiej jest zastosowanie termopary. W większości przypadków jest to termopara typu K, czyli NiCr-NiAl. Wynika to z faktu, iż termoelement ten pracuję w zakresie temperatur do 1200oC i jest stosunkowo niedrogi.

Aby pomiar temperatury był obarczony możliwie najmniejszym błędem, musiałby zostać zanurzony w ciekłym stopie, który jest mierzony. Oczywiście do takiej sytuacji nie można dopuścić chociażby ze względu na właściwości fizykochemiczne stopu i termoelementu.

Aby termopara mogła służyć nam możliwie najdłużej oraz pomiar odzwierciedlał najwierniej rzeczywistą mierzoną wartość temperatury stosuję się trzy sposoby umieszczenia termoelementu:

•    w grafitowej osłonie zanurzonej w stopie,
•    pomiar temperatury w ścianie tygla grafitowego,
•    pomiar temperatury dna tygla.


1.
Pomiar termoparą w osłonie grafitowej zanurzonej w stopie jest najlepszym rozwiązaniem z punktu widzenia dokładności pomiaru. Metoda ta najczęściej stosowana jest w odlewniach dolnospustowych, gdzie osłona grafitowa termopary, jednocześnie jest zatyczką w otworze spustowym tygla.

2.
Pomiar temperatury w ściance tygla obarczony jest błędem wynikającym z faktu, iż termoelement umieszczony nie jest w samym stopie. Ponad to ścianka tygla jest miejscem o najniższej temperaturze całego układu, zwłaszcza w przypadku tygli z osłoną ceramiczną. W tym przypadku należy wziąć poprawkę na ten błąd. Temperatura ściany tygla może być niższa od temperatury stopu o około 50oC.

3.
Pomiar temperatury dna tygla obarczony jest największym błędem wśród układów wcześniej wymienionych. Wskazanie czujnika może być jeszcze gorsze, gdy tygiel znajduje się w osłonie ceramiczne. Ceramika jest izolatorem ciepła, której głównym celem jest ograniczenie emisji wysokiej temperatury w kierunku induktora, a w tym przypadku również i w kierunku termopary.
Rozwiązanie to jest dość popularne w piecach indukcyjnych produkowanych przez włoskich producentów.  SD a


© 2007 - All Rights reserved! - www.argenta.pl