Хомяки приветствуют вас друзья!
Сегодняшний пост будет посвящен самодельной ювелирной плавильне, которая способна расплавить серебро, золото и даже медь! Несмотря на простую конструкцию в данном проекте оказалось очень много подводных камней с которыми нам предстоит разобраться. Пост обещает быть горячим, как чебуреки в летний разгар сезона.
Эта история начинается с того, что в один прекрасный день Саня "Химик" - человек легенда, предложил продолжить его проект по созданию тигельной печи для плавки металлов.
Говорит:
— Слушай, у меня есть готовый самодельный стакан, на, держи! Нет времени заниматься этой темой!
— Я, конечно же обрадовался глядя на этот шедевр и работа закипела.
Серый цвет тут из-за того, что он был заранее обмазан высокотемпературным герметиком. Нагревательная спираль моталась самостоятельно из фехрали, с помощью спицы и шуруповёрта. Короче полный "Хендмейд" так сказать.
Первое, что нужно было сконструировать для перепавшего кубка огня - это хороший термоизоляционный бокс, чтобы спираль зазря не нагревала воздух в помещении, что вызывало бы колоссальные теплопотери.
В качестве шубы была использована огнеупорная муллито-кремнеземистая плита от старой газовой колонки, возможная марка плиты МКРП-340 или ШПГТ-450. Материал уникален тем, что из-за своей пористости и малой теплопроводности, один сантиметр такого теплоизолятора в буквальном смысле способен остановить пламя газовой горелки. В общем режем этот каремат на куски, и с помощью напильника обрабатываем края, пытаясь, сделать что-то вроде теплоизоляционной чаши.
Укрепить чашу снаружи можно с помощью асбестовой ткани, которая заранее пропитывается жидким стеклом. Зачем это нужно?! Асбестовая тряпка в процессе данных процедур приобретает керамическую прочность, в то время, как, эта же ткань без обработки, рвется как старая простынь. Обматываем этой лапшой стакан и ждем пока она окончательно засохнет. Чашка получилась что нужно! Примеряем матрешку из стаканов. Все идет по плану.
Щели будущего термобокса забиваем огнеупорной кремнеземной ватой. Именно такой представлялась конструкция тигельного нагревателя, которая должна раскалять металл до температур свыше 1000 градусов.
Следующий этап - создание внешнего корпуса для плавильни. Вырезаем его из нержавеющей трубы для воздуховода, диаметром 140 мм. Резать нержавейку та еще задача, пару часов пришлось танцевать с бубном и ножовкой. Болгарочные диски для бормашины приходилось менять одну за одной, они мгновенно превращались в пыль и оседали на стенках моих легких. Пол дня работы жестянщиком и корпус начал приобретать внешний вид!
Снизу разместился черный пьедестал из стальной коробки купленной на местном радиорынке, внутрь которой вмонтирован распространенный PID - регулятор ReX-C100.
К нему подключается нагреватель и термопара, которую заранее нужно как-то вывести, чтобы она размещалась внутри термостакана. Сама чаша будет еще несколько раз укутана в термоизоляционную вату. Ни один лишний градус не должен покинуть стенки нашего устройства.
Печка практически готова. Единственное чего ей не хватает, это теплозащитного кожуха, чтоб при случайном контакте с корпусом не обжечь себе руки, язык или еще чего...
Теплозащиту будем делать из перфорированной кассеты для подвесных потолков, не помню откуда ее достал, но такого барахла у меня хватает! Отрезаем нужный кусок с помощью той же бормашины. Полученный лист сворачиваем в рулет и дальше все по накатанной.
PID - регулятор С-100. Есть множество производителей которые их выпускают. Данный вариант был рожден фирмой Berm. Уже не вспомню где его взял, но работает он спустя два года, как часы! Да-да, снимался материал за долго до того, как вы его увидели.
PID - регулятор управляет нагрузкой через так называемое твердотельное реле, с максимально допустимым током до 40 ампер. Полагаю, при такой реальной нагрузке у меня быстрее выгорит вся проводка в хате.
Какое устройство вы бы не собирали, предусматривайте хорошую электроизоляцию проводов. Не дай бог в процессе работы что-то замкнет, это будет катастрофа.
Подсоединяем питание! Синие провода - это сетевое напряжение, красный/черный - управление твердотельным реле. Зажимаем в клеммы термопару. Измеренное сопротивление нагревателя из фехрали вышло 62 Ом. Потребляемая мощность 737 Вт. Устройство выглядит довольно просто, что называется соедини проводами готовые модули.
Проверяем как это все работает. PID - регулятор С-100 работает напрямую от сети 220, внутри него имеется понижающий блок питания собственной электроники, удобно! После включения на индикаторе, видим две температуры. Та что сверху - это текущая, а та, что снизу - это значение которое вы можете изменить. Выставляем температуру в 150 градусов и регулятор стремительно начинает ее набирать. Замечательно! Собираем устройство, закручиваем шурупы и смотрим как все работает в сборе.
Предельное значение данного PID - регулятора по температуре, 1350 градусов. Так как это первое включение, выставим полку в 1100 градусов. При таких значениях должно плавится серебро.
Рядом у открытого окна стоит вентилятор и выдувает дым, который выходит с каолиновой ваты. Она покупалась новая и первая прокалка дело вонючее. Примерно через десять минут, печка вышла на режим. Внутри плавильни было видно раскаленное сердце вулкана, которое жаждет плавки металла.
За пару дней до съемок этих кадров, я попросил у одного хорошего знакомого инфракрасную камеру, чтоб можно было оценить теплопотери собранной тигельной плавильни. Как же я потом жалел об этом...
Знакомьтесь - это знаменитая инфракрасная камера Flir для подключения к мобильному телефону. У нее имеется встроенный аккумулятор на борту и две матрицы, одна из них инфракрасная, а вторая обычная для совмещения контуров наблюдаемых объектов из реального мира. Моему счастью не было предела. Чувствуешь себя пришельцем из фильма "Хищник"
За пару часов до начала нагрева плавильни, камеру нужно было зарядить, так как ее хватает от силы на час беспрерывной работы, при том что лежа на полке она довольно быстро саморазряжаеться. Но как только дело дошло до съемок, камера почему-то не захотела включатся. Ноль реакции на кнопку. Попытка еще одной зарядки ни к чему хорошему не привела. Тем временем печка вышла на режим 1100 градусов. Ковыряюсь с камерой и вижу что плавильня начала терять температуру 900...800...700, что-то явно пошло не так.
Пока я ковырялся с печкой, камера немного подзарядилась, но при подключении ее к телефону, кнопка включения по прежнему отказывается как либо реагировать. Почитав форумы, выяснилось, что это распространенная проблема и камеру нужно отправлять в сервисный центр. Данная проблема была связанна с контроллером заряда, который вышел из строя. Собираю документы и начинаю их изучать. На момент поломки гарантийный ремонт как бы был просрочен, но если зарегистрироваться на сайте Flir, гарантия продлевается еще на два года. В результате переписок с фирмой производителя, выяснилось, что ближайший гарантийный сервисный центр находиться в Эстонии и мне нужно ехать на какую-то ближайшую почту EMS. Хер с ним, подумал я! Камера не моя и стоит целое состояние, придется собираться в поход.
Некоторое время спустя. Что же у нас произошло с печкой? Внутри нее, похоже все прошло через ад! Все, что в процессе работы начало выгорать, осело толстым серым слоем на каолиновой вате.
Теперь рассмотрим ошибки, которые могут быть допущены при проектировании подобных устройств. Не нужно соединять провод с концом нагревателя через зажимную клеммную колодку из латуни. При температурах свыше 900 градусов она с большой вероятностью расплавиться. Основная проблема тут крылась в нагревателе из фехрали и термоизоляционном стакане.
Оказалось, что термостойкий герметик, которым был обмазан стакан, при высоких температурах вступил в реакцию с металлом спирали, вызвав его частичное окисление и разрушение. Выходит, что герметик стал неким флюсом, который разрушил защитную оксидную пленку фехрали и превратил спираль в хрупкие руины.
В общем, неделя работы потрачена. Ни печки, ни инфракрасной камеры. Черная полоса...
Накидываю стакан и заказываю с Китая специальный термоизоляционный стакан вместе с графитовым тиглем для индукционной плавки. Да и вообще, он подойдет для любой плавки.
Саня "Химик", узнав про аварию в процессе испытания установки незамедлительно намотал еще один ТЭН из фехрали, чтобы можно было продолжить эксперименты. Прям респект за оперативность. Стакан сам по себе представляет керамику на основе оксида алюминия. Единственное чего тут не хватает, это каких-то пазов чтобы нагреватель не ползал туда-сюда. Рисуем спираль маркером, а затем с помощью шлифовочного камня и бормашины бурим каналы и наматываем в натяжку спираль. Так выглядят основные отличия нового и старого стаканов.
Помещаем его в термоизоляционный бокс из старых плит от газовой колонки. Все лишние щели забиваем каолиновой ватой. На этот раз припаиваем концы нагревателя с помощью серебросодержащего припоя. Обожаю работу с огнем и высокими температурами. Укутываем термостакан в одеяло и помещаем его обратно в корпус из нержавеющей стали. Повторяем процедуру сборки.
В процессе повторных испытаний, печка вышла на режим, поработала несколько минут и снова начала терять набранную температуру. Вы даже не представляете мои эмоции в этот момент #%@!&. А так все хорошо начиналось...
В отличии от предыдущего случая в комнате стоял отчетливый запах горелой изоляции. Раскрутив корпус, первым, что бросилось в глаза это прилипшие друг к другу провода. Что тут снова могло пойти не так?! При осмотре нагревателя стало понятно, что при работе он потерял свою пружинность и раскаленные витки сползли друг на друга, местами закоротились и в общем - это фиаско братан.
Тем временем на работе. В какой-то момент мне стало настолько не удобно, что попросту пришлось прятаться при виде человека, который одолжил мне свою инфракрасную камеру. Забегая наперед скажу, что ситуация с инфракрасной камерой затянулась на долгие пол года. Сервисный центр получил посылку в Эстонии на пятый день после моей отправки, а дальше началась бюрократия. То какие-то документы нужно было заполнить, то подождать пока камера появится на складе, то дождаться пока созвездие единорога станет в один ряд с общим парадом планет. В общем переписка с фирмой Flir продлилась целую вечность, до бесконечности и дальше. А когда весь этот ад закончился и новая камера пришла мне на почту, ее пришлось растамаживать и платить пошлину. Это хороший пример того, почему не стоит брать чужие вещи в пользование. Выводы про фирму Flir делайте сами.
Вернемся к нашей плавильне. Не смотря на то, что спираль обвисла как сопли, меня смутил тот факт, что нагреватель в одном месте был оборван. Любопытно. При детальном осмотре выяснился интересный момент. Каолиновая вата, как и тот высокотемпературный герметик при контакте с фехралью так же разрушает ее поверхностный защитный слой и превращает металл в какой-то порошок.
Уверен, многие спросят: почему не использовать нихром в этом деле? Отвечаю: потому что! У него более низкие рабочие температуры по сравнению с фехралью. Самое интересное, что покопавшись в архивах гугла, были найдены интересные фотки китайской плавильни, в которой наблюдались идентичные проблемы с нагревателем.
В общем, после долгих размышлений путь к вершинам триумфа был найден на просторах Алиэкспресс. Как было написано на сайте, это керамический нагреватель с внутренним регулируемым диаметром от 55 до 80 мм. Мощность нагревательного элемента 700 Вт.
Внутренний диаметр регулируется с помощью болта, который дает свободно двигаться этой конструкции туда-сюда. Внешний кожух выполнен из нержавейки. Вот только Китайцы забыли упомянуть, что тут применяется бериллиевая керамика, которая немного токсична если ее пилить напильником и жадно вдыхать. А вообще в 90-х это была бы хорошая альтернатива паяльнику. Допросы и подписание некоторых документов стали бы куда быстрее и практичней)
Внутреннее пространство между розовой керамикой и нержавейкой имеет тонкую прокладку из сладкой ваты. В этот момент у меня появились некие сомнения по поводу надежности данной конструкции, так как при детальном осмотре спирали нагревательного элемента в глаза бросилась мелкая пыль, которая тонкими волосками окутала все вокруг.
В некоторых местах, керамика, жадно пыталась сожрать вату, такое никуда не годиться. Еще меня удивила керамическая клеммная колодка, внутри которой находиться та самая латунь, которая даст течь при 900 градусах. Хотя нагреватель на сайте обещает набирать температуру до 1200 градусов. В голом виде конструкция нагревателя выглядит так: кирпичи из розовой керамики, внутри которой намотана спираль предположительно из фехрали, диаметром 0.4 мм. Сейчас нам нужно избавится от любых намеков пыли, которую оставила теплоизоляционная вата.
Делать это будем с помощью спиртобензина и ультразвуковой ванны, разработка которой длиться уже третий год. Мощность излучателя тут 100 Вт. Имеется нагрев, дегазация, регулировка мощности, обдув силовых элементов, два вида защиты от перегрева и многое другое, включая сенсорное управление.
Так как спиртобензин имеет низкую плотность, при извлечении нагревателя, жидкость превращается в беспрерывную струю фонтана, которая так и ждет пока кто-то рядом зажжет спичку, шутка. После ультразвуковых процедур, помещаем нагревательный элемент обратно в нержавеющий кожух. Вату которая там была - выкидываем в мусор!
Забегая на перед, скажу, что размещение термопары прямо у стенок графитового тигля скорее всего приведет к аварийным ситуациям, связанных с инертностью передачи тепла от нагревателя. Когда у стенок графитового тигля температура будет 1000 градусов, фехраль вокруг стакана из оксида алюминия может достичь температур в 1300 градусов и ненароком расплавить самого себя при любом удобном случае. Чем ближе будет термопара к нагревательному элементу, тем лучше.
Помещаем внутрь нагревательного элемента термостойкий стакан и хорошенько фиксируем его с помощью стягивающего болта. Дальше повторяем ту же самую процедуру, которая была ранее, окутываем в шубу внутренности и помещаем их обратно в нержавеющий корпус.
Спустя пол года тигельная плавильня приобрела тот внешний вид, который сейчас представлен на ваших экранах. Через несколько дней после съемок этих кадров, ко мне наконец-то приехала новая инфракрасная камера, которая способна сломаться от малейшего дуновения ветра. Наверное стоило бы одеть антистатические перчатки и шапочку из фольги, а то мало-ли...
Как говорил Саня "Химик", графитовый тигель перед началом плавки нужно забурить. Следуем инструкции и засыпаем буру. Она защищает поверхность металла от различных видов окисления, создавая своеобразную стекловидную пленку вокруг раскаленной жидкой капли. Так же она защищает внутренние стенки графитового тигля от выгорания на кислороде. Подготовим несколько слитков серебра для переплавки.
Плавильня вышла на режим. На инфракрасной камере хорошо видны места максимальных теплопотерь, они, в основном идут через крепежные стойки которые держат термозащитный кожух. Температура в этих местах не превышает сотни градусов. Термоизоляция корпуса вышла настолько удачной, что крышку плавильни можно спокойно трогать рукой, она такая тепленькая. При этом, внутри все разогрето до бела!
И так, момент истины. Печка проработала в режиме 1100 градусов примерно 40 минут. Нагрев держится стабильно. Помещаем в раскаленное сердце кусочек серебра и наблюдаем как оно плавиться на глазах , как будто глаз Саурона смотрит тебе в душу)
Берем специальные щипцы для тиглей с Алиэкспресс и ловким движением выливаем содержимое в графитовую форму для ювелирных слитков. Повторяем процедуру плавки несколько раз, чтобы убедиться, что китайский нагреватель исправно работает в режимах тех температур, которые были указаны на сайте. Эксперименты с серебром продолжались день и ночь.
После бесконечного количества переплавок одного и того же серебра, мне стало интересно, способна ли самодельная плавильня, собранная буквально из говна и палок на коленке, расплавить медь, температура плавления которой 1085 градусов. В качестве металла были использованы огрызки силового промышленного провода сечением в 4 квадрата, вроде как металл в таких изделиях применяют достаточно чистый и с минимальными примесями легирующих элементов.
За 20 минут при температуре 1150 градусов медь абсолютно не расплавилась. Отдельные огрызки провода едва попытались прилипнуть друг к другу с помощью буры, не более. Этот результат нам не подходит по двум причинам. Первая - это интерес узнать максимально критические температуры китайского нагревателя, вторая - победить медь любой ценой.
Выставляем на PID - регуляторе максимально возможную температуру в 1300 градусов и оставляем это блюдо тушиться на большом огне. Через 15 минут в комнате стоял отчетливый аромат жареной меди - это пахла проводка в стенах моей хрущевки. Шучу, в хрущевках по умолчанию алюминиевые провода. В общем, медь расплавилась и приобрела красивую каплю в выемке графитовой формы для ювелирного дела. Выварив слитки в лимонной кислоте у нас получилось 2 красивые капли металла.
Забегая на перед, скажу, что в печку можно помещать абсолютно любые тигли для различных технических задач. Будь то выпаривание кристаллической воды из медного купороса для попыток получение безводного спирта и до приготовления жареной картошки. Тут все будет зависеть от вашей фантазии.
Тигель из оксида алюминия способен выдержать температуры в 1800 градусов, кварцевый тигель 1750 градусов, а фарфоровый тигель с крышкой до 1200 градусов. Картошка, в этих случаях наверняка превратиться в углерод. Как и масло в котором она жарилась.
Графитовые тигли хороши тем, что они работают при температурах свыше 2000 градусов, при этом у них есть один существенный минус. Графит выгорает в атмосфере кислорода при большом нагреве, и работать тут нужно либо в вакууме, либо в среде защитного газа.
При выборе обязательно нужно обращать внимание на зернистость графитовой крошки. Через мои руки прошло два вида тиглей, один из них рассыпался буквально на глазах после 10-ти переплавок серебра. Крупная крошка - это еще та гадость.
Для справки. Съемка этого выпуска, как и полагается традициям канала заняла 3 месяца. Из-за постоянных технических неисправностей с инфракрасной камерой и прочими трудностями, этот выпуск осел в донных отложениях жесткого диска и вышел спустя 2 года после съемок. Обычное дело, учитывая что за кадром происходит съемка десятка следующих выпусков на разные темы.
Благодарю Саню "Химика" за подаренный нагреватель, который в итоге не заработал, но привел к получению бесценного опыта в процессе экспериментов. Так же хочу высказать огромную благодарность Вованчику, который с пониманием отнесся к поломке камеры, проблема которой возникла из-за криворуких инженеров компании Flir и такой же службы поддержки, кормившей меня завтраками в течении полугода. За это время у меня хомяки трижды успели размножиться!
Сегодняшняя ювелирная плавильня по себестоимости обошлась примерно в 100 баксов. Для сравнения: предыдущий выпуск про самогонным аппарат обошелся в +1000 баксов, а разработка первого прототипа ультразвуковой ванны в +4000 зеленых, не говоря уже о затраченом времени. Создание любых сложных устройств, требует непростых технических решений с немалыми финансовыми вложениями. Это уже молчу про время, которое у всех нас и так ограничено. Каждый пусть решает сам, на что его потратить. Жизнь - как говориться одна.