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    电炉解决方案

    帖子创建时间:  2017年05月08日 15:59 评论:0 浏览: 124 投稿

    首先我们来确定炉子的基本尺寸
      在这个环节中,我们首先要考虑的就是一般需要处理材料的几何尺寸。
      一般来讲,我们DIY的都是刀具一类的,所以热处理的炉子炉膛基本都是长条形的。根据刀子的宽度来设计炉膛的宽和高,这两个参数都要保留一定的余量。比如板料有可能需要在炉膛中立着放置, 并且上部和两侧一般都要有带电的加热体。另炉膛中还有一测温热电偶(一般炉膛底部是不设置加热体的)。按经验,炉膛尺寸宽设计在150,高设计在150可以满足大部分的需要。
      补充一点,炉膛的大小还会影响到炉子功率的大小,在电还花钱买、环保还要支持的前提下,不要把炉膛设计太大。
      再说炉壁,一般的炉壁可以考虑购买现成的炉胆来使用,没有条件的朋友可以使用耐火砖一类的材料自己制作,耐火砖外部包硅酸铝毡保温,一般比较小的炉胆价格在200多。一般的炉壁厚度基本在100左右(仅供参考)。
      下面我们来讨论如何确定炉子的温度参数
      首先我们要定义好正常使用的温度,再需要考虑的就是非正常使用温度也就是极限温度。
      极限温度基本超出加热体所能承受的工作温度和热电偶的线性区域,由此会带来加热体工作寿命变短或烧断 测温不准及热电偶的烧断后果。根据通常需要处理的材料查阅热处理基本参数,这样基本就可以确定炉子的正常使用温度范围。当然在设计时是必须留有一定冗余度的。
      一般碳素工具钢的热处理温度基本在900度左右,这样炉子的使用温度基本可以设计在1000度左右。合金工具钢会高些,比如通常使用的CR12MOV 和CR12MO1V1
      热处理温度基本在1020~1040度,某些材料还会达到1200度左右。这样炉子的设计温度就可以设计在1200度左右。为什么说一定要考虑好自己通常使用的范围,而不要盲目的追求高适用范围呢?这里主要考虑到资金和性价比问题,等了解热电偶和发热体的选择后,大家自然明白。
      确定好炉子的温度以后,我们首先来确定温度控制器。
      这里我推荐使用控制方式比较先进的PID温度控制器。
      这种控制器有控制方式先进,控制精度高,使用简单,体积小巧,价格合理的优势。因为温度控制器采用了PID(比例、积分、微分)的控制方法,所以有相应速度快,温度超调小,控温精度高的特点。而且该种温度控制器集成度很高,大家参照说明书的图纸做简单的接线即可使用。
      因为电炉普遍要达到1000度或更高的设计温度,所以我们需要选择4位的温度控制器。PID温控器使用相对简单,大家可以参照说明书做基本的参数设计,P、I、D参数的设定可以让PID控制器进行自整定,也可根据自己对炉性能(超调和温升速度)的需要自行设定P、I、D参数。没用经验的朋友大可让PID控制器自整定,毕竟专家参数还是相对很合理的。
      我们再来谈谈发热体材料
      常用的发热体一般有电炉丝和硅碳棒。
      电炉丝特点是价格便宜,使用温度相对较低,一般1000度以内。高温电炉丝可以稍微提高一点,但高温对寿命有影响。
      硅碳棒特点是价格较高,一般0.5 KW 的一根硅碳棒大概要20元左右,但硅碳棒可以达到较高的温度范围,极限1600度。
      提高炉子的温度范围,为了能够快速达到温度,同时还需要提高炉子的功率。所以,提高工作温度,基本就是在提高炉子的造价,这是在物质并非极大丰富,人民并非为所欲为的情况下我们国内DIYER们不得不考虑的问题。试想:花20来块买电炉丝很容易,但花200甚至更多的钱买硅碳棒,我想大家不会想都不想吧。
      一个RWL34-2(好像是这个型号,记不太清楚了)炉膛大约100*80*200的小电炉,使用硅碳棒功率在4KW。所以,一般热处理碳钢和普通合金工具钢的朋友们尽量考虑电炉丝或者高温电炉丝才是王道~。
      而需要经常处理更高温度范围的材料的朋友们就一定要选择硅碳棒了。
      接下来我们讨论热电偶的选择
      说到热电偶 先上点套餐大家享用
      国际电工委员会向世界各国推荐8种热电偶作为标准化热电偶,我国标准化热电偶也有8种。分别是:铂铑10-铂(分度号为S)、铂铑13-铂(R)、铂铑30-铂铑6(B)、镍铬-镍硅(K)、镍铬-康铜(E)、铁-康铜(J)、铜-康铜(T)和镍铬硅-镍硅(N)。下面简要介绍其中几种。
      1)铂铑10-铂热电偶
      由φ0.5mm的纯铂丝和直径相同的铂铑丝制成,分度号为S。铂铑丝为正极, 纯铂丝为负极。它的特点是热电性能好,抗氧化性强,宜在氧化性、惰性气氛中连续使用。长期适用的温度为1400℃,超过此温度时,即使在空气中纯铂丝也将再结晶而使晶粒增大。短期使用温度为1600℃。在所有的热电偶中,它的准确度等级最高, 通常用作标准或测量高温的热电偶,其使用温度范围广(0~1600℃),均质性及互换性好;其缺点是价格昂贵,热电势较小,需配灵敏度高的显示仪表。
      2)镍铬-镍硅(镍铝)热电偶
      镍铬为正极,镍硅为负极,分度号为K。其特点是:使用温度范围宽(-50~1300℃),高温下性能较稳定,热电动势和温度的关系近似线性,价格便宜,因此是目前用量最大的一种热电偶。它适用于在氧化性和惰性气氛中连续使用,短期使用温度为1200℃,长期使用温度为1000℃。
      3)镍铬—康铜热电偶
      镍铬为正极,康铜为负极,分度号为E。它的最大特点是在常用热电偶中热电动势最大,即灵敏度最高,适宜在-250 ~ 870℃ 范围内的氧化性或惰性气氛中使用,尤其适宜在0℃以下使用。在湿度大的情况下,较其它热电偶耐腐蚀。
      4)铜-康铜热电偶
      纯铜为正极,康铜为负极,分度号为T。其特点是:在贱金属热电偶中准确度最高,热电丝均匀性好,使用温度范围为-200 ~ 350℃。 此外,还有非标准化热电偶,有钨铼系列(属难融金属),铂铑系列,铱铑系列,铂钼系列及非金属热电偶等。
      这么说来,打算做高温硅碳棒电炉的朋友就可以考虑选择S型的热电偶,而打算使用电炉丝正常使用在1000度的朋友可以考虑K型热电偶。
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      为了将热电偶的冷端远离高温区并连接到温度控制表上,需要使用补偿导线。
      补偿导线型号 热电偶型号 补偿导线材质及颜色(正 负)
      SC S 铂铑10-铂 SPC(铜) SNC(铜镍0.6) 红 绿
      KCA K 镍铬-镍硅 KPCA(铁) KNCA((铜镍22) 红 兰

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