Hærdeovn selvbyg

 Projekt hærdeovn
 IMG_6559
 
Jeg har nu lavet 2 hærdeovne, den første virkede ikke, da jeg havde fået leveret sten, der ikke havde den isolerende effekt, som der er brug for i en hærdeovn. Jeg fik nogle nye, og korrekte, og har lavet en ovn, der fungerer perfekt.
På denne side er der links til de leverandører, som har leveret materialer til min ovn.
De fleste rusttræge ståltyper skal hærdes på temperaturer, der ikke er lige til at opnå, og holde i en gasovn. For eksempel skal 12C27 op på en temperatur af 1070 C, og den skal holdes i 10 minutter, inden det bratkøles i olie(der gerne må være mellem 50 og 80 C)
Det har ikke været nemt at finde et sted at få hærdet sine klinger, hærderierne tager kilopriser, og der er desværre flere knivmagere, der har uheldige erfaringer med at sende klinger til hærdning.
Efter et foredrag om foldeknive ved Dansk Knivforenings Seminar i Skjern 2011 var der en længere debat på Knivforeningens hjemmeside om Svenskernes hærdemetode. De bruger en keramikovn, med et hul i siden, hvor klingen stikkes ind, og 10 min. Senere bratkøles den i opvarmet olie.
Den lange debat resulterede i, at der var et par knivmagere, der købte deres egne ovne, bl.a. hjem fra England, og via Ravstedhus. Jeg kunne også godt tænke mig en ovn, da jeg efterhånden har en del klinger liggende i 12C27, der næsten er færdige, og skal hærdes.
Jeg gik i gang med at undersøge, om det var muligt at bygge en ovn selv, og via div. Engelske og amerikanske knivmagerforums fandt jeg frem til, at det på ingen måde var umuligt. Med de ting jeg fandt frem til, vil jeg tro, at jeg har bygge en ovn, der kan komme op på 1100 grader C, for mellem 3500,- og 4,000,- kr. (priserne er fra 2007!, så du skal nok regne med at der er sket lidt siden da)
Jeg har fået en god del inspiration her på denne tråd: http://www.britishblades.com/forums/showthread.php?137604-Just-another-HT-oven
Jeg købte 20 isolerende H 23 mursten hos http://www.refcon.dk/i Næstved. De kan tåle op til 1260 grader C. Afhentet på stedet gav jeg 806,50 kr. Jeg skulle bruge de 17, men det er rart at have lidt i reserve.
 IMG_5219
En forsøgsopstilling af stenene.
 IMG_9941-001
Stenene er meget porøse, og nemme at save i! her saver jeg den sten til, der er som bund/bagside i oven.
Jeg har købt vercumelit-plader til den ydre isolering af ovnen. Jeg fandt dem hos http://www.fornyetenergi.dk/ i Stenlille, ganske tæt på min bopæl. For 3 plader på 25 x 330 x 1000 mm, 2 m ildfast snor (10 mm) og 2 flasker lim til dem gav jeg i alt, afhentet 530,- kr. (den ildfaste snor kan ikke bruges som tætningsliste i ovndøren, den smelter!)
IMG_5220Stenene er “limet” sammen med pejsekit, købt i Pejsecentret i Slagelse, til ca. 190,- pr stk, der skal bruges 2.
Her vises, hvordan stenene til lågen blev limet sammen.
IMG_5994
Først ridses nogle fordybninger i de flader, der skal limes, de børstes/støvsuges godt.
IMG_5995
Fladerne, der skal limes, grundes med pejsekit, her gnedet ud med fingrene i gummihandsker.
IMG_5996
Der kommes yderligere noget pejsekit på, og fladerne trykkes sammen.
IMG_5997
Der fuges også, og det får lov at tørre et døgns tid.
Der skal “fræses” hylder til varmelegemerne i væggene på ovnen.
IMG_5203
Her er der tegnet op til hylderne.
IMG_5205
Jeg bruger en gevindstang med en tykkelse på varmelegemets diameter + 1 mm af til at fræse med. Denne ene ende er viklet ind i isolerbånd. Jeg brugte et bræt til at holde retningen. Hylden skal være mindst lige så dyb, som varmelegemet er bredt, ellers kommer det til at hænge, når det bliver varmt (en erfaring).
Selve opbygningen af ovn”kassen” vises efter gennemgangen af varmelegemerne og ovnstyringen
 
Varmelegemet
Beregning af størrelsen på varmespiralerne
Jeg er nået frem til, at jeg deler varmelegemet op i 2 dele, på hver 11,5 meter, i 1,3 mm Kanthal tråd. De fungerer fint. Hvis du vil have teorien bag, så er afsnittet herefter til dig. Jeg køber tråden, og snor selv varmelegemerne som vist efter teorien.
Man skal bruge modstanden i tråden, som man kan finde på denne tyske hjemmeside, hvor de sælger modstandstråd til ganske rimelige priser: http://www.heizspiralen.de/Draht.html
Jeg på helt bar bund med hensyn til beregning af længde og størrelse på varmelegemer. Heldigvis har samme debattør lavet denne guide til design af varmespiralerne: http://www.britishblades.com/forums/showthread.php?134462-HT-oven-How-to-design-your-own-heating-elements-from-scratch&p=1788433&highlight=#post1788433
Den korte udgave er: beregn det indvendige areal af ovnen i mit tilfælde er de indvendige mål 11 x 11 x 39 cm
Dør og bagvæg = 2 x (11 x 11)= 242 cm2
Sider, bund og loft = 4 x (11 x 39) = 1716 cm2
Indvendigt areal = 1958 cm2.
Der skal bruges mellem 0,7 og 1 Watt pr cm2 alt efter, hvor godt ovnen er isoleret.
Det vil sige mellem 1370 og 1958 watt.
Jeg har valgt at bruge 2000 Watt, da jeg så regner med en hurtigere opvarmningstid.
Nu skal vi finde ud af, hvor mange ohm der skal bruges (det er modstanden i tråden, der giver varmen)
Det regnes ud ved at tage strømstyrken, her 230 Volt i anden, og dividere med Watt
230 x 230 /2000= 26,45 ohm
Der er 2 måder, man kan regne den nødvendige længde af wiren ud:
Man skal bruge modstanden i tråden, som man kan finde på denne tyske hjemmeside, hvor de sælger modstandstråd til ganske rimelige priser: http://www.heizspiralen.de/Draht.html
Jeg har valgt at bruge 1,3 mm Kanthaltråd, der har en modstand på 1,095 ohm.
Beregningen er ohm dividere med modstand:
26,45/1,095 = 24,15 m tråd
Den anden er lidt mere kompliceret, idet beregningen er Ohm gange trådens areal på endefladen, divideret med 1,508, der er modstanden pr mm2 for tråden.
Arealet på endefladen på en 1,3 mm tråd er:3,14 (pi)x 0,65 x 0,65 = 1,33
Beregningen ser derfor sådan ud: 26,45 x 1,33 / 1,508 = 23,33 meter tråd.
Jeg har valgt at bestille 24 meter tråd, så er der mulighed for at bukke enderne og sno dem, der hvor de skal ud af ovnen, det skulle sænke temperaturen på dem.
Beregning af overfladebelastning af tråden
Tråden bliver jo varm, og for at være sikker på, at den ikke bliver overbelastet skal overfladebelastningen også beregnes.
Som udgangspunkt må tråden ikke belastes med over 2,4 Watt pr cm2 overflade på tråden.
Tråden er i princippet en 24 meter lang cylinder med en diameter på 1,3 mm, og overfladen beregnes sådan: 2 x pi x radius x længde.
2 x 3.14 x 0,065 x 2400 = 979,68 cm2
Belastningen beregnes ved at dividere watt med cm2
2000/979,68 = 2,04 W/cm2 altså på den helt rigtige side.
Jeg købte 24 meter 1,3 mm tråd og 2 varmebestandige kronemuffer hos Heizspiralen, pris leveret hos mig: 32 euro ca. 250,- kr
24 meter lyder langt, og her skal man bruge følgende for at finde ud af spirallængden:
 
Beregning af spirallængden
Dokument1 - Microsoft Word ikke-kommerciel brug 07-03-2014 170928

d

Wire diameter (mm)

D

Indvendig spiral diameter (mm)

L

Længde of wire (m)

x

Længde af tæt oprullet spiral (mm)
 
Længden af min spiral (har valgt en indvendig diameter på 12 mm):
23,5 x 1,3 x 1000 delt med 3,14 x (12 + 1,3) =30220/41,76 = 723,7 mm
Spiralen skal så trækkes, så der er ca. 3 x wire-diameteren luft mellem spiralerne. Dvs: 72 x 4 = 288 cm.
Det bliver 4 runder i hver side af ovnen, og en samling uden på ovnen, på bagsiden. 
IMG_4038
Det er gjort for at gøre det muligt kun at skifte det halve varmelegeme, hvis det brænder over. Jeg har brugt glasperler til at isolere tråden med, for at undgå uheld.
 
IMG_9996
Begge ender på spiralen er lagt dobbelt på 12-13 cm, og snoet sammen. Det halverer modstanden, og gør, at wiren ikke bliver helt så varm på dette stykke (som skal ud af ovnen!).
IMG_4001
Dette er, hvad jeg bruger til at sno varmelegemet.
 IMG_4039
 Sådan ser det ud, når jeg snor et varmelegeme.
IMG_4031
Som det fremgår af billedet, er ovnen med “løst” låg, isoleret med pakning til udstødning, det gør det meget nemmere at skifte varmelegeme.
 Med vercimulitpladerne bliver den 2,5 cm bredere hele vejen rundt, men så også meget bedre isoleret.
Temperaturstyring
Til styring af temperaturen har jeg besluttet at købe følgende hjem: pris 98,- canadiske $ + moms + fortoldningsgebyr. (2007!)
knivmageren - Internet Explorer 07-03-2014 173540
Sælgerens hjemmeside på ebay kan du finde her: http://stores.ebay.com/rogersdini?_trksid=p4340.l2563
 702283 END Switch, THR Roller. Cross AZ7312CEJ (AZ7312CEJ) - Windows Internet Explorer 02-02-2012 090050.bmp
 jeg har købt en dørkontakt, der slukker strømmen til varmelegmet, når jeg åbner ovndøren. Det gør, at jeg ikke bliver udsat for stød, når jeg tager klingerne ind og ud af  ovnen.
knivmageren - Internet Explorer 07-03-2014 180137
Her er styreenheden, hvor elektronikken er bygget ind.
knivmageren - Internet Explorer 07-03-2014 180144
Her er kassen åben, der mangler at blive trukket ledninger, men det er en opgave for min ældste søn.
IMG_3015
Her er ledningerne trukket, og ovnen var klar til afprøvning.
Ovnkassen
Til “kassen” til ovnen har jeg købt vinkelstål 30 x 30 x 3 mm, det har jeg fundet her: http://www.vvs-grossisten.dk/index/vinkelstal-sort-30-30-3mm-p45515 til knap 200,- for 6 meter afhentet, de sender ikke. Jeg har regnet ud, at jeg skal bruge alle 6 meter! Jeg købte også en længde båndstål 30 x 3 mm http://www.vvs-grossisten.dk/index/bandstal-sort-30-3mm-p45382. også 6 meter, til 110,- afhentet. Jeg havde nedstryger og tommelstok med, så kunne det være i min bil 😉
I THansen købe jeg en karosseriplade på 120 X 70 cm i 0,8 mm til 199,- kr, den er til ydre skal på ovnen.
 
Jeg fik også lidt erfaring i at skære vinkeljern ud i 45 graders vinkel…. Det er ikke helt nemt, jeg forsøgte først med dette:
IMG_1255
Og endte med at skulle rette vinklen op med min båndsliber sådan her:
IMG_1308
Erfaringen er: skær jernet ud i lidt overstørrelse, og ret op på båndsliberen bagefter.
IMG_2044
På billedet er lågen prøvesamlet, og jeg har lavet de “skrå” dimser til at holde på stenene i lågen, det er nødvendigt, da vermiculitpladerne netop er lige så brede som indersiden af vinkeljernet.
IMG_2166
Jeg blev nødt til at slibe hjørnerne på både låge og ovnen 3 mm ned, for at forsænke “de skrå dimser” så lågen får kontakt med ovnen, dog med pakningen imellem.
IMG_1504
Jeg har fået spraymalet pladerne, der skal holde ovnen sammen inden for vinkeljernet, de er malet med pejsemaling, der kan tåle en del varme.
IMG_1502
Pladerne skal fæstnes med popnitter, her er hullerne i vinkeljernet boret, og popnitterne er sat i for at vise det. Planen er, at jeg i vermiculitpladerne borer et lidt større hul under stedet med popnitterne, så der er plads til at de kan ekspandere på bagsiden af pladen. 
IMG_2161
Her er lågen, hvor jeg har boret hullerne i vermiculite-pladerne, der hvor popnitterne skal sidde.
IMG_2160
Der skal også være plads til boltene til hængslerne, og der er skåret ud i pladen til dem.
(En erfaring! det er en rigtig god til at fæstne boltene på indersiden med en svejseklat, det gør det meget nemmere at spænde møtrikkerne.)
IMG_2019
Her er et billede af en prøvesamling af hængslerne, som jeg har valgt at sætte, så der er 3 mm “luft” til pakningen.
IMG_2179
Så er lågen klar til at blive samlet med popnitter, og svejses i hjørnerne.
IMG_2358
Her er lågen samlet og popnittet, og hjørnerne er rundet, så vinkeljernet kan ligge til, når det svejses på.
 IMG_2373
Man svejser ikke så kønt med en 900 kr’s co2 fri svejser, men det holder forhåbentlig.
IMG_7242
Lågen har fået en keramisk pakning, (pakning til brændeovne smelter!) her har jeg fræset ud, hvor den skal sidde.
IMG_7243
Først blev der grundet med pejsekit.
IMG_7618
Så fik den et ordentlig “klister” pejsekit, pakningen blev sat i, og lågen lukket et døgns tid.
IMG_2192
Jeg fandt 4 justerbare ben i en skuffe, så ovnen kommer til at stå hævet over bordet. Ovnen, inden jeg fik boret hullerne til popnitterne, benene kan ses liggende på ovnen.
IMG_2364
Her er ovnen, samlet med popnitter, klar til at blive svejset sammen.
HO 2 2 bagside monteret
Bagsiden af ovnen har jeg lavet, så den kan afmonteres, på den måde kan jeg trække “indmaden” ud af ovnen ved evt. reparationer.
HO 2 2 låge med beslag
Her ses et nærbillede af de hjørner, der holder bagsiden på plads.
IMG_2380
Her er et billede af “dør-låsen” ikke helt færdig.
IMG_6338
Her er den monteret, og man kan også se, hvordan jeg har monteret dørkontaktet.
 IMG_3005
Kasper i gang med at trækker ledninger. Dejligt med mulighed for at trække på en elektronik-Teknolog 🙂
IMG_4038
Sådan kom bagsiden til at se ud, øverst samlingen af varmelegemerne, i midten thermocouplen, og nederst strøm ind og ud
IMG_3016-001
Her er ovnen, monteret, og afprøvet op til 400 grader C:
Jeg prøvede først ovnen på 200 grader, hvor den kørte fint op til nær 200 grader, hvorefter den langsomt kom helt op på 200 grader, hvor den holdt temperaturen der fint. Derefter kørte jeg den op på 400 grader, og nu står ovnen og køler af, med lågen åben, for at evt. fugt kan fordampe fra stenene.
Jeg fik en mail fra en anden ovnbygger, (Lars Guldager Hansen) der havde fundet denne video, der viser hvordan stenene kan limes/mures sammen: http://www.youtube.com/watch?v=d53iug-tUmw
Han havde brugt cement fra Ravstedhus: http://www.ravstedhus.dk/pi/Cement_til_ovn_reparation_27133_.aspx
 Ovnen fungerer fint, du kan se, hvordan jeg bruger den under hærdning, og på mine videoer på You Tube.

Herunder er nogle billeder af min hærdeovn, taget med mit termiske kamera (i min CAT S 60 telefon), underbygger blot min ide om, at man bør bygge ovnen med stenene på højkant for at holde varmen inde.

Torben
 
 

3 thoughts on “Hærdeovn selvbyg

  1. Hej Tak for kigget og jeg har ledt efter sådan en lille hærdeovn til selvbyg til en overkommelig pris. Jeg har nogen værktøjer (stålholdere der skal tilpasses min drejebænk), de er bare hærdet så jeg kun kan bearbejde dem ved slibning. samtidig ligger jeg inde med en del værktøjsstål jeg kun får fuld udbytte af ved varmebehandling.
    Jeg vender tilbage efterhånden som arbejdet skrider frem.
    På forhånd tak
    M.v.h. Jens M. Jensen

  2. Super artikel, har selv en gammel gas hærdeovn som jeg vil prøve og bygge om til el, har du eller kan du eventuelt skaffe/lave et diagram over elektronikken….???

    • Det er snart længe siden, at jeg byggede ovnen, men mener at vi brugte diagrammet, der fulgte med PID’s (ovnstyringen) og satte en kontakt i døren, der slukker for strømmen til varmeelementerne, når døren åbnes.
      Hvis jeg finder et diagram, kommer det med på siden.

      Torben

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret. Krævede felter er markeret med *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.