PL EN
AFI-07 wyświetlacz
Argenta

Co trzeba wiedzieć przed zakupem urządzenia z grzaniem indukcyjnym? Najczęściej zadawane pytania.

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 kontakt.

Całkowity koszt uruchomienia linii odlewniczej. Kalkulacja

Stając przed decyzją zakupu linii odlewniczej chcielibyśmy wiedzieć ile będzie nas to kosztować. Choć cena samej maszyny stanowi główny koszt przedsięwzięcia, to nie można zapominać o dodatkowych kosztach z nim związanych. Dość powszechną praktyką jest, że w pierwszej ofercie dostajemy cenę za „gołą“ maszynę. Dopiero z czasem, gdy potencjalny Klient, jest już zdecydowany na konkretny model, konkretnego producenta, sprzedawcy nieśmiało informują o konieczności dokupienia, materiałów eksploatacyjnych i urządzeń współpracujących. Często kupujący dowiaduje się o tym dopiero po wpłaceniu zaliczki, czyli wówczas, gdy jest już za późno aby to odkręcić. Sprzedawcy, wykorzystując „efekt skali“ liczą, że  Klient łatwiej zaakceptuje „nie takie już wielkie koszty dodatkowe“.  Niektórzy producenci maszyn odlewniczych stosują jeszcze inną praktykę, zakazaną już w branży samochodowej, czyli obowiązek zaopatrywania się w materiały eksploatacyjne wyłącznie u niego, pod groźbą utraty gwarancji. W tym świetle, długie okresy gwarancyjne nie wyglądają już tak atrakcyjne, jakby się to wydawało na pierwszy rzut oka.
Aby temu zapobiec i nie dać się złapać w tą prostą pułapkę marketingową, warto w zapytaniu ofertowym poprosić o kalkulację całościową, z wyraźnym uwzględnieniem powyższych aspektów.

Poniżej przedstawiamy zestawienie materiałów i urządzeń współpracujących, niezbędnych do uruchomienia typowej odlewarki ciśnieniowo-próżniowej.

  • Ceramika, tygle, termopary to materiały wchodzące w skład kompletu odlewarki. Warto pamiętać, że podczas codziennego użytkowania urządzenia, niezbędne jest posiadanie, niektórych z tych elementów na zapas. Termopara zazwyczaj uszkadza się, nagle i bezobjawowo, i w tej sytuacji odlewanie może uratować jedynie nowy czujnik. Topiąc w tyglu, różne metale lub stopy o różnych próbach niezbędnym jest posiadanie do tego celu osobnych zestawów tygiel + zatyczka. Tu wspomnieć należy, że istnieje na rynku wielu producentów np. elementów grafitowych, oferujących materiały eksploatacyjne będące odpowiednikami oryginałów, nie odbiegające jakością, w cenach o wiele bardziej atrakcyjnych.
  • Chłodzenie wodą w obiegu zamkniętym, to jeden z „dodatków“, który może drogo kosztować. Wielu producentów maszyn wyraźnie wskazuje, iż maszyna może współpracować wyłącznie z oferowanym przez nich schładzalnikiem (chiller), pod groźbą utraty gwarancji w przypadku jego braku. Ceny takich schładzalników zaczynają się od 2800€. W praktyce wygląda to tak, że w polskim klimacie, gdzie gorących dni jest niewiele, doskonale sprawdza się układ chłodzenia oparty na plastikowym zbiorniku z wodą i pompie cyrkulacyjnej za łączną kwotę około 400PLN. Zagadnienie to szerzej opisane jest w kolejnych punktach tej strony.
  • Pompa próżniowa to istotny element składowy odlewarki. Jej jakość oraz wydajność ma istotny wpływ na jakość odlewanych wyrobów. Im większa wydajność pompy (mierzona w m3/h), tym większe (cięższe) choinki można wykonywać bez utraty jakości. Najczęściej spotykane pompy przy odlewarkach to te o wydajności zaczynającej się od 20, 40, a nawet 60 m3/h. Do najpopularniejszych producentów pomp próżniowych zalicza się BUSCH, LEYBOLD, REXROTH, czy chociażby polski producent TEPRO. Warto porównać cenę pompy oferowanej przez sprzedawce maszyny z ceną rynkową.
  • Kompresor sprężonego powietrza jest niezbędny do zasilenia pneumatycznych siłowników sterujących procesem odlewania. W przeważającej większości przypadków wystarczy kompresor tłokowy ze zbiornikiem wyrównawczym 50 litrów. W marketach budowlanych dostępne są one już od 400zł. Jeśli odlewarka pracuje w jednym budynku, gdzie wytwarzane są modele woskowe, ten sam kompresor może zasilać wtryskarki do wosku czy prasy pneumatyczne.
  • Butla z gazem ochronnym. Do tego celu stosowany jest Argon o czystości minimum 4,5 (99,995%). W chwili obecnej najlepszym rozwiązaniem jest podpisanie umowy na dostawę gazów z lokalnym dystrybutorem.
  • Reduktor gazu ochronnego, przystosowany do użytkowanego gazu. Cena dobrej jakości reduktora to około 250zł.
  • Układ zasilania awaryjnego w wodę. W przypadku gdy maszyna zasilana jest w wodę z obiegu zamkniętego (beczka lub schładzalnik) warto jest się zabezpieczyć od sytuacji w której w razie zaniku zasilania w budynku tracimy zdolność schładzania induktora maszyny, w którym znajduje się gorący tygiel. Taki stan może bezpowrotnie uszkodzić wzbudnik odlewarki niosąc za sobą duże koszty naprawy. Jeśli nie posiadamy takowego zabezpieczenia, w chwili zaniku zasilania bezzwłocznie należy wyjąć gorący tygiel, często z ciekłym stopem w środku. Jest to stresujące i niebezpieczne dla obsługi.  Wystarczy zaopatrzyć się w zestaw zaworów trójdrogowych, których prawidłowe podłączenie zagwarantuje nam, iż w razie awarii pozostanie jedynie przekręcenie ich w pozycje pracy, tak by woda z kranu zapewniła chłodzenie maszynie do czasu powrotu zasilania lub bezpiecznego ostygnięcia tygla ze stopem.
  • Do kosztów dodatkowych należy również doliczyć węże połączeniowe, redukcje, złączki, uszczelnienia itp…
Powyższe zestawienie wyczerpuje jedynie zagadnienie uruchomienia samej maszyny odlewniczej. Jeśli linia do odlewania biżuterii ma być nowością w zakładzie, potrzeba będzie jeszcze więcej „dodatków“ jak chociażby kuwety z podstawkami, mieszalnik do mas, piec do wygrzewania kuwet, wtryskarkę wosku, prasę wulkanizacyjną, itp… ale to już temat na inny wątek.

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 urządzeń, w danych technicznych oferowanych maszyn podają objętość tygla w cm3 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.
tygle_przed_stopieniem_i_po
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.
przekroj_wpisany_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.
dwatygle_niski_i_wysoki
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.
tygiel_mimosrodowy
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.

Odlewarka Próżniowa czy Ciśnieniowo-Próżniowa?

Oba systemy rozróżnia konstrukcja komory odlewniczej, system odlewania, a w rezultacie końcowa cena zakupu oraz możliwości poszczególnych urządzeń. Warto zaznaczyć, iż niekoniecznie najdroższa maszyna spełni wszystkie oczekiwania użytkownika. Odlewnik brązu i mosiądzu nie potrzebuje odlewni ciśnieniowo-próżniowej, a jubiler produkujący biżuterię prototypową, nie musi mieć maszyny z komorą odlewniczą mieszczącą kuwetę  Ø120x300mm.

Odlewanie próżniowe
W systemie tym, stop topiony jest w tyglu grafitowym z otworem w dnie. Spust metalu dokonywany jest poprzez uniesienie zatyczki zamykającej otwór w dnie. Cały proces topienia odbywa się w atmosferze pokojowej, czyli tej w której pracuje maszyna. W celu ewentualnej ochrony topionego stopu przed szkodliwym działaniem tlenu z powietrza stosuje się nawiew gazu ochronnego, który jako cięższy od powietrza wypiera go z tygla. W systemie tym siłą oddziałująca na ciekły metal, "wciskającą" go do formy, jest różnica ciśnień pomiędzy atmosferą a próżnią wytworzoną pod kołnierzem kuwety.
Odlewnie próżniowe znajdują szerokie zastosowanie w małych i średnich zakładach jubilerskich oraz przy odlewaniu brązu i mosiądzu, ze względu na otwartą komorę topienia metalu, która pozwala na swobodne odparowywanie składników stopu, takich jak np. cynk.

odlewanie_VC

Zalety:

  • prosta konstrukcja urządzenia,
  • łatwa w obsłudze,
  • niska cena zakupu w odniesieniu do odlewni ciśnieniowo-próżniowych,
  • możliwość dosypywania stopu w trakcie procesu topienia.
Wady:
  •  większa podatność ciekłego stopu na tlen z atmosfery,
  • mniejsza kontrola parametrów procesu w porównaniu do odlewni ciśnieniowo-próżniowych.

Odlewanie ciśnieniowo-próżniowe
W urządzeniach tych, etapy procesu są identyczne jak w przypadku metody próżniowej, jednak tuż po grawitacyjnym zalaniu kuwety ciekłym stopem, metal dociskany jest sprężonym gazem (np. argonem), a proces krystalizacji (krzepnięcia) odbywa się w atmosferze gazu obojętnego dla powierzchni metalu. Dzięki temu, siła działająca na ciekły stop jest nawet kilkukrotnie wyższa niż w przypadku odlewarki próżniowej. Specyfika tego procesu wymaga aby komora topienia metalu oraz komora odlewnicza były względem siebie szczelne i odporne na wysoką różnice ciśnień. Komory te wykonane są grubościennych, aluminiowych odlewów, z zatopionymi w nich rurkami chłodzącymi. Cały proces mechanicznej obsługi odlewania, wzajemne uszczelnienie komór, uniesienie zatyczki, załączenie pożądanych ciśnień odbywa się za pośrednictwem grup elektrozaworów i siłowników pneumatycznych, sterowanych za pośrednictwem kontrolerów automatyki przemysłowej PLC.
Odlewnie te dedykowane są dla średnich i dużych producentów biżuterii złotej i srebrnej oraz odlewni usługowych.


odlewanie_cisnieniowoprozniowe

Zalety:

  • bardzo wysoka powtarzalność procesu odlewania
  • kontrola wszystkich parametrów procesu,
  • możliwość obsługi przez niewykwalifikowany personel (w wersjach z pełną automatyką),
  • sterowanie automatyczne,
  • proces odlewania przebiega w hermetycznie szczelnej komorze, bez dostępu powietrza.
Wady:
  • wysoka cena zakupu w odniesieniu do odlewni próżniowych,
  • większe rozmiary zewnętrzne urządzenia.

Odlewania automatyczna czy półautomatyczna? Różnice

Gdy zdecydujemy się na zakup odlewarki ciśnieniowo-próżniowej trzeba wybrać, czy urządzenie będzie działało w trybie automatycznym, czy też wystarczy nam półautomat. Co rozróżnia te dwa systemy?

System odlewania automatycznego oparty jest na wcześniej zapisanych parametrach cyklu odlewniczego zwanego programem. Oznacza to, że osoba wcześniej przeszkolona dokonuje „programowania“ kolejnych kroków, wpisując parametry procesowe takie jak temperatura, wartości ciśnień, czasy oraz sekwencje działań. Dzięki temu sam proces odlewniczy może kontrolować personel nieposiadający wiedzy w zakresie odlewnictwa, gdyż jego działanie ogranicza się jedynie do zasypania tygla stopem, włożenia odpowiedniej kuwety do komory i naciśnięciu klawisza START. W trakcie cyklu odlewniczego, odlewnik może zajmować się kuwetami odlanymi wcześniej. Po skończonym odlewie zostanie poinformowany sygnałem dźwiękowym.

manual

Zalety:

  • obsługa przez niedoświadczony personel,
  • wysoka powtarzalność procesu odlewania,
  • możliwość wielokrotnego korzystania z tych samych parametrów odlewania,
  • możliwość pracy w systemie półautomatycznym.


Wady:

  • wyższa cena zakupu w odniesieniu do systemu półautomatycznemu.


Praca z maszyną w systemie półautomatycznym opiera się na uruchamianiu poszczególnych sekwencji i zadawaniu wartości procesowych ręcznie. Odlewnik musi stale kontrolować przebieg odlewania oraz polegać na własnym doświadczeniu w ocenie gotowości stopu do odlania. Każdy mechanizm odlewarki posiada przypisany mu „przycisk“, którego załączenie uruchamia wywołaną funkcję. Można by było zapytać w tym miejscu, dlaczego system ten nie nazywa się manualny, a półautomatyczny. Wynika to z faktu, iż w półautomatycznym systemie, komputer maszyny wciąż kontroluje pracę użytkownika, zabezpieczając przed załączeniami funkcji wzajemnie sobie sprzecznych. Jeśli komora odlewnicza jest wypełniona sprężonym gazem, nie dopuszcza do jej otwarcia i zmusza do wykonania uprzednio dekompresji. Nie pozwala również podnieść zatyczkę otwierającą dno tygla gdy komora odlewnicza jest otwarta itp…

manual2

Zalety:

  • niższa cena zakupu w odniesieniu do systemu automatycznego,


Wady:

  • konieczność obsługi przez doświadczony personel,
  • mniejsza powtarzalność niż w systemie automatycznym.

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 pokazuje wpływ pola elektromagnetycznego na stopione srebro.

 

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.1150°C).
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 50°C. 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.

Chłodzenie urządzeń indukcyjnych wodą. Ile to kosztuje?

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.
Ponadto, 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.
schladzalnik
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 Dokumentacją Techniczno-Ruchową urządzenia indukcyjnego lub skonsultować z producentem.

Szacowany koszt układu to:
  • beczka 120 litrów  – 180zł
  • pompa ogrodowa 800W – 190zł
Suma:370zł

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 1000°C 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.

Pomiary temperatury metodą bezpośredniego styku. Termopara.

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 1200°C 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.

By termopara mogła służyć nam możliwie najdłużej, 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.
resized__250x569_sposoby_pomiaru_temperatury

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 50°C.

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.