新话题 业余条件下的金属熔铸以及热处理

derringer

无论电炉，燃气炉，共同之处，也是最重要的就是保温隔热，曾经都有过的经验，一根点燃的火柴，能把细漆包线顶端熔成球状，但没有保温措施用喷灯却无法熔化一块铜，原因就在于晶体熔解需要能量，如同一块冰，需要热量的积累才能彻底融化，块状金属和冰不一样的地方是导热良好，不会像冰一样局部产生融化，而是一起坍塌熔化掉，（不同种类的金属表现不同，取决于热传导性能和形状），形成晶体的金属原子必须得到足够的能量才能导致晶体结构“散架”，整块金属所有晶格“散架”需要的能量，远远多于一个细漆包线的顶端，因此，持续的高温和热量的保持是熔化金属的必要条件。否则浪费能源不说，不但达不到应有的效果，铜铝一类金属在大气环境下还会氧化掉变成一堆渣子

只要是耐高温导热差的材料似乎都可以充当保温材料，砖头，水泥，膨胀珍珠岩。。。发挥你的想象力吧，当然效果有好坏之分。

初到美国，2眼一抹黑，能找到的材料只有建材店里的沙子水泥铁丝网，后来发现一种包装材料， 不知叫什么名字，我管它叫膨化云母，因为这确实是云母，只是膨化很多，用做化工制品的包装填充物，我试过，估计1000度没问题，这样我制作了第一个的使用燃气喷灯加热的炉子 。这个炉子用了没几次，每次加热时间很长，里面红热了，外面也不能靠近了，保温效果太差，现在只是用来做预热或缓冲用。
一个偶然的机会，我从实验室用的加热器里面发现一种棉花状的保温材料，雪白细腻，用丙烯喷灯烧，耀眼的高温下丝毫没有变形熔化，想起曾经见过的一个名词“ceramic fiber”陶瓷棉，就是它了，惊喜之下在废料堆了找了几个加热器，拆出一堆“棉花”，用铁皮罐子做了第2个炉子
用丁烷气罐（户外烧烤用的，估计和国内的液化气是一类）和喷枪加热
这个炉子着实让我兴奋了，炉子里面的坩埚红热了，铜块熔了外面居然还可以用手去摸！仅仅是温-烫的感觉。不过2寸厚的保温棉，隔绝近8、900度的高温。

[ 本帖最后由 derringer 于 2012-4-19 10:44 编辑 ]

hzs_1002

使用真空和纤维陶瓷隔热.

derringer

高温真空保护怎么解决我想不出来，我这里的核磁共振机（NMR），里面的超导有接近绝对0度（5K左右）液态氦环境，受液氮和10的负11次方毫米汞柱不锈钢真空罐保护。半年因蒸发才需要补充。保温绝对好。
仔细想想，也许因为上述的接近绝对的真空条件下，几乎不会有热量的传递，（没有热辐射也没有热传导）所以真正是保温作用，而陶瓷棉一类的保温仅仅是热传导缓慢，作为高温电炉，里面的热量透过保温棉早晚要传递到真空保护层附近逐渐积累起来，不锈钢材料的真空罐层在高温下如何保证强度？也许用钛合金？

[ 本帖最后由 derringer 于 2012-4-19 07:48 编辑 ]

lizeng

:em26:

药葫芦

这些"棉"类物质还是别玩了，要人命的:em17:

静日玉生香

陶瓷棉又称硅酸铝棉，是硅酸铝棉中的一种。广泛应用于船舶、工厂、建材、石油、化工等等。系采用优质焦宝石原材料精选加工，在冲天炉活其他池窑中经过高温熔化，喷制成纤，压制成型而成。安全使用温度大于1000℃高温。 　　具有质轻、防火、导数系数低、吸引系数高、抗化学腐蚀等等性能。而且可以通过不同的密度和成型工艺科制成板、条、带、绳、毡、毯、席、垫、管等。 　　隔音性能： 　　陶瓷棉制品具有优良的隔音和吸声性能，其吸声机理是这种制品具有多孔性结构，当声波通过时，由于流阻的作用产生摩擦，使声能的一部分为纤维所吸收，阴碍了声波的传递。 　　燃烧性能： 　　陶瓷棉制品本身属无机质硅酸盐纤维，不可燃。具有阻燃的性能。

陶瓷纤维是一种新型的保温耐火材料  最低的使用温度是900℃  最高使用温度是1400℃  ，陶瓷纤维在耐火温度分好几类  有普通型  标准型 高纯型  高铝型 含镐型   锆铝型 。

陶瓷纤维材料无毒,但粉尘对肺部有点伤害，受粉尘损伤的要多吃点木耳，平时接触要戴口罩，尽量少干使用这样材料的活

[ 本帖最后由 静日玉生香 于 2012-4-19 17:09 编辑 ]

药葫芦

硅酸铝棉跟石棉一样，对人体也是有害的，凡是尖锐的细小到一定程度矿物，都会对人体有害，“棉”类矿物对细胞的伤害，好比一个人身上被扎上了无数根缝衣针

药葫芦

硅酸铝棉，防盗门里普遍采用的隔热材料，已被证明有毒

药葫芦

这种“棉”类物质，因为太细小都是微米级的尺寸，一旦污染居室很难清理，会在室内停留数年数十年，遇到微弱气流就会飘荡，继而进入呼吸道，致癌潜伏期最长达30年，对皮肤也有损害，我的手就被射灯灯座绝缘玻璃纤维套伤了，很久以前为了夜间在山上拍点东西，手持50w射灯灯座持续3个小时，当时完全没有考虑玻纤毒性问题，结果是部分皮肤反复的红、痒、干裂:em25:

新雪138

确实，我们更多的时候缺少的是那种敢想敢干的精神。

oousoo

:em16:

haibao

学习！！！:em26:

Thinkk

我的液化气煅烧炉今天才完成，改天上图上视频。
噪音不小，没院的兄弟还是玩电去吧。

wwym

精彩内容:em26:

derringer

原帖由 药葫芦 于 2012-4-19 21:02 发表
这种“棉”类物质，因为太细小都是微米级的尺寸，一旦污染居室很难清理，会在室内停留数年数十年，遇到微弱气流就会飘荡，继而进入呼吸道，致癌潜伏期最长达30年，对皮肤也有损害，我的手就被射灯灯座绝缘玻璃纤维套 ...

葫芦说的是事实，煤尘，粉尘和很多无机矿物类的微尘，漂浮在空气中，吸入肺里是无法被人体自然分解排出的。金属熔化过程中，同样需要考虑到的是高温金属熔化后会产生很多有害的金属粉尘蒸汽，必须考虑空气流通问题，我在熔铜的时候，常常看到液面有黄色烟尘冒出，所以工作时一定是带3m口罩，不过也不必因噎废食，想想车床玩不好也是一次性致命的设备。
美国这方面的要求非常严格，锯块木头都要求带口罩防止粉尘，使用所有工具时都要求佩戴防护眼镜，减噪耳罩，防护手套，必要时带口罩，不能嫌麻烦，养成好习惯才能享受制造的乐趣

[ 本帖最后由 derringer 于 2012-4-20 01:00 编辑 ]

derringer

可惜，只找到几个小小的废加热器，没有那么多陶瓷棉供我玩。于是我上网找，美国的建材店没有，但ebay上居然有，只是贵，我想起了淘宝网，于是，趁回国的机会，我从淘宝上买到了我需要的陶瓷棉，全称叫硅酸铝纤维棉，还有一种莫来石纤维棉，据说更耐高温，网上的价格差异不小，总之还是很便宜的，几十元就能解决问题，不妨去淘宝上找找看，有散棉，棉毡，陶瓷棉板等很多种制品，运气好的可以在本地的五金建材店里找到，只要价钱合适就行。需要注意的是颜色是那种纯白色的，不是粉红色或淡黄色的玻璃保温棉，区别的方法是用打火机烧一下，立刻就熔化卷曲的是玻璃棉，那个是不能用的。下面是网上抄来的图片和我自己用剩下的一块
至于品质，据说是按含渣量衡量，质量差的陶瓷棉抖一抖就出很多细小的陶瓷渣子，我拆出来的棉里面没有见到有渣子，但国产的里面就很多（渣子很锋利，小心渣子刺入皮肤！注意陶瓷棉直接接触细嫩的皮肤会引起不适）我在使用国产陶瓷棉的时候，都是带橡胶手套保护手，因为是夏天穿短裤，腿部有点过敏了，可能就是细小的纤维引起的，当然更要带口罩了，如果皮糙肉厚不那么讲究，其实没那么可怕，小心一点就是了。
保温性能上，国产的和美国垃圾里面拆出来的差不少，国产的里面烧到900度时，炉子外壳外面有近2、3百度。保温性能明显不好，但这也是我知道、见过的最好保温材料了。如果有高人知道其他材料，不妨介绍一下更好的。

[ 本帖最后由 derringer 于 2012-4-20 03:30 编辑 ]

derringer

至于用陶瓷棉制作炉子的方法，做过棉被的都有经验，就是把棉絮一片片的叠成需要的形状，如果买到的是陶瓷棉毡，直接卷成卷就行了，不用其他支持也能直立，高温烧过以后强度还略有增加。至于是否需要外壳要看你的设计了，我试验的时候，里面裹住一个坩埚炉膛，外面包裹保温棉，又用玻璃布带缠裹固定避免散开，上面剪几片棉毡做盖子，直接放在工作台上，使用了几次没有任何问题。用铁皮做个外壳也许漂亮点，安装固定方便些，但由于前面说过的散热问题（也许材料是对皮肤的热传导速度不同，比如同样温度的材料，木制品的感觉就比金属的不那么烫手），如果是纤维表面，透气性好，没有热量积累，长时间工作都不会感觉炉子表面烫手。铁壳就不一样了，炉子工作时间长了外壳会很热。
这是一种玻璃布带，估计4、5百度没问题，用火烧会熔成玻璃球，纤维没有扎手的感觉，一定有其他规格的纤维布，可以缝制一个口袋做一个软包装的炉子，剪几片纤维棉毡做盖子，效果也很好。

[ 本帖最后由 derringer 于 2012-4-20 01:44 编辑 ]

derringer

加热方式有很多，主要分为燃烧燃料加热和电能加热，燃料有固体的煤炭类和液化气加热，使用电力做能源的方式就更多了，坛里有大侠做了感应加热，这可不是一般水平能玩的，高频高温高压大电流，我是玩弱电出身，对我来说这可是比较吓人的东西，这里只说最传统的电热元件加热方式

燃气炉，简单，可以更高的温度，炉子尺寸较随意，噪声大，需要更大的场地，温控麻烦，（最好安装温度显示）
电炉，安静，一般1300度以下工作。尺寸取决于加热元件的安装架（炉膛），场地要求不多，温控简单。可以加惰性气体保护。

derringer

使用燃气炉，可以参考我的第2个，不过就是外面用陶瓷棉包裹一下，有盖子，有出风口，喷枪的火焰从下面进就行了，构造上可以立式可以卧式，不过一定要加一个感温器指示炉内的温度，否则无法判断燃气燃烧状况，单凭是否有烟或者火焰颜色是不容易判断的，老匠人一定有经验，不过那是看家的本事，不一定告诉你，我也没经验，只能凭温度计。火焰温度不够高时，就不能达到应有的效果，烧半天也看不到金属熔化，反而氧化层越来越厚。有了温度显示就不一样了，只要火焰温度够，只要等待就有效果。
温度传感器，一般是热电偶，就是2种不同的金属材料接触在一起，接触面因温差产生电动势，具体原理去Google吧，我是从国内网上买的， 带壳的一般50元上下，最好直接买热电偶的芯就可以了，1～2十元就解决，外壳没用还浪费钱。多余部分可以剪断，用氩弧焊不加焊料把2根丝顶端熔合在一起可以再生出一个新的。热电偶有极性，接反了显示不对。顺便买点陶瓷珠、管，接线座，把热电偶接线保护一下，感温的头部穿过保温棉尽量贴近炉子内侧，用陶瓷接线座引出接线。
温度显示可以用简单的解决方法，找一块温度显示功能的数字万用表，我这块可以显示到1300度， 原配的热电偶太过细小，经不住高温烧烤，换成上面说的粗壮的就行了

上图圈内是燃气炉的热电偶接线座
材料是2个薄铁皮筒，和一些捡来的包装封口材料，一个上面开口做炉体，一个减去一大半做盖子，因为铁皮太薄，没有氩弧焊很不好做，我用一台从廉价工具店harborfright里买的普通焊机，用我这2把刀手艺焊的，大家凑合看吧。另外可以注意到，已经使用过多次了，炉子外面还残留的标签纸并没有烤焦的痕迹，可见隔热效果不错。

[ 本帖最后由 derringer 于 2012-4-20 03:23 编辑 ]

静日玉生香

刀友论坛有帖子描述自制高温燃气炉 内部炉膛是成品刚玉管 外加保温材料后 整体尺寸大致和楼主相似

[ 本帖最后由 静日玉生香 于 2012-4-20 07:59 编辑 ]