Печь полимеризации своими руками
Чтобы заниматься порошковой окраской вам нужна печь полимеризации порошковой краски, способная нагреваться до температуры 230°C и достаточно объёмная, чтобы в неё поместились окрашенные порошком изделия. Для начинающих специалистов по порошковой окраске существует несколько вариантов, которые мы рассмотрим в этой статье.
Самые дешёвые печи для порошковой окраски, которые вы можете использовать для начала, если не хотите тратить слишком много денег: домашняя печка-гриль, бытовая духовка или гриль на пропане. Если вам повезёт, вы также можете найти недорогую промышленную печь. Если у вас большой бюджет, вы можете собрать или купить большую специализированную печь для порошковой окраски. Печи для порошковой окраски — это одна из тех вещей, цена которых постепенно растёт с увеличением размера, пока не достигнет уровня бытовой печи, а затем подскочит до нескольких тысяч долларов. Печь, в которую поместятся 4 колеса или рама велосипеда, обойдётся вам в 2000 долларов и больше. Если вам нужна духовка, которая поместится в автомобиль, вам придется заплатить от 10 000 до 20 000 долларов.
СОБЕРИТЕ СВОЮ ПЕЧЬ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ
Самый дешёвый способ построить большую печь для порошковой окраски — это сделать её самостоятельно. Если вы хотите увидеть полную пошаговую инструкцию по сборке печи для порошковой окраски, подобной представленной на фото, дочитайте или пролистайте сразу до раздела как построить печь для порошковой окраски.
ПЕЧИ ДЛЯ ПОРОШКОВОЙ ОКРАСКИ ДЛЯ НАЧИНАЮЩИХ
Если вы хотите начать порошковую покраску прямо на этой неделе, бытовая печка-гриль — идеальный вариант, особенно если вы планируете покрывать порошком небольшие изделия.
Эти печки недорогие, легкодоступные, нагреваются быстрее, чем бытовая духовка, и потребляют меньше электроэнергии. Они занимают меньше места и могут работать от обычной розетки 220 вольт, так что вы можете подключить их где угодно. Есть смысл потратить немного времени, чтобы выбрать самую большую печку-гриль. В качестве ориентира возьмите ширину около 40 см, а глубину — 33 см.
Бытовые духовки
Бытовые духовки — это идеальный выбор для начинающих специалистов по порошковой окраске. Они недорогие, широко распространены и достаточно вместительны, чтобы покрыть порошком отдельные диски или несколько небольших деталей одновременно. Если у вас есть 100 долларов, вы можете выбрать практически любую подержанную духовку из раздела «Бытовая техника» на доске объявлений.
Вам не нужны никакие замысловатые функции, кроме таймера, и духовка должна поддерживать стабильную температуру на протяжении всего цикла отверждения порошковой краски. Вы также можете приобрести двойную духовку, если хотите покрыть большое количество деталей одновременно. Если вы используете подержанную бытовую духовку, необходимо тщательно очистить всю старую пищевую смазку, иначе она может вызвать проблемы с вашим покрытием. Любую духовку, использованную для порошковой окраски, никогда больше не следует использовать для приготовления пищи!
Стандартные решётки для духовки очень удобны для подвешивания деталей, но есть одна проблема: их нужно устанавливать под углом, чтобы задвигать и выдвигать. Вы можете легко модифицировать решётку духовки, чтобы она могла задвигаться прямо и ровно. Поставьте решётку на твёрдую поверхность задним скошенным краем вниз и выровняйте её молотком. Сосредоточьтесь на более толстом внешнем крае, и остальные прутья меньшего размера последуют за вами.
Недостатком бытовой духовки является то, что ей нужна собственная выделенная розетка. Если у вас ещё нет своей в гараже, вам нужно будет установить ее или установить ее самостоятельно. В интернете полно руководств, например, этого, о том, как установить ее, и это довольно просто. На самом деле вам нужно всего несколько деталей, таких как выключатель, подходящий к вашему щитку, провод 10/3 и розетка на 220 В. Однако это работа, которая может УБИТЬ ВАС, если вы допустите ошибку. Электричество — это не шутки, и его нужно уважать. Неправильная установка также может привести к пожару. Имейте это в виду, когда вы выбираете, сделать это самостоятельно или вызвать электрика. Я сделал это сам, не имея опыта работы с домашним электричеством, и я все еще жив, и мой дом все еще стоит, но я был чрезвычайно осторожен и потратил целый день на то, чтобы убедиться, что все правильно, после того как потратил целый день на изучение этого вопроса. Вы также можете использовать газовую духовку, но имейте в виду, что облако порошка может быть воспламеняющимся, поэтому следует избегать нанесения порошкового покрытия в закрытом помещении без вентиляции, рядом с газовой духовкой. Защитите окрашенную деталь от открытого огня и никогда не распыляйте краску на деталь, пока она находится в духовке.
«Беременная» духовка
Если вам нужна духовка большего размера, можно сделать так называемую «заполненную духовку». Это когда вы делаете пристройку к существующей духовке. Обычно дверца духовки остаётся открытой, а на неё устанавливается коробка с открытой стенкой, которая герметично закрывает отверстие духовки, увеличивая её размер. На фото пример временной установки заполненной духовки, изготовленной с использованием недорогих теплоизоляционных панелей и фольгированной ленты.
ПРИМЕЧАНИЕ: Действуйте на свой страх и риск. Будьте осторожны при модификации любой духовки.
ПРОПАНОВЫЙ ГРИЛЬ
Это менее распространённый метод. Честно говоря, мне не удалось найти никого, кто использует этот метод. Я попробовал использовать пропановый гриль по одной причине: я был новичком в порошковой окраске, изучал печки-гриль, но ещё не купил. По почте пришёл мой пистолет для порошковой окраски и мне сразу же захотелось его опробовать. У меня не было дополнительной домашней духовки. Но был гриль, которым я никогда не пользовался на заднем дворе.
Он работал отлично. Я положил противень на решётку, чтобы защитить деталь от пламени, и сделал стойку из внутренностей системного блока компьютера, чтобы поместить ее внутрь гриля. Все мои детали вышли без проблем. Однако с грилем нужно все время следить за ним, чтобы поддерживать правильную температуру. Я стоял там со своим инфракрасным термометром в течение всего времени отверждения, и каждый раз, когда температура менялась, мне приходилось поворачивать 3 ручки, чтобы вернуть её к нужной температуре. В конце концов я стал в этом очень хорош. В конце концов я перешел на домашнюю духовку, но гриль выполнил свою функцию. Если бы я не мог установить розетку на 220 В в своем гараже, я бы все равно использовал гриль. Действуют те же предупреждения, что и с газовой духовкой: вы имеете дело с открытым пламенем и легковоспламеняющимся порошком.
ИНФРАКРАСНАЯ ЛАМПА
Ещё один способ отверждения порошкового покрытия — использование инфракрасной лампы. Это ещё один способ окрасить большую деталь без использования большой печи. Недостаток заключается в необходимости соорудить вокруг детали какое-либо ограждение для поддержания достаточно высокой температуры. Деталь не достигнет нужной температуры и не будет нагреваться равномерно на открытом воздухе. Кроме того, эти инфракрасные лампы могут быть дорогими и могут отверждать только одну сторону детали за раз. Если бы вы красили куб, вам пришлось бы переставлять лампу 6 раз, чтобы полимеризовать покрытие со всех сторон.
Как построить печь для порошковой окраски своими руками
Для осуществления порошковой окраски требуется либо печь, либо инфракрасный нагрев для отверждения порошка. Бытовая духовка отлично подходит для небольших деталей, но размер печи всегда будет ограничен. Если вы хотите начать порошковую окраску крупных деталей, вам придется либо потратить много денег, либо сделать свою собственную. В этой статье вы прочитаете, как построить собственную печь для порошковой окраски. Это может показаться пугающим, если вы никогда не пробовали заниматься подобными проектами, но благодаря информации, доступной в интернете, вы легко справитесь с этой задачей, сэкономите деньги и в итоге получите большую печь для порошковой окраски. Для сборки печи для порошковой окраски, представленной в этой статье, сварка не требуется.
Вы можете построить печь для порошковой окраски нужного вам размера, а также добавить некоторые функции для повышения эффективности процесса. Эта статья — руководство, которое даст вам представление о том, что входит в конструкцию печи, и об основных принципах её конструкции. Уникальность этой печи заключается в том, что внутри неё абсолютно нет выступающих из стен элементов. Всё внутреннее пространство печи можно использовать. Все нагревательные элементы, подсветка, вентиляторы и т. д. утоплены в стены. Такой способ сборки печи позволяет построить стойку для порошковой окраски, которая плотно входит в печь, не оставляя лишнего пространства. Вы напыляете краску на детали, подвешенные на стойке, а затем закатываете её в печь для отверждения. Однако это добавляет сложности и увеличивает стоимость материалов, необходимых для строительства печи. Вы можете построить печь таким образом для максимальной экономии пространства или пойти традиционным путём. Преимущество самостоятельной сборки печи в том, что всё зависит только от вас. Строительство этой конкретной печи стоит около 1400 долларов. Можно сэкономить немного денег, не убирая всё, так как это требует больше строительных материалов. Но планируйте потратить не менее 1000 долларов на постройку печи такого размера.
Характеристики предлагаемой печи порошковой окраски
- Размеры 1м х 1 м х 2м
- Конструкция на заклёпках, сварка не требуется
- Листовой металл 20 калибра ~0,9 мм, пол – лист 16 калибра ~1,5мм
- 4 утопленных нагревательных элемента мощностью 2000 Вт (питание 220 В)
- Утопленное освещение
- Утопленный конвекционный вентилятор и воздуховод
- ПИД-регулятор
- Окно в двери
Краткое описание конструкции и материалов печи порошковой окраски
Основная конструкция этой и большинства печей для порошковой окраски представляет собой стальную стойку и стальную раму с направляющими, скреплённые заклёпками.
Обе стороны рамы обшиты листовым металлом с изоляцией между ними. В этой печи используется листовой металл 0,9 мм по всей поверхности, за исключением пола, который изготовлен из листового металла 1,5 мм. Причина более толстого листа металла на полу заключается в том, чтобы он мог выдерживать вес стойки для порошковой окраски. Весь листовой металл, стойки и направляющие можно приобрести на металлобазах в вашем городе. Лучше всего поискать информацию, позвонить в местные магазины, торгующие металлом, и узнать цены. Внутри печи будут установлены нагревательные элементы, которые будут подключены к блоку управления, расположенному снаружи духовки.
Начнём с каркаса — материалы и инструменты
Начнём с каркаса. Каркас этой печи будет изготовлен из оцинкованных стальных стоек и направляющих. Стальные направляющие очень похожи на стальные стойки, за исключением того, что у них нет выступа на внутренней стороне стойки. Это позволяет стальным стойкам входить в направляющие. Это те же стойки, которые используются для каркасов домов. Их можно приобрести примерно за 7 долларов за штуку. Ширина стойки составляет 3 5/8 дюйма (9,7 см), толщина — 1 5/8 дюйма (3,7 см), длина — 10 футов (3,2 м) или 8 футов (2,4 м). Лучше всего купить несколько штук для начала. Вам не нужно увлекаться научными расчётами, чтобы точно рассчитать необходимое количество, вы можете докупить их по мере необходимости. Работать с ними довольно легко, так как они довольно тонкие (25-го калибра). Их легко сверлить, и их можно резать ножницами по металлу или отрезной пилой. Поскольку вам предстоит резать много шпилек, я рекомендую как минимум хороший набор ножниц.
Каркас будет весь скреплён заклёпками. Заклёпки очень просты в использовании и дёшевы. Сначала вы сверлите отверстие, затем с помощью заклепочного пистолета устанавливаете заклёпку в отверстие, нажимаете на курок и все готово.
Вы, вероятно, знакомы с ручным заклёпочным пистолетом, но я настоятельно рекомендую пневматический заклёпочный пистолет, если у вас есть воздушный компрессор. Пневматический заклёпочный пистолет сэкономит вам массу времени.
Опять же, я рекомендую приличный пневматический заклёпочный пистолет, этот пневматический заклёпочник Astro предлагает хорошее соотношение цены и производительности. Это ни в коем случае не промышленный инструмент, но вы заплатите несколько сотен долларов за высококачественный пневматический заклёпочный пистолет. Еще один отличный вариант, особенно если вы уже инвестировали в некоторые аккумуляторные инструменты и аккумуляторы Milwaukee M12, — это аккумуляторный электрический заклёпочный пистолет Milwaukee M12. Вам понадобится много заклёпок, подходящих к любому заклёпочному пистолету, который вы решите использовать. Самое главное — убедиться, что они изготовлены из того же металла, что и материал, с которым вы работаете, чтобы избежать гальванической коррозии. Поскольку это стальная печь, вам понадобятся стальные заклёпки. Также важно просверлить отверстие подходящего размера. Упаковки из 1000 стальных вытяжных заклёпок диаметром 3/16 дюйма и рукояткой 1/8 дюйма должно хватить на всю работу, и ещё останется немного. Это позволит вам склепать блоки металла максимальной толщиной 0,125 дюйма (3,5 мм) и минимальной толщиной 0,020 дюйма (0,6 мм). Обязательно отрегулируйте размер заклёпок, если вы используете более тонкие или более толстые стальные шпильки и листовой металл. Для наилучшего соответствия упомянутым заклёпкам диаметром 3/16 дюйма (3,5 мм) требуется сверло № 11.
Теперь, когда у вас есть заклёпки, клёпочный пистолет и шпильки, можно приступить к сборке каркаса пола. Убедитесь, что вы вырезали и измерили пол точно по размеру вашей духовки. Ваши стены будут располагаться поверх пола. При создании квадратной секции пола, вы будете перекрывать стойки так, чтобы они входили друг в друга по углам. После того, как вы установили стойки на место, вы можете закрепить их с помощью фиксирующего С-образного зажима.
Затем вы будете крепить заклёпками места их нахлёста сверху и снизу (места для заклёпок обозначены красными точками на рисунках ниже).
Начните с одной заклёпки на каждый угол, чтобы стойки могли вращаться. Используйте угловой угольник, чтобы выровнять каждый угол (убедитесь, что все углы составляют ровно 90°, прежде чем добавлять дополнительную заклёпку в каждый угол).
После того, как все четыре стороны пола будут отрезаны по длине и закреплены заклёпками, добавьте дополнительные перемычки для дополнительной жёсткости.
Пол должен выдержать не только вес всех стенок и компонентов печи, но и вес стоек с окрашенными деталями и даже вес человека, если вы планируете стоять в печи для её обслуживания или чистки. Учитывая это, убедитесь, что листовой металл достаточно толстый, чтобы пол не прогибался, и закрепите его достаточным количеством распорок для обеспечения устойчивости.
Печь для порошковой окраски без пола?
Важный момент, который следует учесть при планировании строительства печи для порошковой окраски — нужна ли вам рама для пола. Преимущество отсутствия рамы для пола заключается в том, что вы можете легко вкатывать в печь стеллаж с окрашенными деталями. Хотя это возможно и с рамой для пола, для этого потребуется двухсекционная выдвижная стойка. Печь, представленную в этой статье, можно построить практически идентично без рамы для пола, используя вместо пола лист металла. На фото показано, как гораздо проще вкатывать стойку в печь для порошковой окраски без пола.
Та же конструкция с использованием стоек, направляющих и заклёпок применяется и для стен. На фото ниже показана задняя стенка.
Боковые стенки изготавливаются аналогично, только не забудьте измерить и учесть толщину задней стенки.
Затем вам нужно будет по одной разместить стенки на раме пола печи и прикрепить их к ней заклепками:
После того как вы установили заднюю стенку и построили боковые стенки, вам нужно установить их на место и прикрепить заклепками к полу и задней стенке:
Затем соберите потолок таким же образом, как вы собирали пол:
Именно с этого момента сборки начинаем готовить место под утопленные в стенку нагревательные элементы. Для них должны быть собственные секции в стенках, но каждый квадратный сантиметр внутреннего пространства печи порошковой окраски должен быть изолирован. Обычно изоляция размещается в полости между стойками, однако, поскольку нагревательные элементы будут занимать это пространство в этих секциях, необходимо добавить ещё одну секцию изоляции с внешней стороны печи, где утоплены нагревательные элементы. Если вы не планируете утапливать нагревательные элементы и другие элементы в стенки печи, то эти секции следует исключить.
На фото вы видите секции в нижней части для нагревательных элементов, а также дополнительные опорные стойки в стенках:
Обшивка внутренней поверхности листовым металлом
После того, как каркас будет готов, приступайте к обшивке печи листовым металлом. Его можно приобрести в местном магазине Home Depot или Lowe’s, но, если вы обратитесь в компанию, занимающуюся поставками металла, большинство из них нарежут листы по вашим размерам. Вам понадобятся длинные прямые отрезы. Компании, работающие преимущественно с листовым металлом, располагают большими гильотинами, которые смогут аккуратно выполнить эту работу. Я рекомендую использовать оцинкованный стальной лист, который поможет защитить вашу печь от ржавчины. В показанной на фото собираемой печи используется сталь 20-го калибра (0,9 мм), за исключением пола, который изготовлен из стали 16-го калибра (1,5 мм). При выборе толщины листов следует придерживаться этого диапазона. У каждого варианта есть свои преимущества и недостатки. Использование более тонкого листа дешевле и позволит духовке нагреваться быстрее. Более толстый лист дороже, но прочнее и лучше сохраняет тепло после нагрева. Это экономит расходы на отопление. Листовой металл, используемый для обшивки печи, — основная причина, по которой я не могу назвать вам точную стоимость строительства печи. В зависимости от вашего местоположения, цена на листовой металл может существенно варьироваться. Рекомендуется поискать в Google информацию о местных поставщиках листового металла и позвонить/написать им, чтобы узнать стоимость. Если возможно, свяжитесь с несколькими, чтобы убедиться в выгодной цене.
Первыми укладывают листы 1,5 мм на внутреннюю сторону пола и закрепляют их заклёпками, также снизу устанавливаются дополнительные опорные распорки. Не экономьте на заклёпках: листовой металл связывает весь каркас воедино и предотвращает его прогиб и провисание.
На этом этапе сборки вы заметите, что лист металла неплотно прилегает к раме из-за небольшого выступа головок заклёпок (около 1/16 дюйма). Это небольшой зазор, и обычно он не имеет большого значения, поскольку лист металла достаточно тонкий, чтобы плотно прилегать к заклёпкам. Однако, если вы хотите обеспечить идеальную герметичность между листом металла и рамой, можно использовать высокотемпературный герметик, прежде чем приклёпывать лист металла.
Однако этот шаг следует тщательно продумать. Если вам по какой-либо причине в будущем потребуется разобрать печь, герметик значительно увеличит время этой процедуры.
Теперь вся внутренняя часть печи покрыта оболочкой:
Далее с помощью гравёра с отрезным диском делаем четыре выреза для нагревательных элементов:
Также подойдёт другой пневматический или аккумуляторный электрический отрезной инструмент, в зависимости от того, что у вас есть для резки листового металла. Обязательно аккуратно разметьте все места разрезов с помощью линейки и угольника. При тщательном планировании вы можете включить эти вырезы в комплект поставки листового металла.
КОНВЕКЦИОННЫЙ ВЕНТИЛЯТОР И ВОЗДУХОВОДЫ
Собираемая на фото печь будет оснащена системой конвекции для поддержания постоянной температуры во всем её внутреннем пространстве. При порошковой окраске очень важно поддерживать постоянную и стабильную температуру в печи. Поэтому этот шаг настоятельно рекомендуется. Циркуляция воздуха в печи осуществляется за счёт установки высокотемпературного вентилятора в верхней части печи с заборником для поднимающегося горячего воздуха, который затем подаёт его обратно в нижнюю часть печи по воздуховодам. Это способствует выравниванию температуры по всей печи. На фото показаны воздуховоды внутри стенки печи, которые подают воздух сверху вниз. Эти узкие прямоугольные воздуховоды называются дымовыми. В этой печи используются дымовые воздуховоды шириной 10 дюймов и глубиной 3,25 дюйма для вертикальной подачи воздуха.
Здесь воздух будет выходить из воздуховода в нижнюю часть печи:
На фото высокотемпературный вентилятор Dayton 310 куб. футов (8,8 куб.м)/мин, который будет использоваться в верхней части печи для циркуляции воздуха:
Здесь видно, как воздуховод был проложен от боковой стенки до верхней части печи и вентилятора, а также частично видно колено дымохода сверху. Для завершения воздуховода к вентилятору были использованы те же металлические стойки, что и для каркаса печи.
Для предотвращения утечки нагнетаемого воздуха в раму печи при сборке воздуховода был использован высокотемпературный герметик. Этот герметик рассчитан на температуру 600°F (315°C).
Верхний лист воздуховода из листового металла был заклёпан после нанесения герметика.
Вот фотография внутренней верхней части печи, где находится входное отверстие для вентилятора:
На этом конвекционная система печи завершена. Как видите, воздух забирается через верхнюю часть печи и возвращается вниз по боковой стенке в нижнюю часть печи по прямоугольным стальным воздуховодам. Это позволит выровнять температуру во всём пространстве печи. Поскольку в такой большой печи без циркуляции воздуха перепады температур сверху донизу могут достигать 10°C.
Освещение
Эта модель духовки оснащена тремя встроенными светильниками в потолке. Благодаря утопленным светильникам они не будут мешать расположенным внутри предметам с порошковым напылением. Для их утопления потребуется ряд дополнительных действий и деталей, как показано ниже. Если вы решите не утапливать светильники, вам понадобятся только керамический светильник и лампочки.
Вот готовый светильник перед установкой в потолке печи:
Вот детали, необходимые для сборки каждого светильника:
Фарфоровый патрон для лампы (1 шт. на каждый светильник)
Лампочки для бытовой техники мощностью 40 Вт (1 на каждый светильник)
6-дюймовая заглушка воздуховода без обжима (2 на блок светильника):
6-дюймовый гибкий воздуховодный соединитель (1 на каждый блок светильника)
Сборка и установка светильников:
Если вы используете фарфоровый патрон, указанный выше, просверлите отверстие диаметром около 6 дюймов (2 1/8 дюйма) в центре одного из 6-дюймовых заглушек воздуховодов с помощью кольцевой фрезы. Это отверстие обеспечит доступ к клеммам для проводов на задней стороне патрона. Заглушки выполнены из тонкого листа, и работа с ними не вызовет трудностей. Но при использовании кольцевой фрезы по металлу можно продлить срок службы инструмента, используя смазочно-охлаждающую жидкость и вращая дрель на низких оборотах (400–600 об/мин).
- В этой же заглушке просверлите два отверстия для винтов по обе стороны от предыдущего отверстия (на расстоянии 8,5 см друг от друга). Используйте патрон в качестве направляющей для разметки колпачка воздуховода. Для этих отверстий достаточно сверла диаметром 1/4 дюйма.
- Закрепите фарфоровый патрон на 6-дюймовом колпачке воздуховода с помощью прилагаемого крепежа.
- В другом 6-дюймовом колпачке без отверстий просверлите отверстие для светового потока. Колпачок воздуховода, показанный на рисунке, был просверлен кольцевой пилой диаметром 4 дюйма (10 см).
- Соберите две заглушки воздуховода по обе стороны от соединителя диаметром 6 дюймов (15 см).
- Затем закрепите собранную конструкцию теми же стальными профилями, которые использовались при сборке печи.
Лампочки и патрон лампы полностью выдерживают температуру 230 °C, в пределах которой будет работать печь.
Для более наглядного объяснения ниже представлена модель светильника в разобранном виде:
Вот фотография обратной стороны готовой сборки светильника:
На фото ниже три блока светильников, приклёпанных на свои места. Перед их установкой необходимо вырезать отверстия для заглушек воздуховодов в потолочном листе:
Ниже вы видите заглушки воздуховодов с прорезанными отверстиями, установленные через листовой металл на осветительных приборах. Это придаёт конструкции красивый законченный вид. Потолок теперь обустроен тремя встроенными светильниками и вентилятором:
Теплоизоляция
Каждая стенка духовки должна быть теплоизолирована. Цель теплоизоляции — замедлить передачу тепла из духовки наружу. Скорость теплопередачи зависит от разницы температур внутри и снаружи духовки, изоляционного материала и толщины изоляции. К счастью, большинство изоляционных материалов имеют значение R, которое учитывает толщину, поэтому их можно напрямую сравнивать. Чем выше значение R, тем медленнее теплопередача и, следовательно, тем лучше изоляция. Толщина выбранной изоляции зависит от толщины стенок вашей духовки. Теплоизоляция не должна сжиматься внутри стенок духовки, так как это ухудшает её теплоизоляционные свойства. Наиболее распространённые варианты изоляции для печи порошковой окраски — минеральная вата или стекловата.
Минеральная вата, также известная под торговой маркой Rockwool, имеет более высокий температурный диапазон, чем стекловолокно (~1100 °С против ~540 °С), более долговечна, с ней проще работать и, как правило, она стоит дороже. Значение R для 3,5-дюймовой минеральной ваты составляет R15, в то время как значение R для 3,5-дюймового стекловаты варьируется от R11 до R15. Как видите, их теплоизоляционные свойства весьма сопоставимы. Решение выбрать минеральную вату вместо стекловолокна зависит от нескольких факторов. Она гораздо лучше держит форму, поэтому её резка и монтаж, как правило, более чистый и аккуратный процесс, чем у стекловолокна. В то время как стекловаты нужно сжимать, чтобы резать лезвием бритвы, минеральную вату можно резать, как буханку хлеба, ножом для минеральной ваты. Минеральная вата считается более прочной и долговечной, чем стекловата. Кроме того, благодаря более высокому температурному диапазону она считается более безопасной в случае пожара в духовке. На фотографии ниже можно увидеть изоляцию из минеральной ваты. Однако в этой конструкции печи она не использовалась из-за высокой стоимости.
Эта конструкция печи использует необработанную изоляцию из стекловаты R13. Общая площадь изоляции для всех панелей составила примерно 11,75 кв.м. Этот тип изоляции можно приобрести в Интернете или в местном хозяйственном магазине. Обычно его продают оптом. Вам нужно будет положить стекловату между каждой стойкой и разрезать, чтобы она поместилась в любые нестандартные по размеру пространства. Самый простой способ разрезать стекловату — использовать острый универсальный нож и длинную линейку. При работе со стекловатой вам нужно будет надеть полную защитную экипировку, включая перчатки, защитные очки, маску или респиратор, рубашку с длинными рукавами, брюки и обувь с закрытым носком. Это очень зудящая штука, и даже если наденете все это, вы, несомненно, все равно будете чесаться после этого.
Как видно на фотографиях выше, вырезы для утопленных нагревательных элементов не изолированы. Это самые горячие части духовки, поэтому, конечно же, их необходимо изолировать. Именно здесь печь имеет выступ наружу. Благодаря использованию отдельных изоляционных панелей снаружи печи, нагреватели можно утопить в стенке печи, сохраняя при этом их термоизоляцию. Такими дополнительными изоляционными панелями потребуется перекрыть четыре нагревательных элемента, воздуховод на задней стороне духовки и всю верхняя часть печи. Все изоляционные панели скреплены стальными стойками и заклёпками. Однако перед их установкой необходимо установить нагревательные элементы и обшить внешнюю поверхность печи листовым металлом.
Нагревательные элементы
В этой духовке используются четыре нагревательных элемента мощностью 2000 Вт, что в сумме составляет 8000 Вт. Доступны различные варианты нагревательных элементов. Мощность стандартных нагревательных элементов может варьироваться от 2000 до 3600 Вт.
Чтобы определить необходимую мощность для вашей печи порошковой окраски, общее правило заключается в том, что на каждый кубический фут (~ 0,03 куб. м) внутреннего пространства печи должно приходиться 100–150 Вт мощности нагревательного элемента. Идеальный показатель — 150 Вт на кубический фут. Внутреннее пространство этой печи составляет около 75 куб.футов (2,124 куб.м), поэтому при общей мощности 8000 Вт это составляет около 106,5 Вт на кубический фут. Если вы живете в более холодном климате, вам следует ориентироваться на значение ближе к 150 Вт на кубический фут.
Вы также можете использовать калькулятор BTU для приблизительной оценки, но он может быть немного неточным. Чтобы использовать калькулятор, введите внутренние размеры вашей печи, среднюю температуру окружающей среды в вашем регионе, желаемую температуру в °С и прогнозируемую общую мощность нагревательного элемента. Затем он покажет вам, сколько времени потребуется печи для достижения желаемой температуры на основе ваших критериев. Просто имейте в виду, что идеальным значением будет 100–150 Вт на кубический фут.
Ниже вы можете увидеть четыре нагревательных элемента, установленных в печи:
Как построить печь для порошковой окраски. Часть II
Дверца печи
Дверь этой печи для порошковой окраски изготовлена так же, как и остальная часть печи, из стальных профилей и листового металла с заклёпками для крепления. В этой двери также есть окошко, через которое можно видеть детали, находящиеся внутри печи. Преимущество окошка заключается в том, что оно встроено в меньшую дверцу, так что внутри двери находится дверца. Небольшая дверца позволяет открыть её и проверить температуру детали с помощью инфракрасного термометра. Дверца очень маленькая и не будет выделять много тепла в печи. Если вы будете открывать большую дверцу каждый раз, когда захотите проверить температуру детали, это приведёт к резкому падению температуры в печи, поскольку вы будете позволять теплу выходить наружу. Это приведёт к колебаниям температуры, что совсем нежелательно при отверждении деталей с порошковым покрытием.
Вот как устроена рама двери:
После того, как был изготовлен основной каркас, приступили к изготовлению обрамления окна. О входной двери подумали в последнюю очередь, а обрамление было переделано, как показано на следующих двух фотографиях. Однако эти фотографии дают вам точное представление о том, как оно было сделано.
Вот готовая оконная рама. На этом снимке хорошо видно, где именно были установлены заклёпки для скрепления стальных стоек:
Вот рама для смотровой дверцы. Как видите, она слишком большая, чтобы поместиться в недавно построенную раму на фотографиях выше.
Верхняя квадратная секция будет использоваться для остекления окна, а все остальные открытые секции будут заполнены утеплителем.
Вот рама основной двери, перепроектированная для установки смотровой дверцы:
На этом фото одна сторона двери обшита, а также для дополнительной поддержки установлены угловые распорки. Поскольку дверь не будет частью основного каркаса духовки и будет просто висеть на петлях при открывании, ей требуется максимальная поддержка, чтобы она сохраняла прямоугольное положение.
Готовый снимок дверной рамы, включая проём для смотровой дверцы:
Здесь вы видите размеры двери. Очень важным аспектом изготовления этой двери являются угловые вырезы по бокам двери. Если бы дверца и дверная коробка были идеально прямыми, дверь бы не открывалась. Следующие два изображения показывают, как были использованы угловые вырезы для открывания двери.
После завершения сборки дверной коробки, её обшивают с одной стороны. Также на соответствующие места были приклёпаны ручка и петли:
Затем вырезается отверстие для окна, оставляя выступ из листового металла, выступающий за стойку примерно на 1/2 дюйма со всех четырех сторон.
Итак, переходим к установке окна. Установка окна в двери печи сложнее, чем вы думаете. При нагревании стекло и металл расширяются, но коэффициенты расширения у них разные. Если вы приклеите окно непосредственно к металлу высокотемпературным герметиком, стекло, скорее всего, треснет, поскольку не сможет деформироваться вместе с металлом. Для решения этой проблемы сначала на внутреннюю кромку листа металла наносится высокотемпературный герметик, а затем на все четыре стороны полосками наносится уплотнитель для окна духовки.
На фото снизу высокотемпературный герметик нанесён на одну из четырёх сторон:
А поверх герметика укладывается уплотнитель окна печи:
Затем окно устанавливается на место и закрепляется тонкими полосками металлического уголка. На каждый уголок также наносится уплотнитель для окна духовки, нанесённый с помощью высокотемпературного герметика. Окно теперь закреплено и загерметизировано, но у него остаётся небольшой зазор для расширения и движения благодаря мягким уплотнителям. Размер окна составляет примерно 8 x 8 дюймов (20 х 20 см), и для безопасности я рекомендую использовать закалённое стекло. Стекло можно купить в местном хозяйственном магазине или легко найти в интернете.
Этот процесс повторяется с внутренней стороны дверцы. Таким образом, у вас получится два стекла и воздушный зазор для предотвращения утечки тепла. Это окно устанавливается в обратном порядке. Сначала устанавливается тонкий уголок с уплотнителем, который лежит сверху внутренней обшивки двери. На него кладут стекло и обшивают сверху рамкой-обшивкой, как показано на фото:
Затем приступайте к работе над внутренней обшивкой двери из листового металла. Вырежьте отверстие для окна, оставив бортик, выходящий за пределы стойки. Нанесите высокотемпературный герметик и уплотнитель для окна дверцы со всех четырёх сторон.
Затем внутрь дверцы добавляется стекловолоконный утеплитель, а внутренняя обшивка крепится заклёпками. Изоляцию можно резать канцелярским ножом, используя в качестве направляющей ровную доску, например, доску 5х10 см, приложенную к утеплителю. При работе со стекловолокном обязательно закрывайте обшивку полностью, надевайте респиратор, перчатки и защитные очки. Что касается листового металла, вы можете заказать его резку у поставщика листового металла по вашим размерам или сделать это самостоятельно. Все вырезы в показанной на фото конструкции печи (за исключением листов большого размера) были сделаны с помощью дремеля (мини-болгарка) с усиленным отрезным кругом.
Дверца готова и её можно отложить. Затем утепляется основная дверная рама, устанавливается и крепится клёпками внутренняя обшивка из листового металла.
Перед установкой двери печи лицевая поверхность стоек отделывается полосами листового металла, чтобы получить гладкую поверхность. Затем по периметру дверного проёма устанавливаем уплотнительную прокладку из стекловолокна и закрепляем заклёпками. Уплотнительная прокладка из стекловолокна используется специально для условий с высокой температурой и выдерживает температуру более 538 °C (1000 °F).
Вот так устанавливаем стальные полосы:
Затем фиксируем по всему периметру передней части печи в один непрерывный контур стекловолоконную прокладку:
Затем устанавливаем дверцу в основную дверь. Видно, что дверца фиксируется в закрытом состоянии двумя скользящими защёлками. Основная дверь установлена на четырёх дверных петлях. Хотя в этой модели печи этого не было сделано, рекомендуется усилить место крепления дверных петель стальным уголком, чтобы дверь не провисала при открывании.
Завершающим штрихом на дверце служат два фиксатора Powertec Latch-action Toggle Clamps. Они будут прижимать дверцу к уплотнителю, предотвращая утечку тепла.
На этом сборка дверцы печи для порошковой покраски завершена. Как видите, в эту дверцу вложено немало труда, чтобы она соответствовала всем требованиям при дальнейшей работе с ней. Другой способ установки дверцы с окном в дверце печи для порошковой покраски — это немного упрощённый вариант. Он выглядит не так красиво, но экономит деньги и время. Вы можете использовать обычную дверцу бытовой духовки вместо того, чтобы делать её самостоятельно. Большинство дверец духовок уже имеют окно, и на него легко установить петли.
Блок управления
Установка нагревательных элементов была показана выше. В этой печи используются 4 нагревательных элемента мощностью 2000 Вт. Вам потребуется способ управления нагревательными элементами. Это можно сделать, собрав (или купив) блок управления. Вы всегда можете снять панель управления с существующей бытовой печи и разобраться, как подключить её для управления несколькими нагревательными элементами. Но если вы собираете свою собственную печь для порошковой окраски и уже продвинулись в этом направлении, вам следует собрать свой собственный блок управления. Преимущество самостоятельной сборки — использование ПИД-регулятора. Ваша обычная бытовая печь управляет нагревательным элементом с помощью контроллера включения/выключения. Это означает, что если вы отрегулируете печь на 205 °С, в идеале она будет поддерживать нагревательные элементы включенными до достижения этой температуры, а затем будет включать и выключать их для поддержания. Обратите внимание, я сказал «в идеале». Ваша обычная бытовая печь не будет включать и выключать нагревательные элементы достаточно быстро, чтобы поддерживать точную температуру. Если вы установите температуру на 200 °С, она может включить элементы до достижения 220 °С, а затем выключить их. Как только печь упадет до 190 °С, она снова включит их. Вы можете увидеть, что при использовании этого метода есть колебание температуры с амплитудой 30 °С. Если вы хотите правильно отверждённые детали с порошковым покрытием, это совсем не идеальный вариант. ПИД-регулятор подаёт сигнал 0-100% на нагревательные элементы. Используя ПИД-регулятор, вы настроите свою печь для порошковой окраски так, чтобы определённый процент был равен 200 °С, и он будет поддерживать этот сигнал на протяжении всего процесса отверждения, чтобы у вас было постоянное значение 200 °С. Ещё одна вещь, на которую я хочу обратить внимание, это то, что не все ПИД-регуляторы созданы одинаковыми. На eBay и Amazon есть много ПИД-регуляторов, которые поставляются с плохими инструкциями и очень быстро выходят из строя. Важно получить высококачественный ПИД-регулятор. Надёжными брендами для ПИД-регуляторов являются Auber или Watlow, причем Watlow является более качественным устройством.
Твердотельное реле или контактор?
ПИД-регулятор не может напрямую управлять силой тока, необходимой для работы нагревательных элементов. Поэтому вместо него используется твердотельное реле (ТТР) или контактор в сочетании с ПИД-регулятором. Выбор между контактором и ТТР — личное дело каждого. При покупке ПИД-регулятора необходимо выбрать тот, который совместим либо с ТТР, либо с контактором. Можно использовать несколько ТТР или контакторов в зависимости от общей мощности, необходимой для нагревательных элементов. В описываемой в нашей статье модели печи используются два контактора, каждый из которых управляет двумя нагревательными элементами, что в сумме составляет четыре нагревательных элемента. При использовании твердотельного реле очень важно заказать высококачественное устройство или ознакомиться с отзывами о конкретном товаре, так как существует множество подделок, которые быстро перегорают. Fotek, Watlow и Omega — хорошие бренды, однако на eBay и Amazon можно найти множество подделок ТТР Fotek. Ещё один шаг, который необходимо предпринять для твердотельного реле (ТТР), — это охлаждение. На него следует установить специальный радиатор с помощью термоклея. Можно пойти ещё дальше и использовать радиатор с вентилятором, как на кулере процессора. Если вы используете комбинацию радиатора и вентилятора, вентилятор будет работать от постоянного тока, поэтому для его подключения к блоку управления вам также потребуется плата преобразователя переменного тока в постоянный. Кулер процессора не предназначен для установки на ТТР, но вы можете адаптировать его, просверлив отверстия в радиаторе и установив ТТР на него. Если вы решите использовать контактор, необходимо увеличить время цикла в настройках ПИД-регулятора, иначе срок службы контактора значительно сократится.
Вот готовый блок управления для этой конкретной сборки печи:
Как видите, всё сделано очень качественно и оснащено элементами управления для всех элементов печи. Производитель не указал точное оборудование, использованное для сборки этого блока управления, но я составлю список аналогичного оборудования ниже:
Металлический распределительный щит
ПИД-регулятор Auber — SYL-2342 при использовании контактора или SYL-2362 при использовании твердотельного реле
Таймер Inkbird IDT-E2RH или Sestos B2E 110-220 В (в верхнем левом углу)
4 зелёных индикатора
2 красных светодиода для звуковой сигнализации
4 тумблера
Вам не обязательно делать свой блок идентичным этому, но ссылки выше дадут вам представление о том, какие детали вам понадобятся и где их купить. Производитель не предоставил схему подключения внутри блока, поэтому, к сожалению, в этой статье она не будет обсуждаться. Существует огромное количество информации о том, как подключить блок управления, и её можно найти в Google. Существуют целые форумы по обсуждению строительства печей, например, Caswell Plating, где Вам помогут выбрать комплектующие и подключить блок управления. Имейте в виду, что Вы имеете дело с электропроводкой переменного тока, которая может убить вас или сжечь ваш цех. Поэтому отнеситесь к этому этапу сборки печи со всей серьёзностью и тщательно изучите вопрос.
Комплект блока управления со схемой электропроводки
Этот вариант дороже, чем сборка блока управления самостоятельно. Но преимущество в том, что при покупке одного из этих комплектов вы получаете схему электропроводки, которая избавит вас от необходимости гадать. Компания Auber Instruments предлагает несколько комплектов блоков управления, которые вы можете собрать самостоятельно. Доступны два класса мощности: до 12 000 Вт и до 7 200 Вт. Комплекта на 12 000 Вт будет достаточно для сборки печи, представленной в этой статье. Комплект на 7 200 Вт не справится с четырьмя нагревательными элементами по 2 000 Вт, упомянутыми в этой конкретной конструкции печи, но, если вы собираете печь немного меньшего размера или с меньшим количеством или меньшим количеством нагревательных элементов, это будет отличным вариантом. Комплекты включают практически всё необходимое для блока управления, включая большой радиатор для охлаждения твердотельного реле.
Доступны два новых комплекта с контроллером вентилятора и освещения, однако для подключения вентилятора и освещения к верхней части корпуса требуется трёхконтактная вилка. Если вы предпочитаете подключить вентилятор и освещение к корпусу, дешевле и чище будет приобрести один из базовых комплектов контроллера духовки и добавить собственную проводку и переключатели для управления вентилятором и освещением. Требуется сборка.
При установке блока управления на печь рекомендуется использовать дистанционные опоры, чтобы немного отдалить его от печи. Установка непосредственно на печь может привести к перегреву электронных компонентов блока управления и их преждевременному выходу из строя. Зазора в 1,2 см между блоком управления и печью порошковой окраски достаточно для предотвращения его перегрева.
Термопара
В печи для порошковой окраски используется термопара, которая считывает температуру и подключается к ПИД-регулятору. ПИД-регулятору необходимо знать температуру внутри печи, чтобы регулировать её. Учитывая, что все компоненты этой печи утоплены в стенке, термопара, конечно же, тоже утоплена.
Для размещения термопары изготовим короб. Сейчас вы увидите, как лист металла превращается в профессионально выполненное изделие:
А вот как выглядит собранная и установленная термопара:
Проводка, кабелепровод и последние штрихи
Теперь, когда блок управления и нагревательные элементы установлены, нам нужно соединить их проводами. Для соединения отдельных компонентов используется высокотемпературный провод 14 калибра, проложенный через стену.
Провод калибра 14 AWG — это распространённый стандарт в США, но в России принята метрическая система, где сечение измеряется в квадратных миллиметрах. Поэтому вам нужно не искать маркировку «14 AWG» (хотя такие импортные кабели тоже есть), а правильно подобрать отечественный аналог по ключевым характеристикам.
Вот три главных параметра для замены:
Сечение (самое главное): 14 AWG соответствует сечению 2,08 мм².
В российских магазинах ближайшим аналогом будет провод сечением 2,5 мм² (идет сразу после 1,5 и 2,0). Он чуть толще, что дает запас по прочности, или 2,0 мм², если найдете.
Сечение 1,5 мм² использовать нельзя — оно будет греться сильнее допустимого.
Температура: Обычный провод (ПВС, ВВГ) плавится при 70-80°C. Внутри печи для порошковой краски температура достигает 200-250°C, поэтому изоляция должна быть термостойкой.
Тип жилы: Внутри печи провод будет испытывать вибрацию и нагрев, поэтому он должен быть многожильным (гибким), а не монолитным.
Лучший аналог: HELUTHERM 145
Если вам нужен провод, который точно соответствует спецификации и продается в России, обратите внимание на HELUTHERM 145 14 AWG (производства Helukabel).
Характеристики: Это многожильный, луженый медный провод, рассчитанный на температуры от -55°C до +145°C (при стационарной прокладке). Напряжение — до 1000В.
Где купить: Продается в крупных кабельных магазинах (например, «Кабель.РФ», «Новакабель»), но его нужно искать именно по маркировке, и цена у него высокая.
Важно: Обратите внимание, что его верхний предел +145°C. Этого достаточно для монтажа проводки внутри стенок печи (там температура ниже), но не подходит для прокладки прямо в камере сгорания.
Для максимальных температур (до 200°C и выше)
Если вы хотите провод, который выдержит любые условия внутри печи (включая случайный контакт с горячей деталью или стенкой), ищите кабели со специальной изоляцией:
Провод в силиконовой изоляции (аналог SEW):
Это лучший вариант для печей. Такие провода выдерживают от -60°C до +200°C и даже кратковременно выше.
У них очень гибкая изоляция, которая не дубеет на морозе и не трескается от жары.
Маркировки: Ищите SiF, Silicone Wire или SEW (Standard Extra Weather — устойчивый к погоде и теплу). В описании обязательно должна быть температура 180-200°C.
Пример: 14 AWG SEW High Temperature Wire (продается как импортный товар).
Провод в стекловолоконной оплетке (МГТФ, ПНЖТ и др.):
Выдерживают экстремальные температуры (до 400-550°C), но они жесткие. Изоляция из стекловолокна колется, как стекловата, и требует аккуратного обращения.
Где искать: В магазинах для радиолюбителей или промышленной автоматики.
После того, как провод проложен через стену и находится снаружи печи, можно перейти на обычную проводку, которая гораздо дешевле. Проводка в этой печи должна проходить от блока управления к нагревательным элементам, лампам, вентилятору и термопаре. Проводка проходит через стенку печи и прокладывается снаружи в металлических трубах с креплениями. При прокладке проводки внутри стенок печи для порошковой окраски необходимо использовать высокотемпературный провод. В этой печи используется провод на фото.
На фото видно расположение 4 встроенных нагревательных элементов и теплоизоляционных панелей, установленных за ними.
Некоторые нагревательные элементы поставляются с клеммами, необходимыми для подсоединения проводов. Если ваши нагревательные элементы не оснащены или вы снимаете нагревательный элемент с бытовой духовки, можно использовать неизолированную кольцевую клемму, обжатую на проводе, и вкрутить её в отверстие на разъёме нагревательного элемента. Смотрите ниже:
После подключения высокотемпературного провода к нагревательным элементам, провод проходит через изоляционную панель и выходит сбоку, где необходимо было заранее просверлить отверстия. Всякий раз, когда провод проходит через лист металла, необходимо использовать фитинг-перегородку вокруг отверстия, чтобы предотвратить повреждение изоляции провода острыми краями листа. В месте выхода провода из изоляционной панели используется фитинг металлического канала. Затем провод проходит через жёсткий металлический канал с помощью фитингов под углом 90 градусов до блока управления.
На фото ниже вы можете увидеть фитинги металлического канала и проходящий через них провод:
Трубопровод идёт от нагревательного элемента левой стенки духовки к нагревательному элементу задней стенки, затем к нагревательному элементу правой стенки духовки и далее к блоку управления. Теперь вы видите, что электропроводка подключена, внешняя поверхность духовки обшита листовым металлом 1 мм (20 калибра), изоляция установлена на каждой из изоляционных панелей снаружи духовки, и изоляционные панели также обшиты листовым металлом.
Это проводка с правой стороны духовки, она проходит от изоляционной панели заднего нагревательного элемента к левой стене, через кабелепровод, затем через изоляционную панель конвекционного канала, последний участок проводки от правого нагревательного элемента добавляется в жгут, затем поднимается к панели управления.
Затем панели утепляют:
Это металлические трубы для освещения и конвекционного вентилятора:
Теперь все обшито листовым металлом, за исключением верхней части, которая ждёт своей очереди с тех пор, как появился каркас из металлических стоек.
Это внешний лист металла для верхней части печи с вырезами для подсветки и конвективного вентилятора:
Изоляционные панели для верхней части печи изготовлены с использованием стальных шпилек. Также можно рассмотреть листовую металлическую обшивку для изоляционных коробок с электрическими коробками, используемыми для подключения проводки к светильникам:
Верхние изоляционные панели представляют собой изолированные и осветительные электрические коробки, которые после установки закрепляют на месте заклёпками:
Теперь последнюю изоляционную панель сверху обшиваем листовым металлом.
Изделие готово
Да будет свет!
Вид через смотровую дверцу:
Работа нагревательных элементов:
Панель управления вся светится:
Итак, сборка печи для порошковой окраски завершена. Компания, создавшая эту печь, теперь может окрашивать порошковой краской всё, что поместится в неё с размерами 180 см x 90 см x 90 см. После настройки ПИД-регулятора в соответствии с прилагаемыми инструкциями печь готова к работе. Печь достигает температуры 200 градусов чуть меньше чем за 20 минут, а внешняя металлическая поверхность остаётся прохладной на ощупь.
Благодарим вас за прочтение этой статьи о сборке печи для порошковой окраски. Надеемся, она поможет энтузиастам порошковой окраски собрать свою собственную большую печь полимеризации.
По материалам зарубежной печати
Выпуск подготовил
Болдырев Андрей Анатольевич