Bygge av induktionsvärmare till smide

Berätta om dina pågående projekt.
Nerdboy123
Inlägg: 94
Blev medlem: 6 december 2012, 17:40:46

Bygge av induktionsvärmare till smide

Inlägg av Nerdboy123 »

Spenderade en alldeles för stor del av sommaren med att kolla på youtubevideos där folk smidde svärd och bestämde mig för att jag vill fan också smida svärd! Verkstan jag har tillgång till är inte direkt lämplig att ha en gasässja eller kolässja i så då fick det bli el istället!
Det finns en del färdiga enheter på Ebay men varför köpa något när man kan spendera alldeles för lång tid att göra något sämre för mycket dyrare själv? Så med glatt humör och plånboken full med sommarjobbspengar och CSN började planerna smidas iaf. Efter en del googlande landade jag på https://www.instructables.com/30-kVA-Induction-Heater/ och http://inductionheatertutorial.com/ och värmaren jag bygger blir någon kombination av de båda.

Så designen av hela lådan blir som följer.
Ett PLL chip av typen CD4046BE från Texas instruments blir själva hjärtat i hårddisken. Den kommer generera en signal på typ 50kHz med 50% duty cycle. Signalen går sen in i ett par mosfet-drivare som via en 1:1 toroid skickar en förstärkt signal till Moffarna som är av typen STGP10H60DF.
Moffarna skickar sen den förstärkta signalen via ytterligare en 1:1 toroid till ett gäng IGBTer som drivs av likriktad starkström. Den likriktade starkströmmen blir då AC igen med 50kHz och går in i ytterligare en toroid men den här gången typ 40:1. Andra änden av toroiden blir ett vattenkylt 10mm kopparrör som går till en spole som är den delen som värmer upp stålet som ska smidas. Spolen är sen kopplad till en 4µF Celem kondensator. Spolen och kondensatorn utgör en tankkrets.
Bild

Uttöver detta så finns det en del krimskrams, lite failsafes och sånna saker. Bland annat en spänningssensor som känner av om spänningen i tankkretesen blir större än vad kondensatorn är specad för eller om kondensatorn blir för varm.

Allt kommer vattenkylas och till detta har jag införskaffat en cirkulationspump samt en radiator av modell större så det kommer bli ett slutet system. Strömförsörjningen till logik delen blir ett gammalt ATX-nätagg och till tankkretsen blir det som sagt likriktad trefas/enfas.

Den är testad med 12V 20A som ingång till IGBTerna, och då funkade det bra! Alla kretskort är lödda och just nu håller montering på att ske. Behöver fixa vattenkylning innan vi vågar köra på högre spänning. När vattenkylningen väl är klar kommer vi testa med 48V och upp till 250A (Gammal likriktad svetsströmkälla)
Om det testet går bra är förhoppningen att få tag i en Variac (Om någon i stockholmsområdet har en att låna ut hade det varit dundergulligt!)

To be continued!

Länk till bild bibliotek https://imgur.com/a/4POPthc
Användarvisningsbild
Glenn
Inlägg: 26778
Blev medlem: 24 februari 2006, 12:01:56
Ort: Norr om Sthlm
Kontakt:

Re: Bygge av induktionsvärmare till smide

Inlägg av Glenn »

Coolt.

Jag har inte tänkt på att man borde kunna använda induktion för smide också.
Användarvisningsbild
Henry
Inlägg: 20673
Blev medlem: 20 april 2005, 02:52:47
Ort: Lund

Re: Bygge av induktionsvärmare till smide

Inlägg av Henry »

Blir "bara" lite mer jobb med det då man måste använda sig av en annan teknik för att värma materialet förbi dess curie temperatur.

Trevlig storlek på den där celemen, har den en inbyggd tempsensor eller vad är kontakten för?
alexanderson
Inlägg: 537
Blev medlem: 18 januari 2017, 14:59:43

Re: Bygge av induktionsvärmare till smide

Inlägg av alexanderson »

Du skriver PLL.

Håller den oscillatorfrekvensen = resonansfrekvensen ?
Användarvisningsbild
Henry
Inlägg: 20673
Blev medlem: 20 april 2005, 02:52:47
Ort: Lund

Re: Bygge av induktionsvärmare till smide

Inlägg av Henry »

En viss frekvens där eddyströmmarna är som kraftigast för att få in så mycket effekt som möjligt och den frekvensen skiftas beroende på temp och måste följas av PLL, man kan följa det manuellt men det är inte lätt.
rikkitikkitavi
Inlägg: 9485
Blev medlem: 21 juni 2003, 21:26:56
Ort: Väster om Lund (0,67 mSv)

Re: Bygge av induktionsvärmare till smide

Inlägg av rikkitikkitavi »

Syftet är ju att driva bryggan på just resonansfrekvensen av tankkretsen , eller med lite eftersläpning på strömmen för att det skall bli så låga swtichförluster som möjligt. PLLen gör just det.

Man får ju anpassa spolen beroende på arbetsstyckets utformning så att man får maximal koppling, ie virvelströmsbildning .

Jag undrar om lampsladden från IGBTn kommer klara höga switchströmmar på några tiotals ampere om du ökar spänningen på bryggan.

Jag vet inte om du kan få över så mycket effekt eftersom kopplingstransformatorn transformerar ner spänningen från bryggan, eller avser du driva den med högre spänning än 50V som i länken?
Klokt att sätta en kopplingstransformator om du vill göra den nätansluten.

"billiga " kinavärmare arbetar med runt 50V och ger upp till ett par kW i optimalt läge, men då är bryggan direktkopplad till tankkretsen.
SeniorLemuren
Inlägg: 7054
Blev medlem: 26 maj 2009, 12:20:37
Ort: Kristinehamn

Re: Bygge av induktionsvärmare till smide

Inlägg av SeniorLemuren »

Är inte själva metoden med att värma "stålet" som man smider till en klinga skall "kolas in" i ässjan för att bli mer härdbart?
Nerdboy123
Inlägg: 94
Blev medlem: 6 december 2012, 17:40:46

Re: Bygge av induktionsvärmare till smide

Inlägg av Nerdboy123 »

Henry skrev:
14 april 2021, 17:25:44
Blir "bara" lite mer jobb med det då man måste använda sig av en annan teknik för att värma materialet förbi dess curie temperatur.

Trevlig storlek på den där celemen, har den en inbyggd tempsensor eller vad är kontakten för?
Vad menar du med annan teknik? Induktionsvärmning fungerar ju sålänge materialet är ledande, dvs upp till smältpunkt.

Yes den är rätt kul att hantera, den har en del massa! Kontakten är mycket riktigt en tempsensor, den är kopplad till brainz delen så om den slår till slås PLL-chipets enable bort.
alexanderson skrev:
14 april 2021, 18:27:15
Du skriver PLL.

Håller den oscillatorfrekvensen = resonansfrekvensen ?
Ja det är tanken iaf att den ska göra för att få maximal effekt.
rikkitikkitavi skrev:
15 april 2021, 13:12:10
Syftet är ju att driva bryggan på just resonansfrekvensen av tankkretsen , eller med lite eftersläpning på strömmen för att det skall bli så låga swtichförluster som möjligt. PLLen gör just det.

Man får ju anpassa spolen beroende på arbetsstyckets utformning så att man får maximal koppling, ie virvelströmsbildning .

Jag undrar om lampsladden från IGBTn kommer klara höga switchströmmar på några tiotals ampere om du ökar spänningen på bryggan.

Jag vet inte om du kan få över så mycket effekt eftersom kopplingstransformatorn transformerar ner spänningen från bryggan, eller avser du driva den med högre spänning än 50V som i länken?
Klokt att sätta en kopplingstransformator om du vill göra den nätansluten.

"billiga " kinavärmare arbetar med runt 50V och ger upp till ett par kW i optimalt läge, men då är bryggan direktkopplad till tankkretsen.
Det är faktiskt inte en lampsladd utan en slaktad 6mm^2 kabel från förra sommarens solpanelsinstallation! Tror du det räcker?
När vi testade med 12volt över IGBTerna så blev resonansspänningen närmare 40 i spolen så jag tror det räcker! Men ja tanken är att köra på trefas i slutändan.
SeniorLemuren skrev:
15 april 2021, 13:19:16
Är inte själva metoden med att värma "stålet" som man smider till en klinga skall "kolas in" i ässjan för att bli mer härdbart?
Förr i tiden var det kanske så, nu så kan man ju köpa rätt högkvalitativt stål från början så då spelar inte uppvärmningsprocessen någon större roll, kanske till och med är bra att inte kola in mer kol, risk att stålet blir för sprött. Men om jag inte missminner mig från materialläran så måste det vara väldigt syrefattigt för att det ska kola in. Tror kolet hellre reagerar med syret än med järnet men nu killgissar jag lite.
Nerdboy123
Inlägg: 94
Blev medlem: 6 december 2012, 17:40:46

Re: Bygge av induktionsvärmare till smide

Inlägg av Nerdboy123 »

Bild Kylblock till IGBT:erna får kylkanalerna pålödda. Lodet gör nog inte så mycket för att rören ska sitta kvar men förhoppningen är att det blir tillräckligt mycket termisk kontakt ändå. Ville undvika att blanda aluminium och koppar i kylslingan då det ökar risken för galvanisk korrosion.
Bild Projektets vilda chansning, får se hur bra det här går 38mm -> 8mm över en cirkulationspump. Pumpen var i princip gratis så värt en chansning.
Mer än så hanns inte med idag!
jihe
Inlägg: 1446
Blev medlem: 24 april 2009, 20:16:03

Re: Bygge av induktionsvärmare till smide

Inlägg av jihe »

Borde det inte gå att få vidhäftning på både kopparrören och alublocket om du använder zink som lod? Det ser ut som om du har tenn nu?
rikkitikkitavi
Inlägg: 9485
Blev medlem: 21 juni 2003, 21:26:56
Ort: Väster om Lund (0,67 mSv)

Re: Bygge av induktionsvärmare till smide

Inlägg av rikkitikkitavi »

6kvmm låter mycket bättre än 0,75:)


Jag noterar att elyten sitter inte dikt an på IGBTerna. Just där vill man ha så liten induktans som möjligt.
Användarvisningsbild
Henry
Inlägg: 20673
Blev medlem: 20 april 2005, 02:52:47
Ort: Lund

Re: Bygge av induktionsvärmare till smide

Inlägg av Henry »

Vad menar du med annan teknik?

Fel ordval där menade mer komplex teknik/elektronik. För att bara värma upp stål till det glöder lite svagt kräver mycket mindre komplex elektronik än om man vill smälta det eller smälta metaller som inte drar åt sig en magnet som tex koppar.
Användarvisningsbild
Glenn
Inlägg: 26778
Blev medlem: 24 februari 2006, 12:01:56
Ort: Norr om Sthlm
Kontakt:

Re: Bygge av induktionsvärmare till smide

Inlägg av Glenn »

jihe skrev:
15 april 2021, 23:42:32
Borde det inte gå att få vidhäftning på både kopparrören och alublocket om du använder zink som lod? Det ser ut som om du har tenn nu?
Alternativt att lägga ett zinklager på aluminiumet först och sen låta tennen fästa mot det.

Har inte provat själv men det sägs fungera bra.
Nerdboy123
Inlägg: 94
Blev medlem: 6 december 2012, 17:40:46

Re: Bygge av induktionsvärmare till smide

Inlägg av Nerdboy123 »

jihe skrev:
15 april 2021, 23:42:32
Borde det inte gå att få vidhäftning på både kopparrören och alublocket om du använder zink som lod? Det ser ut som om du har tenn nu?
Jo det får man säkert, men då ska man ha zink och hålla på och värma det är inte så roligt. Har redan haft zinkfrossa två gånger och vill inte ha det igen! Tror att det räcker som det är. Annars får man göra om det senare. Börjar med att testa såhär lite försiktigt.
rikkitikkitavi skrev:
16 april 2021, 07:28:24
6kvmm låter mycket bättre än 0,75:)


Jag noterar att elyten sitter inte dikt an på IGBTerna. Just där vill man ha så liten induktans som möjligt.
Hmm så du tycker den borde flyttas närmare? Får se hur vi kan lösa det! Tack för input
Användarvisningsbild
Glenn
Inlägg: 26778
Blev medlem: 24 februari 2006, 12:01:56
Ort: Norr om Sthlm
Kontakt:

Re: Bygge av induktionsvärmare till smide

Inlägg av Glenn »

Galvfrossa får du nog inte om du bara löder med zinken, men att svetsa i förzinkat material är inte kul nej.
Skriv svar