Four de fonderie SiC

[Flax]

Bonjour,

Je démarre ce post pour parler de la fabrication d'un four de fonderie électrique à base de résistances en carbure de silicium (SiC comme on dit dans le métier). Le four électrique actuel (le petit cylindrique gris) est mort, ou pas loin. En tous cas sa résistance interne part en morceaux. L'idée serait de le remplacer par un "nouveau", qu'on équiperait de résistances en carbure de silicium, pour pouvoir monter plus haut en température.

On peut diviser le développement de ce four, si on est grossier, en deux:
- La partie mécanique : l'enceinte du four
- La partie électronique : les résistances, le(s) capteur(s) de température, et le circuit de puissance et de commande.

Tom nous a montré le circuit de commande du four actuel, qui est très basique mais qui a tout ce qu'il faut. Avec Mouna on a saisi le schéma, ça donne ça:

1_four_de_fonderie_01.png (23.15 Kio) Vu 15025 fois

Oui, j'ai découvert QElectrotech il y a 17 minutes, donc patapé.

Et donc, je ne vois rien à redire à ce schéma, à part qu'un voyant ON/OFF en plus aurait été assez fancy Et je pense que refaire un truc du même style pour le nouveau four a du sens. Maintenant, plusieurs questions émergent:
- Quelle puissance est nécessaire ? Ici le disjoncteur on ne va pas aller au-delà de 3kW. Faut-il dimensionner plus fort ? Cette valeur va dimensionner tout le reste du circuit électrique.
- Quel transfo d'isolement ? Je n'ai pas retrouvé où on a mis les transfos qu'on a pas jeté quand on a fait le ménage dans élec proto.
- Est-ce qu'on alimente les résistances chauffantes direct en 230 V ? (je suppose qu'il va être difficile de faire autrement)
- Comment choisir les résistances ? Est-ce qu'elles sont définies par une résistance linéique, et on prend la longueur qui nous donne la puissance dont on a besoin ? Ou bien dimensionne-t-on autrement ?
- Quel thermostat prend-on ? Sur le four actuel c'est un OMRON E5CN. Il y en a d'autres modèles dans les casiers de la zone fonderie. Prend-on un de ceux-là ? L'avantage du E5CN c'est qu'il s'alimente en 24V DC ou AC, et qu'on a des petites alims Recom (ou Murata ?) AC/DC qui sortent du 24V/500mA, et ce thermostat consomme max 3W (ce qui fait 125mA max) donc on pourrait utiliser une de ces alims. Sinon un autre alimenté en 24V, ou direct sur le secteur. En tous cas en neuf c'est cher, 100€ à 200€.
- Quel capteur de température ? Il y en a plein dans les tiroirs jaunes, mais je ne sais pas du tout comment les choisir.

A priori, on a en stock tout ce qu'il faut en disjoncteurs et contacteurs / relais pour faire un autre four, au moins en 20A. Reste à voir si on a besoin de plus de courant que ça.

[gitanium235]

Salut,

pour la puissance: 7KW (on va chercher 5 environ, mais il faudra voir avec le fabriquant des résistances pour plus de details), donc 32A
Le transfo d'isolement était là pour éviter de faire claquer le différentiel, car à 800-1000°c l'air deviant ionisé, et on a des fuites de courant assez importantes pour déclencer les 30mA
Oui, on alimente en 230V , chaque resistance fera environ 2ohm sur sa partie chaude, mais ne connaissant pas la valeur de la partie froide, il faut aller voir le fournisseur pour le choix et la viabilité économique.
on ne prend pas de thermostat, mais un régulateur PID, tout ce qu'il y a de plus basique, on pilote des relais statiques. il faudrait une taille au dessus du 40A pour avoir un peu de marge.
le capteur de temperature, on a : du thermocouple type S (Pt/PtRh)

pour le côté électrotech entre mon stock pirate et celui de Jordi je ne suis pas inquiet.

par contre on va devoir commander des briques assez chères, dans les 7 à 17€ la brique suivant la temperature qu'on vise.
Je vous ferais une bom une fois qu'on y verra plus clair.
il y a aussi l'aménagement de la zone fonderie qui est à repenser, avec la capacité de pratiquer de la fonderie haute temperature en intérieur.

pour l'instant je pars sur un four de type Kiln pour limiter les operations de manipulation du creuset, en gros le four se lève et on récupère le creuset à la pince de coulee

l'idée c'est d'avoir un four carré, probablement un peu plus grand que ce que j'ai prévu actuellement pour garder la liberté d'autres dimensions de creusets.

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[Flax]

Wokay, donc si on part sur du 32A, le module élec actuel n'est pas adapté et il faut en refaire un. On avait regardé ce qu'il y avait en stock pour du 20A, mais on était petits joueurs Et bien va pour le 32A.
En mono donc, il faut du P17 bleu pour ce courant-là si je ne dis pas de conneries, non ?
Farnell me dit que je ne dis pas de conneries

Se mettre sur la partie élec ça me semble faisable pour nous (Mouna, François, moi, autres ?) vu que ce n'est pas très compliqué, et qu'on voit bien ce qu'il faut faire (le même circuit, en 32A, remplacer le thermostat par un PID, on devrait y arriver). Est-ce que ça te va si on attaque ça ?
Quelles sont les contraintes mécaniques ? Parce que si on doit l'intégrer sur le couvercle il faut qu'on se mette d'accord sur les dimensions. Est-ce que ça te semble critique, ou bien est-ce que ça peut se limiter à "le boîtier doit par être plus grand que ça x ça, sinon on arrivera pas à l'attacher" ? Comment imagines-tu d'intégrer mécaniquement le boîtier élec avec le reste du four ?
Moi je partirais bien sur un truc genre tôle pliée, mais ce n'est peut-être pas réaliste ?

Au passage, on a trouvé plusieurs transfos d'isolement de forte taille et de belle apprêt cachés derrière des palettes en cathédrale, donc on peut très bien envisager d'avoir un transfo d'isolement en option en amont de l'ensemble du four, qui ne serait pas intégré dedans. Je dis ça ...

Après, autre question : te semble-t-il pertinent de quand-même étudier la réhabilitation du four précédent, juste pour le réparer ? Y-a-t'il autre chose de spécifique à faire sur ce four que changer les résistances ? J'y pense parce que vu qu'on ne va pas reprendre de pièces dessus, on pourrait très bien le garder en plus du nouveau four.

Merci pour ces infos

[3dsman]

Pensez a filmer de temps en temps les gars, ce genre de projets trop cool il faut qu'on en ai des images
Un petit tweet aussi quand vous avancez bien sûr un élément ça fait pas de mal non plus

[gitanium235]

l'ancien four est complètement mort et surtout il est incompatible avec les formes de creuset qu'on peut sourcer maintenant, ça ira plus vite de repartir sur une base saine.
pour le boitier elec, je voyais plutôt un boitier pupitre métallique fixé soit en facade, soit au dessus du four.
pour la partie régulation, j'ai trouvé des relais statiques 500V 60A, qui devraient amplement suffire, il ne faut pas oublier non plus d'ajouter des voyants "sous tension" et probablement un ou plusieurs qui remontent des défauts, dont un indicateur de charge elec (en gros afficher que la puissance est bien active, qu'il y a donc bien continuité elec), je compte faire ça avec un transducteur , et aussi une détection de fuites de courant vu qu'on a déjà eu le problème sur l'ancien four, mais ça reste un voyant proto et la solution paliative c'est le transfo d'isolation. Mais normalement avec les résistances SiC on devrait résoudre ce problème
prévoir une commande par bouton d'arrêt d'urgence n'est pas un luxe non plus.
Pour la structure méca, ce sera sûrement du mécano-soudé, mais il faut que les résistances restent démontables. comme toutes les bornes seront soit sur le dessus ou les côtés du four suivant si on prend des résistances droites ou en "U", il faudra prévoir un carter de protection sur les connexions elec, et probablement un refroidissement par convection forcée (les contacts sont en alu).

[Mouna]

l'ancien four est complètement mort et surtout il est incompatible avec les formes de creuset qu'on peut sourcer maintenant, ça ira plus vite de repartir sur une base saine. (...)
pour le boitier elec, je voyais (...) j'ai trouvé (...)
je compte faire ça (...)

Du coup tu nous racontera hein. C'est super domage j'avais franchement envie de participer à la conception d'un nouveau four, mais je ne parviens pas à me coordonner avec toi. Ceci dit comme je suis un peu têtue et que je doute que le lab fournissent des ressources de façon illimitée pour un seul sujet je passerai quand même au lab la semaine prochaine (mardi soir pour commencer), pour voir si on peut pas démarrer un plan concret côté elec où tous les motivés sont bienvenus pour participer.