Komora za aluminizaciju

 

Slika 1.

 

 

RB	Element	Napomena
1.	Zrcalo	Maksimalnog Æ25 cm
2.	Wolframski grijači	5 komada u seriji. Za punu temperaturu trebaju oko 70-90 A uz pad napona oko 12V po grijaču. Povezani i učvršćeni keramičkim rednim stezaljkama.
3.	Štitnik	S obzirom da je dno (vrh) zvona blizu štitnik služi da se ne nataloži debeli sloj aluminija koji se poslije teže skida.
4.	Stakleno zvono	Staklena vaza vanjskog Æ30cm i visine 70 cm, debljine stjenki oko 5-6 mm.
5.	+ Dovod struje grijača	3 bakrene žice Æ4mm. Ujedno nosač grijača.
6.	- Dovod struje grijača	3 bakrene žice Æ4mm. Ujedno nosač grijača.
7.	PWM regujator struje grijača	NE 555 i 3 IRF xxx MOSFET-a u paraleli.
8.	Ispravljački sklop	Gretz od 4 diode 200 A, 6 kondenzatora 22 000uF/80V
9.	Aparat za elektrolučno zavarivanje	140 Amperski
10.	Elektroda visokog napona	potrgani wolframski grijač i dovod
11.	Elektroda visokog napona	potrgani wolframski grijač i dovod
12.	Visoko-naponski transformator (7 KV)	Transformator za neonske reklame
13.	Žarulje za regulaciju struje VN transformatora	6 žarulja 150W u paraleli. Odvrtanjem žarulje se povećava otpor i regulira struja kroz VN trafo.
14.	Zaštitna sklopka	S obzirom da struja u plazmi unutar komore može jako varirati ugrađena je zaštitna sklopka da ne pregori VN trafo.
15.	Čep	sa rupicom 0.5 mm za postupno punjenje komore zrakom
16.	Ventil	Plinski kuglasti ventil
17.	Vakuummetar
18.	Ventil	Plinski kuglasti ventil
19.	Ventil	Plinski kuglasti ventil
20.	Difuzijska pumpa
21.	Grijač difuzijske pumpe
22.	Vakuummetar
23.	Ventil	Plinski kuglasti ventil
24.	Glavna vakuumska rotaciona pumpa	Jednostruka Edwards
25.	Pomoćna vakuumska rotaciona pumpa	Jednostruka Edwards
26.	Ventil	Plinski kuglasti ventil
27.	Vakuummetar
28.	Ispusi
29.	Hlađenje difuzijske pumpe
30.	Vodena pumpa	Pumpa od perilisa rublja
31.	Hladnjak s ventilatorom	Hladnjak od fiće i ventilatori
32.	Spremnik za vodu
33.	Zaštitna mreža	Kvadratna mrežica gustoće 5mm – obavezan element kad se radi sa staklenim zvonima. Implozija zvona je gadna stvar.
34.	Željezni lim – dno komore	Lim debljine 4 mm. Uvija se prilikom vakumiranja ali jednoliko.
35.	Gumeni prsten - brtva

 

NAPOMENA:

Prvo da počnem s napomenom: "Ovo nije preporuka ili uputa za izradu komore za aluminizaciju - Ovo je upozorenje da s ovim ne započnete dok još nije kasno".

 

Komora je vrlo opasan sustav i ovo NIJE projekt koji bi smjeli započeti osobe bez iskustva s instalacijama za struju, vodu i plin.

 

Popis opasnosti:

-          struja grijača može biti 100 A što može izazvati iskrenje i opekline. Slučajno kratkospajanje žica može izazvati ozljede opasne i po život

-          visoki napon 7KV sigurno ubija i pretpostavljam ne baš bezbolno

-          implozija staklenog zvona može poslati ubojite staklene šrapnele, oštetiti sluh i slično

-          izljevanje vode po električnim instalacijama – da ne pričam...

-          iz ispuha rotacionih pumpi izlazi uljna maglica koja je nezdrava za udisanje

-          s grijača može kapnuti aluminij i napraviti krater na zrcalu (isprobao)

-          ukoliko vruće ulje iz difuzijske pumpe dođe u dodir sa imalo zraka isto odmah izgori/oksidira i treba ga zamijeniti

 

 

Popis zahtjeva:

-          u komori se mora postići ultravisoki vakuum, jer se pare aluminija sudaraju s preostalim atomima zraka pa ne stignu do zrcala – što je dulji put (razmak grijača do zrcala) mora biti bolji vakuum;

-          s obzirom da debljina aluminijskog sloja višestruko opada sa udaljenošću pojedine točke zrcala i grijača (zbog širenja u prostoru):

a)    ako se koriste jedan ili više zbijenih grijača - udaljenost mora biti veća (dulja ili višlja komora) da se aluminij jednoliko nanese.

b)    ako je manja udaljenost onda se više grijača mora jednoliko raspodijeliti odnosno razmaknuti;

 

 

 

Ako Vas ovo nije odvratilo da počnem s pričom:

 

PRIČA:

Sve je počelo davnih 80-tih kad sam posrebravao zrcalo i poželio manje opasnu i pouzdaniju metodu. Kemikalije koje se koriste za posrebravanje i čišćenje zrcala pravile su opekotine po rukama i odjeći, a na žalost trajno je stradao i njuh mog prijatelja koji mi je pomagao i zanimalo ga je što je u jednoj posudi – bio je to amonijak. Sloj srebra jako je varirao od čistoće kemikalija, posuda, vremena miješanja i puno nedefiniranih čimbenika.

Sloj koji mi je konačno uspio sredio je susjed prstom po zrcalu u otvorenom tubusu s upitom "A ovo je ogledalo?". Ovo, a i ona druga stavka kod znatiželjnika - s famoznim potezom prstom po okularu "Tu se gleda?" - odviklo me popularizacije astronomije širokim masama.

 

          Od tog vremena stalno mi je padalo na pamet izrada komore ali je bila upitna izrada ili nabava nekih elemenata. Prvenstveno tu su vakuumska pumpa i posuda komore. Posude za industijske komore izrađuju se od čelika s ugrađenim prozorima za nadzor te precizno tokarenim dosjedima za povezivanje posude i dna – ovo mi je prezahtjevno rješenje.

 

GLAVNA PUMPA:

Stvari su se počele mijenjati kad sam naletio na odbačeni medicinski uređaj koji je imao rotacionu vakuumsku pumpu. Literatura sugerira dvostruku pumpu a ova je jednostruka - ali dobra je za početak.

 

 

 

KOMORA:      

Pregledom interneta naišao sam na video aluminizacije unutar staklenke zimnice postavlje naopako na gumeni prsten – brtvu.

Tako je započela moja potraga za velikom staklenom posudom. Nabavio sam 54 litarski stakleni balon (za rakiju) koji sam planirao nekako prepiliti (CO2 Laser, dijamant ...) .

Imao bih zvono Æ43cm za velika zrcala...

 

 

Na sreću, naletio sam u King Cross-u na veliku staklenu vazu (koja ne zahtjeva vrlo riskantno rezanje) vanjskog Æ30cm, visine 52 cm i debljine stijenki oko 5-6 mm sa vrlo lijepim ravnim rubom. Nikad više nisam vidio takve vaze na istom mjestu.

 

CIJEVI:

Slijedeće stavka bila je odluka da ne platim majstorima za ruke postavljanje dva dodatna radijatora u stanu nego da za manje novaca kupim alat (plinski brener, rezače cijevi, lem...), naučim lemiti bakrene cijevi i postavim ih samostalno.

Sa stečenim znanjem lemljenja i viškom cijevi počeo sam sastavljanje komore.

 

DNO KOMORE:

Prvi pokušaj bio je sa komadom kuhinjske radne ploče kao dna komora.

 

ZAŠTITNA MREŽICA:

Nisam se usudio isprobavati vakuumiranje dok ne izradim zaštitnu mrežicu oko staklene posude u slučaju implozije.

 

 

PRVO VAKUIRANJE:

Nakon dovršetka mrežice došao je VRLO napeti trenutak prvog vakumiranja. Puno stvari je moglo poći po zlu – bio sam blizu minimalne preporučene debljine stjenki, vaza ima male ogrebotinice i par mjehurića zraka (teta u trgovini me čudno zagledala dok sam birao između dvije ponuđene iste vaze i detaljnjo ih pregledao i tražio oštećenja). Čak sam prozor na radioni otvorio da ga eventualna implozija ne ošteti. Prvo vakuumiranje je bio do uspješno 70% vakuuma – previše je curilo kroz radnu ploču a to nije bilo moguće zadihtati.

 

POMOĆNA PUMPA:

U međuvremenu sam na Jakuševačkom buvljaku kupio još jednu rotacionu vakumsku pumpu (nema što nema kod cige) doduše bez motora ali motor od stare perilice rublja je poslužio svrsi.

 

 

POPRAVCI:   

Uzeo sam željezni lim 4mm za dno komore i stvari su se popravile - došao sam do 95%, ali sam našao na slijedeći veliki problem – kako pronaći gdje pušta vakuum. Nabavio sam stetoskop u nadi da ću negdje moći čuti šuštanje – ne radi.

Pokušao sam sa stavljanjem gela za brijanje na sumnjiva mjesta i očekivao pojavu pjene unutar komore – ali iako su ovom metodom čak začepljene neke sitna mjesta (kudelja oko ventila) nije puno pomoglo. Pokušao sam zaliti toplim ljepilom sva potecijalna mjesta ali nije pomoglo.

 

Jedini način je sistematično rastavljanje svih potencijalnih mjesta (prvo uklanjanjem rastopljenog ljepila) i pažljivom zamjenom gumica i kontroliranim pritezanjem. I konačno sam zadihtao komoru - drži vakuum danima.

 

VISOKO-VAKUUMSKA PUMPA:

S obzirom da rotacionom vakuumskom pumpom nije moguće postići ultra visoki vakuum već je za to potrebna visoko-vakuumska pumpa.

Pokušaj 1.

Prva ideja bila je kombinacija:

1)    Turbomolekularne pumpe izrađene od starog hard diska i pertinaksa i

2)    Ionizacijske pumpe izrađene od živine lampe 400W s razbijenim balonom smještene izvan posude. Lampa je trebala UV zračenjem ionizirati plin a visoki napon bi odvlačio ione prema turbomolekularnoj pumpi.

Unutar komore stavio sam platformu koja stvorila predkomoru u kojoj je bila smještena turbomolekularna pumpa.

 

Cijela posuda bila je omotana aluminijskom folijom da opasna UV ne bježi van.

 

 

 

 

GRIJAČ:

          Za početak uzeo sam halogenu žarulju 250W , razbio balon i u blizinu žarne niti stavio aluminijsku foliju na nosaču.

 

Sve je bilo spremno za prve pokušaje aluminizacije.

 

Nažalost, brzina i kvaliteta ispumpavanja nisu bile dovoljne.

Kvalitetu vakuuma sam provjeravao spajanjem žaruljica unutar komore kojima sam prethodno razbio stakleni balon. Žarne niti u lošem vakuumu su brzo izgarale.

         

 

UNAPRIJEĐENJE:

 

Odluka je pala – mora biti difuzijska pumpa. Počeo sam nabavku bakrenih cijevi da je izradim samostalno. Najveći problem je što se zbog temperature u pumpi mora primjeniti tvrdo lemljenje a kupovina plamenika s kisikom se ne isplati samo za ovo.

Nakon konzultacija s gospodinom Željkom Andreićem isti mi je pomogao doći do male difuzijske pumpe. Ovim putem mu se ponovo zahvaljujem.

 

 

Difuzijska pumpa zahtjeva oko 10 cm3 specijalnog ulja koje je dobavljivo preko interneta ali je poštarina (zbog tekućine u pošiljci) preskupa. Do ulja sam došao preko dečki iz Ghetaldusa kojima se isto ovim putem zahvaljujem.

 

Ulje u difuzijskoj pumpi mora se ohladiti na sobnu temperaturu prije ponovnog puštanja zraka u komoru nakon dovršene aluminizacije. Odlučio sam ubrzati postupak tako što sam difuzijsku pumpu stavio u zasebnu granu odvojenu s dva ventila čime mogu pumpu odvojiti i pustiti zrak u komoru. Ovako je stvar ubrzana u slučaju potrebe za ponovnom aluminizacijom.

 

 

HLAĐENJE DIFUZIJSKE PUMPE:

Difuzijska pumpa ima oko svog tijela omotanu cijev za hlađenje vodom. Kako u radioni nemam tekuću vodu (koja je najjednostavnije rješenje) morao sam ugraditi zatvoreni sustav hlađenja koji se sastoji od hladnjaka od fiće koji hladim ventilatorima od PC napajanja, pumpe od perilice rublja, kanistera 5 litara te naravno hladnjakom difuzijske pumpe.

Nakon hladne zime i napuklog radijatora dodao sam i antifriz u vodu.

 

 

ČIŠĆENJE PLAZMOM:

          Surfajući internetom naletio sam na čišćenje zrcala u komori pomoću plazmene "kupke". Isto omogućava bolji vakuum u komori te uklanjanje svih preostalih nečistića na površini zrcala, a ujedno je prema riječima autora nešto što vrijedi vidjeti. Ovo nije neophodno za aluminizaciju ali puno olakšava čišćenje zrcala.

 

Dakle, krenuh u nabavku visokonaponskog transformatora za neonske reklame 7KV – putem Njuškala (moj adrenalin nije ugasila ni gusta magla na autoputu dok sam išao po njega).

 

 

          I eto novih problema:

1)    Visokonaponski kablovi – uzeo od starih VN trafoa od televizora;

2)    Uvod visokog napona u komoru – riješeno sa svjećicama za  kosilice

3)    Ograničenje struje kroz VN trafo da ne izgori – stavljen primar trafoa u seriju sa 6 žarulja 150W u paraleli

4)    Zaštita VN transformatora – kupljena zaštitna sklopka (dozvoljava veću početnu struju od automatskog osigurača)

 

5)    Izolacija VN elektroda –plastične cijevi za vodu na hladnom dijelu a na vrućem dijelu blizu elektroda keramičke cijevčice od prastarih visokonaponskih dioda od TV-a

 

6)    VN elektrode – s obzirom na malu struju (oko 40 mA) koja prolazi kroz elektroda nisam očekivao poteškoće ali događa se velika gustoća struje kroz izlazne točke elektroda pa se ista uništava ili toplinom uništi izolator u blizini:

a)    Obična bakrena žica – otopila se

b)    Stavljene male polirane kromirane kuglice na vrhove elektroda (ukrasne ručice za ladice) -  struja je našla mikroskopske nepravilnosti na kuglicama te ih pregrijala velikom gustoćom struje – kuglicama ispucao krom

c)    Nabavio sam profesionalne elektrode za neonske reklame – nažalost plazma formira mlaz između dvije elektrode a ne popunjava komoru

d)    Konačno rješenje – stavio sam potrgane wolframske grijače – toplina ih ne može tek tako uništiti.

 

Ovo je bio definitivno najopasniji i najljepšio dio posla – gledati kako se formira plazma unutar komore, ovisno o naponu, o tlaku, o obliku elektroda i slično. Isto tako, plazma je dinamična pa se znaju formirati pruge, aureole i slično. Neopisivo... Magično ljubičasto svjetlo plazme nažalost nisam uspijevao kvalitetno fotografirati zbog problema s fokusiranjem a ponajviše zbog toga što sam morao paziti na hrpu drugih stvari (vidi stavak opasnosti).

 

 

GRIJAČI:

          Pokušaj sa halogenom žaruljom 250W nije uspio. Otopila se rupa u foliji promjera par mm ali to nije dovoljna količina aluminija za aluminizaciju.

Kako bi se otopila veća količina aluminija isti mora biti u dodiru s grijačem pa dakle i grijači moraju biti puno veći nego što su u žaruljama.

Nabavio sam grijače preko interneta i vidio da se ti grijači sastoje od tri upredene wolframske žice  Æ0.8 mm svaka. I mjerenjem došao do potrebne stuje od skoro 100 A.

I eto novih problema:

–         odakle izvor tolike struje - Rješenje automobilski akumulator

–         dovodi struje do grijača su pretanki – stavljene debele žice

–         regulacija tolike struje – prvo su radili tranzistori snage – dok nisu izgorili, a zatim sam kupio 3 MOSFET trazistora i izradio PWM pomoću NE555

–         nosači grijača koji će biti izolatori i otporni na visoke temperature – iskoristio sam tijelo keramičkog otpornika snage 25W i povezao grijač prešanjem bakrene cjevčice (pokušaj s bakelitom izazvao je čađenjem unutar komora)

 

ALUMINIJ:

          Očigledni izvor aluminija je aluminijska folija pa sam istu smotao u rolice i rezao na kratke komade koje sam satvljao preko žica grijača.

Proces isparavanja:

-          prvo se grijači zagriju toliko da se aluminij poprimi dovoljno topline

-          pojačava se grijanje dok se aluminij ne otopi i ne popne na grijač (kao lem na vrh lemilica)

-          grijač se na par sekundi stavi na maksimum da se ispari aluminij

 

 

Konačno dobio sam aluminizirano testno staklo i ustanovio da sloj aluminija nije dovoljnjo debeo. Potrebno je staviti više aluminija na grijač, ali nažalost nema mjesta jer se prilikom topljenja zna stvoriti kapljica koja umjesto da se popne na grijač padne na dragocjeno zrcalo.

 

          Dakle ugradio sam dodatni grijač. Slijedeći problem serija ili paralela grijača. U paraleli bih morao dovući  200 A i podebljavati žice i skupe tranzistore, pa je logični izbor bila serija grijača i serija dva akumulatora (znači 24V).

 

Slika prikazuje akumulatore i PWM između njih

 

Dva grijača u seriju

 

 

 

Primjer: Uspješna aluminizacija sekundara

 

Sekundar i još nekakvo stakalce na postolju

 

 

Zvono nakon aluminizacije

 

Aluminizirani sekundar

 

 

 

NAPREDAK:

 

Nažalost sa dva grijača sloj aluminija nije dovoljno debeo (sloj je malo proziran na rubu većeg zrcala. Najnovija verzija grijača uključuje 5 grijača u seriju i napajanje ispravljenom strujom aparata za elektrolučno zavarivanje.

 

 

 

Aluminijska folija kao izvor aluminija pokazala se kao potencijalni problem jer joj sastav može varirati od 95% do 99% aluminija (ovisno o proiyvođaču) što ostavlja previše potencijalnih nečistoća koje mogu uzrokovati prskanje kod grijanja. Laboratorijski čist aluminij >99.9% je malo preskup pa je slijedeće unaprijeđenje uporaba žice za varenje aluminija čistoće 99.5 %.

 

 

BUDUĆNOST:

 

S obzirom da sam zbog potreba turbomolekularne pumpe napravio uvode za nekoliko vodiča, možda ugradim i homemade Pirani mjerač visokog vakuuma.

Pirani mjerač je električni most koji upoređuje napon na dvije žaruljice unutar komore (jednoj je uklonjen stakleni balon). Žarna nit žaruljice bez balona dodatno se hladi predajom topline preostalim atomima zraka unutar komore dok se žaruljica s balonom hladi isključivo IC zračenjem. Razlika napona proporcionalna je količini preostalih atoma zraka što je osnova za mjerenje visokog vakuuma.

 

 

ZAKLJUČAK:

Ovaj moj projekt ide dalje – korak po korak , kunu po kunu. Dosad sam za uložene novce mogao kvalitetnije aluminizirati hrpe zrcala u Ghetaldusu, ali to nije to  - to nije Full ATM.

Moj aluminizirani sloj nema kvarcnu zaštitu pa lakše oksidira ali mene nova aluminizacija košta samo nekoliko sati slobodnog vremena, malo struje, malo alkohola (za čišćenje - naravno) i 1 gram aluminija.

 

 

P.S. (bez jedne žličice Vegete)

 

P.S.S. Nažalost uređaj je toliko zbijen da fotografije pojedinih cjelina nisu baš pregledne.     

 

 

 BACK