Mittlerweile ist es soweit und uns stehen ein berührungsfreies Infrarotgerät sowie mehrere Sensoren zur Verfügung, die für Temperaturen bis maximal 1600°C geeignet sind.
Damit die Sensoren nicht durch die Arbeiten beschädigt werden, hat Mathias Keramikröhren auf die nötige Länge zugeschnitten, in denen die Fühler mit Ton fixiert werden können. Dies erlaubt in weiterer Folge die Montage beispielsweise in der Ofenwand eines Renn- oder Schmelzofens.
In einem ersten Versuch ging es anfangs darum, die Funktionalität der Messgeräte und die Aufzeichnung der Messwerte wie auch die Verbindung und Übertragung zu einem Computer zu testen.
Die Anordnung der Sensoren in der Feuerstelle
Dazu haben wir ein simples Holzkohlefeuer mit Luftzufuhr über ein Gebläse betrieben. Nachdem ein solider Glutstock vorhanden war, erreichten wir bald Temperaturen bis etwa 1200° C.
Messeinheit für die stationären Temperaturfühler
man beachte den unteren Messwert (1083° C = Schmelzpunkt Kupfer)
Das Gerät kann zwei Temperaturfühler parallel auswerten und außerdem besteht die Möglichkeit die Werte zu speichern oder direkt auf einen Computer zu übertragen.
Direkte Verbindung von den Sensoren zum Notebook
Insgesamt hat alles ganz gut funktioniert. In einem zweiten Schritt wollten wir auch zusätzlich das Infrarotpyrometer testen. Zu diesem Zweck sollte gleich ein praktischer Versuch durchgeführt und dokumentiert werden. Erstens ging es uns darum, die Temperaturentwicklung beim Bronzeguss nachzuvollziehen und zweitens wollten wir auch die für das Emaillieren notwendige Hitze (und Dauer) erstmals messen.
Dafür montierten wir zwei Fühler stationär - einen etwa in Höhe des Gusstiegels am Rand des Kohlebetts, den anderen Tiefer im Kohlebett versenkt, ebenfalls im Randbereich der Feuerstelle. Beide Fühler sind so nahe am Geschehen platziert, dass ihre Messwerte einigermaßen repräsentativ für die Feuerstelle sein sollten, was später mit Infrarotmessung verifiziert werden konnte.
Gemessen wurde in Abständen von wenigen Minuten sowie vor und nach jeder "Manipulation" wie beispielsweise dem Nachlegen von Kohlen. Die Sensoren maßen die Hitze der Feuerstelle und mit dem Infrarotpyrometer ermittelten wir die Temperatur des Tiegels (Innen wie Außen), des Deckels sowie der emaillierten Objekte.
Begonnen wurde um 20:00. Nach einer "Vorglühzeit" von etwa 20 Minuten wurde eine leichte Luftzufuhr gestartet, was sich sogleich in einem Temperaturanstieg von 200-300° C äußerte. Nachdem der Tiegel etwa nach 35 Minuten eingesetzt wurde, ging die Temperatur nach wie vor nach oben. Ein gesprungener Deckel nach 45 Minuten erforderte das Entfernen und Reinigen des Tiegels. Nach dem nochmaligen Einsetzen des Tiegels und dem Zugeben von Holzkohle war die Temperatur innerhalb weniger Minuten bereits um ca. 200° C gefallen. Ab 20:55 wurde die Luftzufuhr verstärkt und die Esse sozusagen auf voller Leistung betrieben. Mehrmaliges Kohlenachlegen wirkte sich in Form von kleinen Schwankungen auf die Temperaturkurve aus. Um 21:20 waren im Tiegel etwa 1100° erreicht und das Kupfer bereits geschmolzen. Kurz darauf wurde ein Teil Zinn zugefügt und um 21:40 erfolgte der Guss.
Bronzeguss
Temperaturkurve (klicken zum Vergrößern)
Bei etwa 500-600° C nahmen wir die Objekte aus der Hitze um ihr Verhalten bei einer raschen Abkühlung (Raumtemperatur) zu beobachten. Nach 8 Minuten waren beide Stücke auf etwa 80° C abgekühlt. Wie zu erwarten war, hielten die Glaseinlagen während des raschen Abkühlens auf dem Kupferblech ausgezeichnet, während sie von der Bronze absprangen. Wer also vorhat Bronze nicht nur zu Testzwecken zu emaillieren, sollte diese mit der Glut auskühlen lassen.
nach dem raschen Abkühlen
Mein Dank für tatkräftige Unterstutzung bei diesem Experiment gilt meinen Kollegen, Mathias Mehofer und Roman Skomorowski.