DIY – Machine à vapeur, double action

Bon, à force de galérer sur les réglages de mon Stirling, j’ai eu besoin de me changer les idées… mais en restant un peu dans la même veine. J’ai toujours aimé les petits moteurs miniatures, et encore plus les moteurs vapeurs.
je possède déjà un petit modèle avec piston simple action (qu’on m’avais offert, pas un diy), mais j’étais nettement plus intrigué par les moteurs double action. J’ai donc décidé d’en réaliser un, et pour vérifier que j’avais tout bien compris, je suis parti direct dans l’idée de concevoir les plans moi-même. Bien sûr, je me suis inspiré de moteurs existants, mais sans en avoir lu aucun plan, celui-là, c’est mon bébé ! Ce qui accessoirement me permet de vous offrir les plans à la fin de l’article.

moteur_vapeur

Malheureusement pour l’article, j’ai assez peu de photos de la construction. En partie car elle s’est étalée sur plusieurs semaines, dans des conditions ne permettant pas toujours de photographier simultanément, mais aussi à cause de soucis avec mon appareil photo. La plupart des pièces ne demandent d’ailleurs pas de précision particulières quand à leur construction, mais nécessitent un peu d’outillage.

Le support a été réalisé en fonderie aluminium, ainsi que le volant d’inertie. A ce sujet, j’ai mis au point un process permettant d’utiliser des pièces d’imprimante 3D en tant que modèle pour le moule en sable qui fonctionne très correctement. Tout d’abord, pour les pièces ayant un plan de joint, le demi plan de joint doit être côté lit chauffant de l’imprimante, et être parfaitement plan (sinon ça ne sera pas parfaitement jointif). S’il y a un très léger défaut, vous pouvez poncer bien à plat, mais si le défaut est trop important (warping), il faut refaire la pièce en trouvant de meilleurs réglages.
Une fois les 2 demi coquilles imprimées, il va falloir faire quelque chose contre les stries dues au procédé fdm, car sinon l’état de surface sera mauvais, si tant est qu’on arrive à sortir la coquille du moule sans tout casser. Pour les lisser, j’utilise de l’appret filler en bombe. 2 couches à quelques dizaines de minutes d’intervalle, en ponçant entre les deux au papier de verre 600. Pour terminer, une couche de peinture en bombe, et on ne croirait pas que la pièce sort d’une imprimante 3D. C’est très pratique, notamment pour réaliser le modèle du support, qui aurait été assez long à faire de manière traditionnelle.

Pièce fonderie

Le volant d’inertie

Sur la suite, pas grand chose à dire, pas mal de tournage, un peu de fraisage… Puis l’assemblage.
tout à d’abord été monté à blanc, histoire de vérifier les ajustements, avant d’être fixé. Les pièces en laiton ont été brasées ensemble (brasure tendre),  les fixations laiton sur alu ont été faites soit par vissage, soit par collage à la super glue. Idem pour les cames sur l’axe, qui ont été fixées à la super glue. C’est pas super « mécano », mais ça fonctionne très bien.

Le résultat final

Le résultat final

Comme je n’ai pas encore fait de chaudière, je l’ai fait fonctionner à l’air comprimée, voici le résultat :

Voilà, et comme promis en début d’article, les plans sont téléchargeables ici

Modification d’un four de fonderie industriel

Il y a déjà quelques temps (bientôt 2 ans, pfiouuu ça passe, ça passe…), j’avais récupéré un four de fonderie industriel. Genre, une belle bête :

img_20151028_150949

Mes pérégrinations ont fait que je n’ai pas eu la possibilité de m’en occuper avant ça, mais en ce moment, je fais pas mal de fonderie (avec la petite fonderie au gaz), en j’ai besoin de faire des pièces nécessitant plus de matière que ce que je peux faire avec mon demi extincteur. Là, avec son creuset de 20l, je devrais être tranquille 🙂
Comme en ce moment j’ai un peu de temps, et surtout la place pour remettre l’engin en route, j’ai décidé de me pencher sur son cas.
Premier constat (mais je le savais déjà), il est électrique, et le bestiau consomme pas loin de 18kWh, soit 2 fois mon abonnement :/
Vu les tarifs et l’utilisation somme toute occasionnelle, il est inenvisageable de modifier mon abonnement. Je suis donc parti pour le modifier afin de le faire fonctionner au gaz, tout comme la petite fonderie.

Premier démontage de l’engin, histoire de voir comment c’est fichu à l’intérieur. Bon, ça a l’air plus simple que ce que je craignais : Une série de résistances chauffantes, dans une enceinte bien isolée par environ 30cm (!) de différents matériaux isolants. Je compte trois épaisseurs différentes, un ciment réfractaire, une sorte béton cellulaire, et une couche que je pense être de la brique réfractaire (mais qui n’en sera pas, cf plus loin…)

Le creuset viens se poser au fond du four, sur une sorte de plateforme dans le même espèce de béton cellulaire. Il affleure en haut du four, et l’étanchéité se fait avec un joint type joint de cheminée. Le four étant basculant, le bec verseur donne sur une rigole pour guider le flux de métal en fusion. J’ai besoin de laisser s’échapper les gaz brûlés, je ne pourrais donc pas garder l’étanchéité autour du creuset, et perdrais donc la fonction bascule.

Pour la chauffe, je pense conserver le principe de la petite fonderie : un brûleur tangent à l’enceinte de chauffe, de manière à ce que les flammes tournent bien autour du creuset. Ce dernier point va être aidé par les encoches faites dans les « briques réfractaires » pour laisser passer les résistances chauffantes.

Un peu de démontage pas trop compliqué plus loin (enlever les résistances chauffantes), et me voilà avec un soucis « amusant » : Il faut que je fasse un trou d’environ 6cm de diamètre, sur une profondeur de 30cm comprenant, métal, béton et briques….
Après avoir regardé combien me coûterais une carotte (til : un bras !!) de ce type

j’en ai conclu que si je ne voulais pas vendre un rein, il me faudrait trouver une autre solution. Bon, j’exagère un peu, la machine n’est pas si chère, mais il faut acheter le foret qui coûte plus d’une centaine d’euros. Bref, trop cher pour une utilisation vraisemblablement unique.

Je suis donc plutôt parti dans l’idée de me fabriquer mon propre foret, étant donné que le matériau avait l’air assez tendre. J’ai utilisé un tube d’acier que j’avais en stock, et dont le diamètre correspondait exactement à celui dont j’ai besoin.
Avec une disqueuse, je taille des dents dans le tube. C’est loin d’être parfait, mais ça devrais faire le job.

p1040291

Là, c'est après usage, mais ça donne une idée

Là, c’est après usage, mais ça donne une idée

Après avoir tracé l’emplacement du trou, j’utilise une scie cloche (normalement pour bois/placo!) pour découper le métal. J’étais loin d’être sûr de réussir, mais avec pas mal d’huile de coupe, ça s’est plutôt bien passé.
J’attaque avec mon foret « maison », et, bien que ça fonctionne, c’est assez lent. En effet, je dois le tourner à la main, en le maintenant appuyé, donc je fais à peu près un tour complet toutes les 3 secondes. A ce rythme là, il va me falloir 2 semaines !
Maintenant que je sait que ça fonctionne, je peux chercher une idée pour motoriser ça. Vu le diamètre, inutile de compter sur la mandrin. En fabriquer un serais compliqué et coûteux. Et là, une idée géniale :

p1040293

Fait en cintrant un rond d’acier, ce « bidule » se visse dans le mandrin de la perceuse, et passe dans 2 trous percés de part en part de mon foret

p1040294

Et ça marche !! En une dizaine de minute, j’ai déjà fait plus de la moitié du trajet !

p1040295

Une carotte extraite avec mon système

Une carotte extraite avec mon système

Arrivé à 5cm environ du bout, je sent que ça commence à forcer. J’insiste, insiste, mais au bout de plusieurs minutes d’acharnement, je n’ai gagné que quelques millimètres. Je retire le foret, pour m’apercevoir que les dents sont totalement polies. Qu’à cela ne tienne, j’en re-meule une série et recommence. Las, même cause, même punition !
En fait, ce que j’avais pris pour de la brique réfractaire s’est avéré être une céramique très résistante. J’ai réussi à en venir à bout avec un perforateur une mèche à béton et un burin. En mode perfo, j’ai réussi à percer des trous d’assez petit diamètre (~10mm), en insistant beaucoup, et avec le burin, j’ai fait sauter les ponts entre les perçages. Bref, les derniers centimètres furent long et fastidieux, mais je suis finalement passé à travers.

p1040296

Je n’avais plus ensuite qu’à placer mon brûleur dans le trou et allumer, après avoir placé quelques lingots d’alu.
Première constatation, la combustion se fait entièrement à l’intérieur du four, aucune flamme ne s’échappe, ce qui est bien : pas de pertes de calories (contrairement à la petite fonderie qui a un beau panache de flammes qui sortent).
Seconde constatation, le creuset actuel est un peu trop grand, il va falloir que je le raccourcisse (mais ça a l’air tendre, j’essaierais à la scie égoïne).
Troisième constatation, il faut que je prévoie un couvercle afin de conserver un maximum de chaleur dans le creuset, car vu la surface, il s’en échappe pas mal par là.

Voilà, je n’ai malheureusement pas pu faire de coulée cette fois-ci car je suis tombé en panne de gaz au moment où l’alu devenait pâteux. prochains essais d’ici quelques jours 🙂

Le niveau de précision du pauvre

Voilà, ça y est, mon tour est posé sur sa dalle, je peux enfin l’utiliser. Pour maximiser sa précision, il est vivement recommandé de le mettre de niveau. Pour se faire, point de niveau de maçonnerie, il faut utiliser un niveau de précision, précision de l’ordre de 0,01mm/m.

Sauf que c’est pas complètement donné, surtout pour un équipement qui servira 2 fois dans l’année maximum. En y réfléchissant un peu, il est possible d’obtenir une bonne précision avec un niveau laser. Alors d’accord, un niveau laser, c’est pas non plus donné (pour un correct j’entends), mais au moins ça peut servir pour tous les autres travaux, et c’est facile d’en trouver en prêt chez les copains.

L’idée, c’est de se servir d’un miroir (ou de plusieurs) comme d’amplificateurs d’erreurs. Un petit schéma étant plus parlant qu’un long discours, voici la procédure que j’ai suivi :

niveau_laser

Mesure de précision avec un niveau laser

Il faut partir du principe que le faisceau est parfaitement vertical (normalement vrai pour un niveau de bonne facture, et dans tous les cas, ça se vérifie facilement). Le faisceau sort du niveau avec un angle, de manière à tracer une ligne verticale sur le mur d’en face. Il se reflète sur le miroir qui est posé sur la surface à régler. Si la surface n’est pas parfaitement de niveau, le faisceau réfléchi aura un décalage, et une seconde ligne apparaîtra sur le mur d’en face. Quand les deux lignes superposées sont confondues, c’est que l’on est de niveau… pour une direction. Reste ensuite à faire de même pour l’autre direction, et revérifier que tout n’a pas bougé.

Et niveau précision du coups ? Et bien, le faisceau fait environ 1mm de large, la précision escomptée est donc de 1mm/2h, h étant la distance entre l’origine du faisceau et l’endroit le plus éloigné où vous pouvez voir les 2 faisceaux. Dans mon cas, j’étais à 3m, ce qui me donne une précision de l’ordre de 0,1mm/m. Pas aussi bon qu’un niveau de mécanicien, mais définitivement meilleur qu’un niveau de maçon. Pour améliorer encore la chose, il aurais suffi de mettre un second miroir, pour augmenter « virtuellement » la distance.

Mais j’ai fait ça en pleine journée, et le faisceau devenais difficile à lire à cause de la luminosité. Je m’en contenterais pour le moment !

Merci à Fred pour le coups de main et le laser !

Recyclage de laiton

Ca fait déjà quelques temps que je voulais savoir si ma petite fonderie était capable de fondre quelque chose qui fond à plus haute température que l’aluminium. L’autre matériaux que j’utilise régulièrement, c’est le laiton. En plus, c’est un métal qui coûte assez cher, mais qui est très facile à récupérer en déchetterie ou en ressourcerie.
Ce week-end, j’avais envie de me bricoler une petite pointe à tracer, genre ça https://www.youtube.com/watch?v=o8Bd8G21Vv8
Comme d’habitude, quand on a envie de faire quelque chose, on n’a pas ce qu’il faut sous la main, en l’occurrence, pas de brut de laiton. Et pourquoi pas ne pas essayer de se fondre son propre brut pour l’usiner ensuite, en partant de déchets ?

La matière première

La matière première

J’avais toute une collection d’embouts de plomberie en laiton, que j’avais récupéré à la ressourcerie du coin, et pendant les travaux de ma maison. A la louche, un bon Kilo, largement plus que nécessaire.

Quelques petites modifications de ma fonderie plus tard (jusque là, elle était en mode la-rache, je devais tenir le brûleur à la main), consistant à souder un support pour mon brûleur, j’étais prêt à fondre. D’ailleurs, bonne inspiration de souder ce support, car autant fondre de l’alu ne prend que 5/10 minutes, autant le laiton a mis une bonne grosse demi-heure à fondre !

du beau laiton fondu !

du beau laiton fondu !

 

Le moule aura été assez simple à faire : un tas de sable tassé, j’insère un tube pvc pour creuser, et c’est parti !

P1040202

manifestement, j’avais la tremblotte, j’en ai mis partout. Pas grave, je refondrais les résidus la prochaine fois. L’essentiel c’est que mon barreau est bien plein.

Après démoulage

Après démoulage

La pièce n’est pas très belle a voir (je n’ai manifestement pas assez dégazé), mais peut être utilisable quand même, c’est l’usinage qui le dira.

usinage d'un morceau pour voir

usinage d’un morceau pour voir

J’usine une extrémité pour voir ce que ça donne, et c’est plutôt une bonne surprise. Ca se comporte très bien à l’usinage, je ne sent pas de différence avec du brut industriel (contrairement à l’aluminium). Quelques trous, mais ça me laisse espérer de pouvoir rattraper la chose.

C'est parti, on enlève tout !

C’est parti, on enlève tout !

Un peu d’usinage plus loin, je suis plus ou moins contraint de m’arrêter. Mon barreau n’est pas très long, donc pour pouvoir usiner correctement toute la surface, j’ai besoin d’une contre-pointe… Que je n’ai pas encore reçu.

Première face, ça a l'air d'aller

Première face, ça a l’air d’aller

Deuxième face, c'est déjà moins joli

Deuxième face, c’est déjà moins joli

Voilà, mon process n’est pas encore parfait, loin de là, mais ça montre que c’est possible et que le résultat peut être satisfaisant. Le morceau réalisé n’étant pas pour une pièce sollicitée mécaniquement, je pense que je vais le garder tel quel, ça donnera un petit cachet à mon stylet. Il ne me reste plus qu’à attendre ma contre-pointe !

Économiquement parlant, ce n’est pas à proprement parler viable en l’état, car je chauffe au gaz uniquement, ce qui coûte assez cher. (je pense avoir passé bien 3Kg de propane (pas pensé à peser, malheureusement). Mais je suis en train de réfléchir à un brûleur propane/huile qui devrais fortement baisser les coûts, l’huile étant récupérée.

Un peu de vrac

Oulà, ça commençait à prendre la poussière par ici !
Heureusement, c’était de la poussière de travaux, pas de la poussière d’abandon 😉 Les derniers mois ont été bien bien bien chargés, car pas mal de projets avançaient en parallèle. Parmi ceux-ci la création d’un fablab en creuse, des prototypes, et les travaux de la maison.Le côté Fablab avance bien, même si j’ai passé une bonne partie de mon temps à remplir des dossiers de subventions (si ça tombe, c’est bien, mais en attendant, pfiouuuu !). En parallèle, j’ai terminé les travaux de la zone méca, et ce we c’était séance déménagement du tour, pas une mince affaire : Imaginez un bouzin de plus de 2T, qui doit rentrer dans un hangar avec une hauteur de 2m sous plafond seulement… Autant dire que ça limite grandement les machines utilisables !
Bref, après quelques heures de galère, c’est rentré, et ça ressemble maintenant à ça :

L'atelier méca

L’atelier méca

Encore un peu de travail d’électricité, et le tout sera fonctionnel ! (du moins sans tirer la rallonge comme c’est le cas actuellement pour la fraiseuse !)

En parallèle, j’ai profité du retour des beaux jours pour faire un peu de fonderie. J’essaye d’améliorer mon process à partir de pièces d’imprimante 3D, et je dois dire que je suis plutôt satisfait du résultat.

Je pars d’une pièce 3D, que je partage de 2 selon le plan de joint qui me semble le plus approprié. au dos des 2 moitié, je fais 3 trous de 3mm permettant de positionner des pions de centrage (un petit morceau de stub récupéré dans des lecteurs de cdrom, et coupé à la bonne longueur). J’imprime les 2 pièces en PLA (mais ça n’a pas vraiment d’importance en soi), et je les peins avec de l’apprêt de carrosserie en bombe. C’est une peinture épaisse qui permet de bien combler les irrégularités, et qui permet en l’occurrence de lisser l’effet « strate » dû à l’impression 3D. Il faut passer bien 4 couches pour avoir un rendu correct, en ponçant légèrement s’il y a des défauts quand c’est sec. Une fois cette étape terminée, un coups de bombe de peinture à carrosserie, ça facilitera le démoulage.

Pièces 3D préparées pour la fonderie

Pièces 3D préparées pour la fonderie

Partant de là, je réalise des moules en sable (désolé, je n’ai pas pris de photo de cette étape, mais ça viendra), et coule la pièce dans les moules. Le résultat est plutôt pas mal, je trouve:

Pièce fonderie

Pièce fonderie, volant d’inertie

 

Les pièces réalisées

Les pièces réalisées

Voilà, les coulées ci-dessus ont été réalisées par 2 charmantes demoiselles qui voulaient essayer la fonderie. Merci à elles 🙂

Sinon, mon proto de broyeur plastique a « un peu » avancé, j’ai reçu les premiers échantillons de dents découpées au laser. Un peu d’espoir que ça reparte donc, mais pour le moment, je n’ai pas eu de nouvelles de la suite des pièces… Je ne désespère pas pour autant.

Le proto du broyeur plastique, version métal

Le proto du broyeur plastique, version métal