Depuis que je fais des couteaux j’utilise un four au gaz (propane) que j’ai fabriqué et qui fonctionne plutôt bien. Mais ce n’est pas idéal pour plusieurs raisons.

La température d’un four gaz est difficile à contrôler. J’utilise une sonde K (thermocouple) qui me permet d’avoir une mesure à l’endroit où la sonde est positionnée, mais des différences notables doivent exister entre la flamme de la torche et les zones plus éloignées. La régulation se fait en jouant constamment sur le détendeur pour régler le débit de gaz.

Autre problème, la combustion du propane crée une atmosphère très oxydante qui maltraite la lame en surface.

Le four gaz ne permet pas d’effectuer le recuit à basse température (200 degrés pendant 1 à 2 heures), je dois donc garder un four type cuisine qui n’est pas non plus bien régulé.

Enfin il faut gérer les bouteilles de propane.

Le seul avantage du four gaz c’est un chauffe rapide, au prix d’une surveillance constante.

Je me suis donc décidé à passer à un four électrique, et au passage augmenter un peu la taille pour autoriser les couteaux jusqu’à 32 cm, en allant au plus simple possible.

Structure

Comme pour le four gaz, je pars sur des briques JM23 qui sont données pour 1260 degrés et sont très isolantes, et aussi très fragiles. Je les place dans une structure faite en cornière en acier 30 x 30 x 3mm.

Voici ce à quoi ressemble la base, l’avantage de ces briques est qu’elle sont deux fois plus longues que large (22 x 11 cm) ce qui facilite les assemblages.

Et une fois le tout assemblé ça doit ressembler à ce qui suit, une chambre de section 10 x 11 et de longueur utile 32 cm.

Voici la structure complète, avec support sur le dessus pour la sonde.

Je n’ai pas beaucoup progressé en soudure, mais j’arrive quand même à faire quelque chose de bien assez solide.

On peut facilement changer les brisques au besoin. Il manque encore le fond et la porte.

Je mettrai à l’intérieur un support permettant de tenir plusieurs lames verticalement, comme j’avais dans le four à gaz.

Je choisis de ne pas jointer les briques, pour plusieurs raisons :

• l’expérience précédente avec le four à gaz m’a montré que ce n’était pas utile pour l’étanchéité, les surface planes de 6 cm ne laissent presque rien passer
• le mortier empêche la dilatation et généralement vieillit mal
• le remplacement d’une brique devient difficile.

Chauffe et régulation

Pour la chauffe il faut une résistance, une sonde de mesure et un contrôleur.

Pour la sonde ce sera une nouvelle sonde K résistant à 1200 °C. Pour le contrôleur on trouve de petits modules PID faits pour la régulation de température, couplés à un relais. J’ai pris un modèle C100 allant jusqu’à 1300 °C (K07) avec une régulation par relais SSR, soit un C100K07-V*AN.

Pour ce qui est de la puissance je vise entre 2000 et 2400 W, pour avoir une chauffe assez rapide et rentrer dans mon enveloppe de production solaire. En 230 volts cela donne une résistance autour de 25 Ohm.

Pour la résistance quelques recherches m’ont orienté vers deux matériaux potentiels : le NiChrome (un alliage, sans surprise, de Nickel et de Chrome) et le Kanthal A1 (qui est un alliage Fer Chrome Aluminium). Il faut bien sûr faire du sur mesure donc on achète le fil en vrac et on doit enrouler sur un mandrin.

La température max du NiChrome étant trop proche de ma zone de travail (1050 degrés donc) j’ai suivi les conseils de l’IA et je suis parti sur le Kanthal, en 1.2 mm. Pour la puissance visée il en faut… 20 mètres. Ça parait énorme, mais une fois enroulé en spirale cela réduit beaucoup. Là je n’ai pas écouté l’IA qui me proposait 6 lignes d’un diamètre de 10 mm (mais 3 lignes par côté c’est pas vraiment pratique) et je suis parti sur 4 lignes de 14 mm.

L’enroulement autour du mandrin de 14 mm (une barre que par miracle j’avais sous la main), à l’aide d’une perceuse, a été un peu tendu mais le résultat est très bien. Il suffit ensuite d’étirer les spires à la dimension voulue.

J’ai creusé les canaux pour la résistance avec des fraises montées sur ma perceuse colonne.

J’ai aussi choisi de ne pas faire des arrondis avec la résistance, trop de risque que les spires ne se touchent.

Montage électrique

Sur les conseils de l’IA, et parce qu’on ne joue pas avec le 230 V, je complète le montage avec un interrupteur d’ouverture de porte pour couper l’alimentation de la résistance et éviter les accidents (genre touche la résistance en manipulant un couteau dans le four).

Le circuit est finalement assez simple :

• le SSR gère l’alimentation de la résistance sur ordre du PID
• le PID est alimenté en 230 V pour son propre fonctionnement et pilote le SSR en faible tension, via l’interrupteur de porte en mode normalement ouvert (il faut fermer la porte pour fermer le contact et permettre l’activation du SSR)
• la sonde K est reliée au PID.

Petites subtilités

Outre l’interrupteur de sécurité (voir plus haut), il faut veiller à bien gérer l’interface résistance / fil d’alimentation. On fait sortir le fil de résistance du four, et pour éviter que la partie qui traverse les briques et arrive au bornier céramique ne chauffe trop on réalise une tresse avec au moins deux brins pour diminuer la résistance de cette partie et éviter qu’elle ne chauffe trop. On verra que même avec ces précautions les fils de sortie atteignent 200 degrés. Le passage dans la brique se fait à travers de petits tubes en céramique.

Pour la sortie de la résistance j’ai choisi une ancienne brique moins friable que j’avais déjà.

Le SSR est chargé de la commutation de puissance, il va donc chauffer pas mal. Un radiateur est nécessaire, dans mon cas je le monte avec de la pâte thermique sur un tube en acier qui en plus de servir de support pour les différents éléments sert aussi de dissipateur.

Enfin on parle de plus de 2000 W de puissance, je tire donc une ligne dédiée en 2.5 mm2 pour éviter tout échauffement. Bien sûr tout le câblage de puissance est aussi réalisé dans ce diamètre.

Premiers test

J’avais un petite inquiétude en regardant une vidéo dans laquelle un coutelier expliquait que son four mettait longtemps à monter en température, 40 minutes pour 800 degrés et plus d’une heure pour 1050. J’étais donc un peu inquiet mais le mieux… c’est de tester.

Première chauffe à 200 degrés (température de recuit). Ça va tellement vite que le contrôleur dépasse largement la consigne mais finit par se stabiliser. Il faut aussi qu’il apprenne.

Je laisse refroidir et je règle sur 800 degrés. Je sors la caméra infrarouge pour voir si quelque chose cloche. En environ 5 mn on est à 800 °C stabilisés, plutôt encourageant. La caméra IR ne révèle pas de problème notable, en surface les brique restent sous 50 degrés, le SSR est en dessous de 60, pas de fil en surchauffe.

Je laisse reposer, puis c’est parti pour le vrai test, 1050 degrés. Et là c’est un peu plus difficile, le « petit » différentiel va nécessiter un durée totale de 20 mn de chauffe, ce qui reste très bien et plutôt confortable, et efface les inquiétudes que j’avais pu avoir. Les contrôles indiquent une température de surface atteignant quand même 98 °C sur les briques accueillant les résistance, pas catastrophique. Le cadre métallique reste « tiède » à 60 degrés, les fils d’alimentation en frontière avec la résistance à 60 sont tranquilles, seuls les sorties des tubes céramique accueillant les sorties de la résistance sont à 200 °C, faut pas toucher (parce qu’en plus c’est du 230 V en fonctionnement). Le SSR est à 63 °C, pas problématique.

Bref ça a l’air de bien se passer, il faudra voir à l’usage. L’effet de l’ouverture de la porte (pour sorti un couteau d’un batch pour le tremper) sera aussi à tester.

Porte

Fort de ces résultats obtenus en fermant le four en insérant une brique, je me décide à attaquer la partie la plus technique : la porte.

Je soude des paumelles sur un cadre en cornière et je taille des briques pour qu’elles rentrent en partie dans la structure, l’autre partie arrivant à plat. Il faut bien sûr biseauter la partie à droite. J’utilise un mastic haute température pour maintenir les briques dans la structure de la porte.

Pour le verrouillage j’utilise une tige avec une demi-lune au bout qui rentre dans une fente et pivote. Le ressort du contact de fermeture sert au maintien fermé.

Trop isolé ?

Je réalise une première trempe de 3 couteaux en 14C28N, en montant donc à 1050 degrés et en maintenant 5 mn. La chauffe est assez rapide, le temps de préparer l’huile de trempe et faire un peu de ménage à l’atelier. Je dois mettre la consigne à 1055 °C sinon le PID a tendance à osciller entre 1040 et 1050.

Bonne surprise, l’ouverture de la porte pour sortir un couteau ne fait pas chuter la température comme j’en avais peur et on peut donc sans problème chauffer plusieurs lames.

Moins bonne surprise, la redescente en température est très longue. J’avais l’habitude de chauffer, tremper, et ensuite recuire dans la foulée à 200 °C, mais il faut plusieurs dizaines de minutes pour que le four redescende à cette température.

Du coup je fais maintenant une phase cryogénique à -20 °C (au congélateur quoi), qui permet pendant ce temps la redescente de la température. Je devrais au passage gagner un point sur l’échelle de dureté HRC.

Tous comptes faits

Voici la liste des matériaux et coûts associés :

• 15 briques JM23 à 5€ pièce – 75€
• 2 cornières 30x30x3 de 2m – 44€
• 20,5 m de fil Kanthal A1 en 1,2 mm – 38€ (pour 30 m)
• 1 sonde K 1300°C – 20€
• 4 tubes céramique de 9mm x 30 – 10€ (pour 20 mais on ne trouve pas à l’unité)
• 1 bornier céramique 2 bornes 15A – 14€ (pour 5)
• 1 PID + relais SSD – 20€
• 1 interrupteur ME-8111 – 4€ (on les trouve plutôt par 2 ou 4)
• 2 paumelles à souder – 10€
• un bout de câble électrique de récupération et une prise – 4€
• des restes de métal pour fermeture et bois pour poignée – gratuit

Soit un total matériaux d’environ 240€.

Il faut bien sûr des outils (poste à souder, disqueuse, scie, …) et… pas mal de temps.