Водородная сварочная. Аппарат для газовой резки и сварки своими руками

Водород - горючий газ без цвета, вкуса и запаха. В обычных условиях в 14,5 раза легче воздуха. При нормальных условиях плотность водорода составляет 0,09 г/л. Среди газов является самым легким и обладает наибольшей теплопроводностью. Растворим во многих металлах (железе, никеле, платине и др.), мало растворим в воде. В жидком состоянии существует в температурном диапазоне от −252,8°C до −259,2 °C.

Водород наиболее распространен во Вселенной, составляя основную часть звезд и межзвездного газа. На Земле содержится в виде соединений (17% по числу атомов, 1% массовой доли в земной коре), лишь незначительное его количество присутствует в атмосфере в виде простого вещества (около 0,00005% по объему).

Водород получают химическими способами, самыми распространенными из которых являются:

• пропускание водяного пара над раскаленным коксом (t = ~1000ºC):
  H 2 O + C ↔ H 2 + CO;
• взаимодействие водяного пара с метаном (t = ~1100ºC):
  12СН 4 + 5Н 2 О(пар) + 5О 2 → 29Н 2 + 9СО + 3СО 2 ;
• электролиз дистиллированной воды, формальная реакция:
  2H 2 O → 2H 2 + O 2 ;
  поскольку чистая вода почти не проводит электрический ток, в нее добавляют электролиты, например, KOH;
• электролиз водных растворов хлористых солей:
  2NaCl + 2H 2 O → H 2 + 2NaOH + Cl 2 .

Согласно ГОСТ Р 51673-2000 водород газообразный чистый (используемый в том числе для термической обработки металлопродукции) изготавливается трех сортов: высшего, первого и второго. Баллон с водородом окрашен в темно-зеленый цвет, с надписью «Водород» красного цвета (ПБ 10-115-96, ГОСТ 949-73).

Таблица. Характеристики марок газообразного чистого водорода

Водород поставляется в стандартных стальных баллонах вместимостью 40 и 50 л при давлении 14,7 МПа (ГОСТ 949), стальных бесшовных баллонах большого объема (до 1000 л) при давлении 39,2 МПа (ГОСТ 12247), по трубопроводам, а также в специальных крупногабаритных резервуарах для газа - газгольдерах, обычно под давлением не более 10 МПа.

Опасные факторы и меры безопасности при работе с водородом

• водород в смеси с кислородом и воздухом (гремучий газ) пожаро- и взрывоопасен; для водородно-воздушной смеси концентрационный предел распространения пламени составляет 4,12%-75% по объему, для смеси водорода с кислородом - 4,1%-96% по объему;
• температура самовоспламенения смеси водорода с воздухом - 510ºC, смеси водорода с кислородом - 450ºC;
• при дневном свете водородное пламя практически не видимо, поэтому для его обнаружения необходимо применять специальные датчики;
• сжиженный водород при попадании на кожу вызывает сильное обморожение; при испарении сжиженного водорода возможно образование взрыво- и пожароопасных смесей;
• при высоком давлении водород способен оказывать наркотическое действие;
• при высоких концентрациях водород вызывает кислородное голодание и удушье; при работе в его среде необходимо использовать изолирующие противогазы, а помещения оборудовать вентиляцией.

Применение водорода при сварке и резке

Водород получил ограниченное применение:

• при атомно-водородной сварке (как правило, сталей и алюминия толщиной до 5-10 мм);
• как горючий газ для газовой сварки (обычно сталей, алюминия толщиной до 5 мм) и резки ;
• в качестве добавки к аргону, азоту при плазменной обработке .

В последние годы интерес к водороду для газопламенной обработки металлов возрастает благодаря появлению мобильных аппаратов, обеспечивающих получение водородно-кислородной смеси в результате гидролиза воды. При разложении воды электрическим током образуются кислород и водород в соотношении β = 1:2, однако такое пламя является окислительным и не обеспечивает качественного процесса сварки сталей. Чтобы пламя было нормальным (β = 0,25-0,4) газовая смесь в барботере электролизного-водного генератора обогащается парами углеводородных соединений - бензина, ацетона, спирта и др. При использовании бензина температура пламени составляет 2600°C. Исходным сырьем для получения водорода и кислорода служит 5-35%-ный раствор KOH в дистиллированной воде.

Водородно-кислородную сварку выполняют преимущественно левым способом. В качестве присадочного материала применяется сварочная проволока Св08ГС, Св08Г2С, Св10ГС, Св10ГСМ. Легирование кремнием и марганцем обеспечивает раскисление металла сварочной ванны, необходимое из-за избытка кислорода. Для водородно-кислородной сварки и резки выпускаются различные аппараты и установки - «Лига», «Энергия», «Москва» и др.

Фото. Аппараты «Лига-12» и «Лига-02» для водородно-кислородной сварки, пайки и резки методом электролиза воды

Данный вид газопламенной обработки металлов не требует баллонов с газами, экологичен, приводит к сокращению эксплуатационных расходов.

В условиях ужесточения экологических требований к промышленным процессам проводятся работы по поиску безвредных видов топлива. Не остались без внимания и сварочные работы с использованием в качестве основных источников энергии горючих газов – пропана, ацетилена и других. В результате исследований оказалось возможным заменить их водородом, или, вернее смесью из водорода и кислорода.

Водород можно получить при помощи электролиза воды, точнее, щелочного раствора гидроксида натрия (каустической соды, едкого натра, это все названия одного и того же вещества). Гидроксид добавляют в воду для ускорения реакции.

Для получения водорода достаточно опустить в раствор два электрода и подать на них постоянный ток. В ходе электролизного процесса на положительном электроде будет выделяться кислород, на отрицательном – водород. Объем выделяемого водорода будет в два раза больше, чем объем выделяемого кислорода.

В химическом выражении реакция выглядит следующим образом:

2H 2 O=2H 2 +O 2

Остается технически разделить эти два газа и воспрепятствовать их смешиванию, поскольку в результате образуется смесь, обладающая огромной потенциальной энергией. Оставлять процесс без контроля крайне опасно.

Для сварки водород получают при помощи специальных аппаратов – электролизеров. Для их питания необходимо электричество напряжением от 230 В. Электролизеры, в зависимости от конструкции, могут работать на трехфазном токе и на однофазном.

Преимущества и недостатки

В результате сгорания водорода не образуется никаких вредных веществ, в отличие от случаев, когда для сварки используется ацетилен. Происходит это потому, что при сгорании водорода в среде кислорода, образуется вода, точнее водяной пар, который не содержит никаких вредных примесей.

Температура пламени водородно-кислородной смеси может регулироваться в пределах 600-2600 °C, что позволяет сваривать и резать даже самые тугоплавкие материалы.

Для получения водорода в качестве сырья используется только вода и электроэнергия, что делает стоимость работ низкой по сравнению с другими видами сварки.

Все вышеперечисленные свойства позволяют использовать водородную сварку в замкнутых пространствах, помещениях с плохой вентиляцией, в колодцах, тоннелях, подвалах домов.

Стоит отметить и такое преимущество водородной сварки, как возможность смены сопла горелки. Водород поддерживает пламя практически любой конфигурации и размера.

Использовать тонкую струю газа, дающую пламя не толще швейной иглы, можно даже при работе с ювелирными изделиями из драгоценных металлов. Для тонкого пламени не требуется наличие дополнительного кислорода, достаточно растворенного в воздухе.

Генератор водорода бытового назначения

Атомно-водородный способ

Одной из разновидностей сварки, в которой задействован водород, является атомно-водородная сварка. Процесс ее основан на явлении диссоциации (распада) молекулярного водорода на атомы.

Для распада, молекула водорода должна получить значительное количество тепловой энергии. Атомное состояние водорода настолько неустойчиво, что длится лишь доли секунды. А далее происходит восстановление водорода из атомного в молекулярный.

При восстановлении выделяется большое количество теплоты, которую и используют при атомно-водородной сварке для разогрева и плавления свариваемых деталей из металла.

На практике весь процесс реализуется при помощи электросварки с двумя неплавящимися электродами. Для получения необходимого тока, возбуждающего дугу, может использоваться обычный сварочный аппарат. А вот держатель или горелка имеют необычную конструкцию.

Электроды и горелка

Электроды с горелкой, в которую подается водород, расположены под углом друг к другу. Дуга возбуждается между этими двумя электродами. Водород, или азотно-водородная смесь, подаваемые в зону дуги, под воздействием высокой температуры переходят в состояние атомарного водорода.

Поскольку диссоциации происходит с поглощением тепла (водород оказывает охлаждающее влияние), то напряжение для разжигания дуги должно быть достаточно высоким – около 250-300 В. в дальнейшем напряжение можно понизить до 60-120 В, и дуга при этом может отлично гореть.

Интенсивность горения будет зависеть от расстояния между электродами и количества водорода, подаваемого в зону сварки.

Горение дуги

Разжигание дуги производится кратковременным замыканием электродов между собой или на графитовой пластинке при обдувании электродов газом. После разжигания дуги, расстояние до свариваемых деталей поддерживается в пределах 5-10 мм.

Если дуга не касается свариваемого металла, она горит равномерно и устойчиво. Ее называют спокойной. При малых расстояниях, до детали, когда пламя дуги почти касается детали, образуется сильный резкий звук. Такая дуга называется звенящей.

Технология сварки сходна с технологией обычной газовой.

Сварка с применением атомно-водородного метода была придумана и исследована в 1925 году американским ученым Лангмюром. В процессе исследований вместо дуги использовалась теплота от горения вольфрамовой нити, через которую пропускался водород.

В бытовых условиях

Для использования водородной сварки в быту необязательно покупать аппараты для получения водорода. Они, как правило, обладают большой производительностью и мощностью. К тому же, такие генераторы громоздкие и дорогие.

В бытовых условиях часто требуются небольшие объемы сварочных работ, поэтому оборудование для водородной сварки целесообразно изготовить самостоятельно.

Питание и рабочая жидкость

Питание можно подавать от автомобильного зарядного устройства или от самодельного выпрямителя, который можно изготовить, имея подходящий трансформатор и несколько полупроводниковых диодов.

В качестве рабочей жидкости должен использоваться раствор гидроокиси натрия. Он будет являться лучшим электролитом, чем простая вода. По мере уменьшения уровня раствора, необходимо просто добавлять воду. Количество гидроксида натрия будет всегда постоянно.

Корпус и трубки

В качестве корпуса для генератора водорода можно использовать обычную литровую банку с полиэтиленовой крышкой. В крышке необходимо просверлить отверстия под диаметр стеклянных трубок.

Трубки будут использоваться для отвода образующихся газов. Длина трубок должна быть достаточной для того, чтобы нижние концы были погружены в раствор.

Внутри трубок должны быть размещены электроды, по которым подается постоянный ток. Места прохода трубок через крышку необходимо загерметизировать любым силиконовым герметиком.

Отвод водорода

Из трубки, в которой находится отрицательный электрод, будет выделяться водород. Необходимо предусмотреть возможность отвода его при помощи шланга. Отводить водород необходимо через гидрозатвор.

Он представляет собой еще одну полулитровую банку с водой, в крышку которой вмонтированы две трубки. Одну из них, по которой подается водород от генератора, погружают в воду. Вторая выводит прошедший через воду водород из затвора и через шланги или эластичные трубки подает к горелке.

Водяной затвор необходим для того, чтобы пламя от горелки не прошло в генератор при падении давления водорода.

Горелка

Горелку можно сделать из иглы от медицинского шприца. Толщина ее должна быть 0,6-0,8 мм. Для держателя иглы можно приспособить подходящие пластиковые трубки, части корпусов шариковых ручек, автоматических карандашей. Необходимо предусмотреть и подвод к горелке кислорода от генератора.

Интенсивность образования водорода и кислорода в генераторе будет зависеть от величины подаваемого напряжения. Поэкспериментировав с этими параметрами, можно достичь температуры пламени горелки 2000-2500 °C.

Изготовленный своими руками аппарат, выполняющий водородную сварку, возможно с успехом применять для резки или для соединения сваркой либо пайкой различных мелких деталей из черного и цветного металла. Это может понадобиться при ремонте различных предметов домашнего обихода, деталей автомобилей, различных металлических инструментов.

В настоящее время сваривать, резать и паять детали можно не только ацетиленовым пламенем. Сегодня, все чаще прибегают к использованию водородного. Это обусловлено тем, что атомно водородная сварка является абсолютно безвредной. Водородный сварочный аппарат позволяет производить сварку быстро и эффективно, при этом работа характеризуется абсолютной безопасностью. В статье рассмотрим как произвести водородную сварку своими руками.

Начнем с того, что сварка водородом является разновидностью . своими руками активно применяется уже на протяжении многих лет. Горючим газом здесь выступает ацителин. При водородной сварке вместо ацителина применяется водород, который смешивается с кислородом. Такой метод оказался более эффективным. В результате получается тонкий и качественный шов, однако, у подобного способа есть один минус, который заключается в том, что в процессе сварки в сварочной ванне образуется много . Чтобы этого не происходило в газовую смесь добавляют небольшое количество органических веществ, которые гасят кислород. В качестве таких веществ обычно используются углеводороды, температура кипения которых варьируется в промежутке 30-80°С: бензин, гексан, гептан, бензол.

Еще одной трудностью, с которой приходилось сталкиваться при сварке водородом стал выбор эффективного источника подачи газа. Использовать водородный баллон нецелесообразно и к тому же очень опасно.

Сжиженный водород при сильной концентрации может вызывать у человека такие симптомы как: удушье и головокружение!

Еще один минус состоит в том, что пламя такого газа абсолютно незаметно днем. Поэтому кислородный сварочный аппарат может работать с применением датчиков.

Обратите внимание! Водородная сварка своими руками может использоваться для соединения деталей из малоуглеродистых сталей, железа. Для сваривания изделий из нержавейки она не пригодна.

Способы применения водородного сварочного аппарата

Сварочный водородный аппарат может функционировать как от электрической трехфазной сети, так и от бытовой. Также применяется в ручном и автоматическом режимах. В процессе работы в горелку подаются смесь кислорода и водорода, температурный режим пламени составляет 600-2500°С.

Стоит отметить, что атомно-водородная сварка с таким аппаратом отличается простотой использования. Обычно нужный рабочий режим задается в считанные минуты, что зависит от требуемого расхода газа и температуры в месте, где производится процесс. При сварке водородом, в отличие от ацетилена, окружающая среда не загрязняется вредными веществами. Это обусловлено тем, что приборы, в которых как горючее выступает углеводород, выделяют только чистый пар. Работает аппарат благодаря водороду, который вырабатывается в самом приборе. Он образуется за счет того, что вода (которая заливается вручную) расщепляется на атомы кислорода и водорода, в результате чего образуется газовая смесь с большой энергией, которая необходимо для проведения сварки. Для эффективной работы такого устройства нужно 1,5 литра дистиллированной воды и электричество.

Несмотря на то, что водородный сварочный аппарат безопасен, в процессе эксплуатации стоит надеть защитную одежду и очки.

Используя такие приборы можно выполнить такие процедуры как: пайка, сваривание, порошковое напыление, наплавка, кислородная резка. Исходя из того, какой рабочий режим выбрать, можно выполнить самые разные по сложности работы: от соединения деталей до резки толстых и прочных стальных листов. Помимо основного своего предназначения, такие аппараты активно применяются у стоматологов, ювелиров, мастеров по ремонту холодильников, а также во время , при обслуживании и ремонте радиаторов и т.д.

Высокая безопасность сварочных работ обеспечивается благодаря тому, что в комплектацию устройства входит система автоматического отключения, которая отключает прибор, если рабочее давление превысит норму.

Достоинства и недостатки водородной сварки

Соединение деталей подобным способом обладает множеством преимуществ, о которых нельзя не упомянуть:

• высокая эффективность,
• безопасность выполнения сварочных работ,
• экологичность, поскольку в атмосферу не выделяются вредные токсины,
• аппараты компактные и удобные в управлении,
• подходят для обработки деталей, выполненных из различных материалов: сталь, стекло, чугун, цветные металлы,
• работают на воде, для нормального бесперебойного функционирования не требуются другие составляющие,
• сварочный аппарат не нужно перезаряжать.

Несмотря на большое количество плюсов, выделяются и некоторые недостатки:

• маленькие горелки могут применяться исключительно для тонких изделий, для толстых деталей нужны мощные сварочные аппараты,
• если вы соединяете детали из меди или из легированной стали, то полученные швы будут сопровождаться множеством пор,
• пламя от чистого водорода практически невозможно рассмотреть невооруженным глазом.

Правила безопасности при сварке водородом

Несмотря на то, что в статье неоднократно упоминалось о том, что водородная сварка своими руками – это безопасный процесс, все же пренебрегать не стоит, т.к. это чревато воспламенением кислородных редукторов и как следствие взрывом.

Поэтому стоит соблюдать следующие правила:

• Следите за тем, чтобы газовая горелка не находилась слишком близко к воспламеняющимся и огнеопасным веществам.
• Если процесс производится в небольшом помещении, то делайте перерывы и периодически выходите на свежий воздух.
• Осуществляя сварочные работы обязательно надевайте защитные очки, иначе яркие лучи могут негативно сказаться на состоянии сетчатки и кровеносной оболочке . Разбрызгивающийся металл и шлак очень опасны для открытых .
• Если вы используете газовые баллоны, то перевозите их на тележке и обязательно надевайте на них защитный колпак. Важно, чтобы во время перевозки баллоны не соприкасались друг с другом и не падали. В участке, где металл сваривается или режется нельзя хранить кислородные баллоны.
• Осуществляя сварку водородом, горелку надо держать по направлению к противоположной стороне от источника питания. Если вы не в состоянии соблюсти это правило, то оградите источник посредством железного щита.
• Если во время работы вы делаете перерыв, то пламя горелки обязательно надо тушить.

Исходя из вышеописанного можно сделать вывод, что технология выполнения соединения металлов посредством водородной сварки идентична газовой. Однако, атомно водородная сварка значительно расширила спектр возможностей выполнения различных процессов. Если выполнять все условия эксплуатации, то в конечном результате можно получить качественный и прочный шов при полной безопасности и безвредности как для окружающей среды, так и для людей, выполняющих сварку.

Водородное пламя может быть прекрасной альтернативой ацетиленовому, с его помощью также можно проводить резку, пайку и сварку. Водородная сварка практически безвредна, причиной тому является пар, являющийся здесь продуктом горения.

Если вы владеете газовой, то водородная сварка не будет для вас слишком затруднительной. Люди пользуются газовой сваркой уже более века, основным горючим газом в ней является ацетилен, однако водород более продуктивен, отличие в том, ацетиленовое пламя способно восстановить железо, а водородное его окисляет.

Водородная сварка происходит с участием кислорода и смеси горючего газа. Сварочная ванна в этом случае покрывается слоем шлака, с шов получается тонким и пористым, сейчас применяются углеводороды, при помощи которых удалось решить эту проблему.

Применение водородной сварки

Водород подходит для сварки железных изделий, но не нержавеющих сталей, так как он растворяется в расплавленном никеле, также такая сварка не подходит для меди, но водородная атмосфера не дает поверхности окисляться.

Сварочный водородный аппарат способен работать от обычной бытовой электросети, прибор работает в автоматическом и ручном режиме. В стандартную горелку по шлангу подается смесь кислорода и водорода, температура пламени регулируется на уровне 600 - 2600 градусов.

Этими аппаратами легко пользоваться, они не требуют частой перезарядки, ими можно начинать пользоваться уже через пару минут, при этом аппарат весьма мощный.

Такая сварка весьма экологична, что отличает ее от ацетиленовой, сильно загрязняющей окружающую среду. Приборы безопасны при хранении и работе, при этом от защитной одежды отказываться не стоит.

Еще одно важное условие перед началом работы, нужно правильно подобрать электроды, все уникальны, от их правильного выбора будет во многом зависеть успех работы, при выборе нужно учесть рабочий материал, требуемое качество шва, условия работы и многие другие параметры.

• Такая сварка способна выполнить практически любую задачу по пламенной обработке материала. Эти приборы весьма популярны у ювелиров, стоматологов и специалистов по ремонту холодильников.
• Мощные аппараты позволяют варить материал, толщиной до 3 мм, они постоянно используются на станциях по ремонту различной техники, так как там нельзя использовать кислородные баллоны.
• Водородные аппараты можно использовать для кузовных работ, ремонта батарей, блоков и двигателей. Как только будет достигнут максимально возможный уровень давления электролита, система сама подаст сигнал и аппарат отключится, что обеспечивает высокую пожаробезопасность.

Эта технология обеспечивает намного более чистый рез, по сравнению с пропаном и ацетиленом. Эти аппараты применяются в колодцах тоннелях и метрополитене, там запрещены пропан и ацетилен.

Водородная сварка возможна и при отрицательной температуре. Такой аппарат весьма пригодится дома, но они достаточно дороги, есть и другой вариант, собрать прибор самому.

Водородная сварка своими руками

Водородную смесь можно получить при помощи электролиза водного раствора щелочи, источник тока можно сделать, используя выпрямитель для зарядки аккумулятора от машины.

Электролиз должен происходить в сосуде, дома подойдет стеклянная банка с крышкой из полиэтилена, ее объем может быть от полулитра. В крышке сделайте точки вывода для проводов и пластин электродов, а также для втулки трубки отвода газов.

Гидродозатором может быть второй сосуд, в нем происходит барботирование газов, там они насыщаются парами горючих веществ. Эта смесь отправляется в третью емкость с водой, она является затвором для выхода газов. Газ с кислородом, водородом и горючими веществами будет выходить через медицинскую иголку.

• Температура пламени может доходить до 2500 градусов, но если менять уровень подаваемого напряжения ее можно регулировать.
• Процесс горения должен быть стойким, если изменить напряжение на электродах, поменяется и сила тока, а она влияет на дозу выделения газа.
• При электролизе идет расход воды, а количество щелочи не меняется, она распадается на ионы, что повышает электропроводность раствора.

Топливную смесь можно пополнять обычным медицинским шприцем с иглой. Внутри трубки шприца нужно поместить ватные тампоны, на ее конце и основании, это необходимо, чтобы не было проскока пламени по трубке в сосуд со спиртовым составом.

Выпрямитель можно собрать, соединив диоды по полупериодной сети, для этого подойдет трансформатор с мощностью от 180 Вт, хорошим вариантом будет прибор от старого советского телевизора, удалите вторичные обмотки и намотайте новые, используя толстый медный обмотанный провод.

Сделайте отводы, чтобы регулировать выходное напряжение, обеспечивающее работу электролизера. Температура пламени будет зависеть от состава топлива, можно использовать ацетон или этиловый спирт.

Если вы выбрали ацетон, не ставьте втулки из трубок от гелиевых ручек, они в нем растворятся. Если в смеси будет преобладать кислород, пламя может погаснуть.

Если вы соберете устройство качественно, и оно будет герметичным, то сможет проработать очень долго. Если же вам нужно сварить крупные металлические элементы, то нужно узнать, как делается , в принципе, это вполне возможно.

Водородная сварка может быть весьма опасной, так как смеси могут взрываться, кислородные редукторы воспламеняться, случаются и обратные удары пламени.

Перед началом работы, нужно четко изучить технику безопасности, это первое, пренебрегать ею невозможно. Нельзя проводить такую сварку вблизи легко воспламеняющихся веществ.

Если сварка идет в закрытом помещении, нужно часто делать перерывы и выходить на воздух. В закрытом и полузакрытом помещении для удаления газов используйте местные отсосы. Если сварка идет в резервуаре, то обязательно нужен наблюдатель снаружи.

• Все работы проводите только в защитных очках, чтобы не повредить глаза. Если используете газовые баллоны, переносите их на тележке или носилках и используйте защитный колпак.

Они не должны соприкасаться и падать, в зоне сварки не должно быть кислородных баллонов. Всегда используйте редукторы с исправными манометрами, чтобы избежать взрывов.

Пламя горелки при сварке должно быть направлена в сторону от источника питания, если это невозможно, оградите источник при помощи железного щита. Газопроводящие рукава должны находиться вблизи сварщика, в перерывах пламя горелки нужно тушить. Если соблюдать эти простые правила, водородная сварка всегда будет безопасной.

В настоящее время сваривать, резать и паять детали можно не только ацетиленовым пламенем. Сегодня, все чаще прибегают к использованию водородного. Это обусловлено тем, что атомно водородная сварка является абсолютно безвредной. Водородный сварочный аппарат позволяет производить сварку быстро и эффективно, при этом работа характеризуется абсолютной безопасностью. В статье рассмотрим как произвести водородную сварку своими руками.

Особенности процесса сварки водородом

Начнем с того, что сварка водородом является разновидностью газопламенной. Газовая сварка своими руками активно применяется уже на протяжении многих лет. Горючим газом здесь выступает ацителин. При водородной сварке вместо ацителина применяется водород, который смешивается с кислородом. Такой метод оказался более эффективным. В результате получается тонкий и качественный шов, однако, у подобного способа есть один минус, который заключается в том, что в процессе сварки в сварочной ванне образуется много шлака. Чтобы этого не происходило в газовую смесь добавляют небольшое количество органических веществ, которые гасят кислород. В качестве таких веществ обычно используются углеводороды, температура кипения которых варьируется в промежутке 30-80°С: бензин, гексан, гептан, бензол.

Еще одной трудностью, с которой приходилось сталкиваться при сварке водородом стал выбор эффективного источника подачи газа. Использовать водородный баллон нецелесообразно и к тому же очень опасно.

Сжиженный водород при сильной концентрации может вызывать у человека такие симптомы как: удушье и головокружение!

Еще один минус состоит в том, что пламя такого газа абсолютно незаметно днем. Поэтому кислородный сварочный аппарат может работать с применением датчиков.

Обратите внимание! Водородная сварка своими руками может использоваться для соединения деталей из малоуглеродистых сталей, железа. Для сваривания изделий из нержавейки она не пригодна.

Способы применения водородного сварочного аппарата

Сварочный водородный аппарат может функционировать как от электрической трехфазной сети, так и от бытовой. Также применяется в ручном и автоматическом режимах. В процессе работы в горелку подаются смесь кислорода и водорода, температурный режим пламени составляет 600-2500°С.

Стоит отметить, что атомно-водородная сварка с таким аппаратом отличается простотой использования. Обычно нужный рабочий режим задается в считанные минуты, что зависит от требуемого расхода газа и температуры в месте, где производится процесс. При сварке водородом, в отличие от ацетилена, окружающая среда не загрязняется вредными веществами. Это обусловлено тем, что приборы, в которых как горючее выступает углеводород, выделяют только чистый пар. Работает аппарат благодаря водороду, который вырабатывается в самом приборе. Он образуется за счет того, что вода (которая заливается вручную) расщепляется на атомы кислорода и водорода, в результате чего образуется газовая смесь с большой энергией, которая необходимо для проведения сварки. Для эффективной работы такого устройства нужно 1,5 литра дистиллированной воды и электричество.

Несмотря на то, что водородный сварочный аппарат безопасен, в процессе эксплуатации стоит надеть защитную одежду и очки.

Используя такие приборы можно выполнить такие процедуры как: пайка, сваривание, порошковое напыление, наплавка, кислородная резка. Исходя из того, какой рабочий режим выбрать, можно выполнить самые разные по сложности работы: от соединения деталей маленькой толщины до резки толстых и прочных стальных листов. Помимо основного своего предназначения, такие аппараты активно применяются у стоматологов, ювелиров, мастеров по ремонту холодильников, а также во время кузовных работ, при обслуживании и ремонте радиаторов и т.д.

Высокая безопасность сварочных работ обеспечивается благодаря тому, что в комплектацию устройства входит система автоматического отключения, которая отключает прибор, если рабочее давление превысит норму.

Достоинства и недостатки водородной сварки

Соединение деталей подобным способом обладает множеством преимуществ, о которых нельзя не упомянуть:

• высокая эффективность,
• безопасность выполнения сварочных работ,
• экологичность, поскольку в атмосферу не выделяются вредные токсины,
• аппараты компактные и удобные в управлении,
• подходят для обработки деталей, выполненных из различных материалов: сталь, стекло, чугун, цветные металлы,
• работают на воде, для нормального бесперебойного функционирования не требуются другие составляющие,
• сварочный аппарат не нужно перезаряжать.

Несмотря на большое количество плюсов, выделяются и некоторые недостатки:

• маленькие горелки могут применяться исключительно для тонких изделий, для толстых деталей нужны мощные сварочные аппараты,
• если вы соединяете детали из меди или из легированной стали, то полученные швы будут сопровождаться множеством пор,
• пламя от чистого водорода практически невозможно рассмотреть невооруженным глазом.

Правила безопасности при сварке водородом

Несмотря на то, что в статье неоднократно упоминалось о том, что водородная сварка своими руками – это безопасный процесс, все же пренебрегать мерами осторожности не стоит, т.к. это чревато воспламенением кислородных редукторов и как следствие взрывом.

Поэтому стоит соблюдать следующие правила:

• Следите за тем, чтобы газовая горелка не находилась слишком близко к воспламеняющимся и огнеопасным веществам.
• Если процесс производится в небольшом помещении, то делайте перерывы и периодически выходите на свежий воздух.
• Осуществляя сварочные работы обязательно надевайте защитные очки, иначе яркие лучи могут негативно сказаться на состоянии сетчатки и кровеносной оболочке глаз. Разбрызгивающийся металл и шлак очень опасны для открытых глаз.
• Если вы используете газовые баллоны, то перевозите их на тележке и обязательно надевайте на них защитный колпак. Важно, чтобы во время перевозки баллоны не соприкасались друг с другом и не падали. В участке, где металл сваривается или режется нельзя хранить кислородные баллоны.
• Осуществляя сварку водородом, горелку надо держать по направлению к противоположной стороне от источника питания. Если вы не в состоянии соблюсти это правило, то оградите источник посредством железного щита.
• Если во время работы вы делаете перерыв, то пламя горелки обязательно надо тушить.

Исходя из вышеописанного можно сделать вывод, что технология выполнения соединения металлов посредством водородной сварки идентична газовой. Однако, атомно водородная сварка значительно расширила спектр возможностей выполнения различных процессов. Если выполнять все условия эксплуатации, то в конечном результате можно получить качественный и прочный шов при полной безопасности и безвредности как для окружающей среды, так и для людей, выполняющих сварку.

svarkaed.ru

Водородно-кислородный сварочный | Домашний мастер

Аппарат для газовой резки и сварки различных материалов, включая тугоплавкие металлы, ни одному хозяйству, думается, не помешает. Тем более компактный и абсолютно безопасный в обращении. Но где такой достать? Да и не по карману многим его приобретение. А вот у сторонников малой механизации - любителей создавать всё своими руками такой аппарат наверняка имеется. Возможно, даже самодельный, выполненный по эскизам и с учётом рекомендаций, которые были опубликованы на страницах «Моделиста-конструктора» (№7 за 1980 г. и № 10 за 1985 г.).

О том, как смастерить усовершенствованный вариант малогабаритного, но достаточно мощного аппарата для газовой резки и сварки, работающего по принципу получения водородно-кислородной горючей смеси с помощью электролиза водного раствора щёлочи, рассказывает очередная публикация журнала.

Первая «водогорелка», способная резать и сваривать даже тугоплавкие металлы, у меня с 1985 года. Изготовил её (а сейчас наладил мелкосерийный выпуск аналогов для продажи) по материалам журнала «Моделист-конструктор». Теперь выношу на суд читателей свою последнюю разработку, в основе которой хотя и усовершенствованный (большее число рабочих пластин, модифицированные боковые платы и надёжный штуцер для выхода горючей газовой смеси), но действующий по тому же принципу электролизер.

Тем, кто впервые сталкивается с подобным устройством, нелишне, думается, в самых общих чертах пояснить (а остальным напомнить), в чем суть такого рода конструкций. А она достаточно проста.

Рис.1. Аппарат для резки и сварки, работающий на продуктах электролиза слабого щелочного раствора:

а - блок-схема, б - готовая самодельная конструкция; ё - блок питания выпрямленным напряжением электросети, 2 - электролизер, 3 - затвор жидкостный, 4 - горелка газовая, 5 - амперметр, 6 - ручка включения аппарата, 7 - ручка смены режима работы (скачкообразное изменение отдаваемой в нагрузку мощности), 8 - ручка управления потенциометрами, 9 - скоба хранения электрошнура в свёрнутом состоянии, 10 - корпус переносной деревянный, 11 - штепсельная вилка.

Рис.2. Электролизер («восьмидесятиячеистый» вариант):

1 - плата боковая (фанера, s12, 2 шт.), 2 щека прозрачная (оргстекло, s4, 2 шт.), 3 - пластина-электрод (жесть, s0,5; 81 шт.), 4 - кольцо разделительное герметизирующее (5-мм резина кислото- и щёлочеупорная, 82 шт.), 5 - втулка-изолятор (кембриковая трубка 6,2×1, L35, 12 шт.), 6 - шпилька М6 (4 шт.), 7 - гайка М6 со стопорной шайбой (8 шт.), 8 - трубка вывода горючей газовой смеси, 9 - раствор слабощелочной (2/3 внутреннего объёма электролизера), 10 - вывод контактный (медь рафинированная, 2 шт.), 11 - штуцер («нержавейка»), 12 - гайка накидная M10, 13 - шайба штуцера («нержавейка»), 14 - манжета (резина кислото- и щёлочеупорная), 15 - горловина заливная («нержавейка»), 16 - гайка накидная Ml8, 17 - шайба заливной горловины («нержавейка»), 18 - шайба герметизирующая (резина кислото- и щелочеупорная), 19 - крышка заливной горловины («нержавейка»), 20 - прокладка герметизирующая (резина кислото- и щёлочеупорная).

Между боковыми платами, соединёнными четырьмя шпильками, размещены металлические пластины-электроды, разделённые резиновыми кольцами. Внутренняя ячеистая полость такой батареи на 1/2…3/4 объёма заполнена слабым водным раствором щёлочи (КОН или NaOH). Приложенное к пластинам напряжение от источника постоянного тока вызывает разложение (электролиз) раствора, сопровождающееся обильным выделением водорода и кислорода. Эта смесь газов, пройдя через специальный жидкостный затвор (рис. 1а), поступает далее на горелку и, сгорая, позволяет получить столь необходимую для многих технологических процессов (например, резки и сварки металлов) высокую температуру - около 1800° С.

Производительность электролизера зависит от концентрации щёлочи в растворе и прочих факторов. А самое главное - от размеров и количества пластин-электродов, расстояния между ними, что, в свою очередь, определяется параметрами блока электропитания - мощностью и напряжением (из расчёта 2…3 В на гальванический промежуток между двумя расположенными рядом друг с другом пластинами).

Предлагаемые мною конструкции источника постоянного тока доступны для изготовления в условиях «домашней мастерской» и начинающему самодельщику. Они способны обеспечить надёжную работу даже «восьмидесятиячеистого» (пластин-электродов у такого - 81 шт.) электролизера, а тем более - «тридцатиячеистого». Вариант, принципиальная электрическая схема которого изображена на рис. 4, позволяет к тому же легко осуществлять регулировку мощности для оптимального согласования с нагрузкой: на первой ступени - 0…1,7 кВт, на второй (при включении SA1) - 1,7…3,4 кВт.

И пластины для электролизера предлагаются соответствующие - 150×150 мм. Изготавливаются они из кровельного железа толщиной 0,5 мм. Помимо газоотводного 12-мм отверстия в каждой пластине сверлится еще по четыре установочных (диаметром 2,5 мм), в которые при сборке продеваются вязальные или велосипедные спицы. Последние нужны для лучшего центрирования пластин и прокладок, а потому на окончательном этапе сборки из конструкции убираются.

Вообще-то пришлось немало поломать голову, прежде чем «водогорелка» стала удобной и надёжной, как лампа Эдисона: включил - заработала, выключил - работать перестала. Особенно хлопотным делом оказалась модернизация не самого электролизера, а подсоединяемого к нему на выходе жидкостного затвора. Но стоило отказаться от ставшего было шаблонным применения воды в качестве заслона от распространения пламени внутрь газообразующей батареи (по соединительной трубке) и обратиться к использованию… керосина, как все тут же пошло на лад.

Почему выбран именно керосин? Во-первых, потому, что в отличие от воды эта жидкость в присутствии щелочи не вспенивается. Во-вторых, как показала практика, при случайном попадании капель керосина в пламя горелки последнее не гаснет - наблюдается лишь небольшая вспышка. Наконец, в- третьих: будучи удобным «разделителем», керосин, находясь в затворе, оказывается безопасным в пожарном отношении.

Рис.3. Керосиновый затвор и принцип его действия (а - при работающем электролизере, б - в момент отключения аппарата):

1 - баллон (2 шт.), 2 - пробка (2 шт.), 3 - штуцер вводный, 4 - штуцер выводной, 5 - керосин, 6 - переходник (стальная труба).

По окончании работы, во время перерыва и т.п. горелка, естественно, гасится. В электролизере образуется вакуум, и керосин перетекает из правого бачка в левый (рис. 3). Потом - барбатация воздуха, после чего горелку можно хранить сколько угодно: в любой момент она готова к использованию. При её включении газ давит на керосин, который вновь перетекает в правый бачок. Затем начинается барбатация газа…

Соединительные трубки в аппарате - полихлорвиниловые. Лишь к самой горелке ведёт тонкий резиновый шланг. Так что после отключения питания достаточно эту «резину» перегнуть руками - и пламя, выдав напоследок легкий хлопок, потухнет.

Рис.4. Принципиальная электрическая схема блока электропитания.

И еще одна тонкость. Хотя блок питания (см. рис. 4) и способен обеспечить электроэнергией 3,4-киловаттную нагрузку, пользоваться столь большой мощностью в любительской практике случается очень редко. И чтобы «не гонять электронику» чуть ли не вхолостую (в однополупериодном режиме выпрямления, когда на выходе 0…1,7 кВт), нелишне иметь в распоряжении и другой источник питания электролизера - поменьше и попроще (рис. 5). По сути, это - двухполупериодный, известный многим самодельщикам регулируемый выпрямитель. Причём со связанными друг с другом (механически) «движками» 470-омных потенциометров. Конструктивно такую связь можно осуществить либо при помощи простейшей зубчатой передачи с двумя текстолитовыми шестернями, либо воспользоваться более сложным устройством типа верньера (в бытовом радиоприёмнике).

Рис.5. Вариант блока питания с использованием в схеме тиристоров и самодельного трансформатора.

Трансформатор в блоке питания самодельный. В качестве магнитопровода применён набор Ш16×32 из трансформаторной стали. Обмотки содержат: первичная - 2000 витков ПЭЛ-0,1; вторичная - 2×220 витков ПЭЛ-0,3.

Практика показывает: рассмотренный самодельный аппарат для газовой резки и сварки даже при самой напряжённой эксплуатации способен исправно служить весьма продолжительное время. Правда, раз в 10 лет требуется проводить основательное техобслуживание, в основном из-за электролизера. Пластины последнего, работая в агрессивной среде, покрываются окисью железа, которая начинает выступать в роли изолятора. Приходится пластины промывать с последующей зачисткой на наждачном круге. Более того, заменять четыре из них (у отрицательного полюса), разъеденных кислотными остатками, собирающимися вблизи «минуса».

Применение так называемых сливных отверстий (кроме заливного и газоотводного) также вряд ли можно считать оправданным, что и было учтено при разработке аппарата. Столь же необязательным является и ввод в схему аппарата бидонов для сбора накапливающейся сверхагрессивной щёлочи. К тому же эксплуатация «безбидонной» конструкции показывает, что этой «вредоносной жидкости» способно собраться за 10-летний период на дне керосинового затвора не более полстакана. Скопившуюся щёлочь удаляют (например, при техобслуживании), а в затвор заливают очередную порцию чистого керосина.

acule.ru

Самодельная водородная сварка

Самодельная водородная сварка

Как сделать сварочный аппарат своими руками в домашних условиях? В этом вам поможет эта статья. С помощью этого сварочного аппарата вы сможете резать и сваривать различные материалы в домашних условиях. Наверняка подобное устройство пригодится в хозяйстве домашнему мастеру. Горючим для этого сварочного аппарата является смесь водорода и кислорода.Источником тока может быть простое зарядное устройство, которым вы заряжаете аккумулятор вашего автомобиля. Данный сварочный аппарат обладает небольшой производительностью, поэтому его можно использовать для мелких работ, для небольших поделок. В качестве сосуда, в котором идет процесс электролиза, используется обычная стеклянная банка на 500 мл, закрытая крышкой из полиэтилена. В полиэтиленовой крышке проделываем три отверстия - 2 отверстия для подключения контактов электродов и одно отверстие для того, чтобы отводить газы, получаемые в процессе электролиза. Электроды изготавливаем из пластин примерно шириной 4 см из облуженой жести, либо нержавейки. Электроды изгибаем змейкой (4-6 колен). Полиэтиленовую крышку и выводы в ней тщательно герметизируем любым герметиком. Чтобы заполнить электролитом банки, берем обыкновенный шприц и закачиваем с его помощью рабочий раствор.

В качестве электролита используем едкий натр (гидроокись натрия 8-10%), растворенный в дистиллированной воде.

Гидрозатвором в аппарате является сосуд №2. Здесь осуществляется барботирование полученных при электролизе газов (кислород + водород), а также происходит обогащение газов парами спирта, когда они проходят через 60-70% его раствор в воде. Затем полученная смесь газов попадает в сосуд №3, в котором находится вода и который тоже является гидрозатвором. Два гидрозавтвора повысят безопасность работы сварочного аппарата, мешая попасть пламени в электролизер. Затвор №2 обязательно делаем из пластмассы (любая пластмассовая баночка). В качестве сопла, из которого выходит рабочая смесь газов, можно использовать обычную медицинскую иглу. Температуру пламени (порядка 2000-2500 градусов по Цельсию) можно варьировать с помощью изменения напряжения.

В качестве материала для штуцеров можно использовать стеклянные или пластмассовые трубки диаметром примерно 0.5 мм (можно от авторучек). Диаметр иглы порядка 0.6-0.8 мм

В результате электролиза происходит только расход воды, а щелочь практически не расходуется. Пополнять топливную смесь также можно с помощью шприца. Держатель-ручку для сопла делаем из дерева Внутрь в трубке шприца (до иглы) в точки А и Б помещаем тампоны из ваты, чтобы искра не попала в спиртовой раствор. Напряжение на электродах держим порядка 2-3 В. Повторю правила безопасности: 1. Установка тампонов из ваты в точках А и Б. 2. Затвор №2 (сосуд №3) делаем только из пластмассы. 3. Тщательно герметизируем сосуды.

Теперь вы знаете Как сделать сварочный аппарат своими руками.

zmot.at.ua

Водородная горелка своими руками

Водородная горелка, как и следует из названия, работает за счет тепла, выделяемого при сжигании водорода. Газовая смесь водорода и кислорода (HHO - две молекулы водорода и одна кислорода) называется у нас гремучим газом, а у «них» - газом Брауна. Водород в совокупности с кислородом обладает самой большой температурой горения среди газов - до 2800 °C. Однако водород крайне взрывоопасен. Как, в общем-то, любой газ, поставляемый в больших баллонах под высоким давлением.

Преимущество же водорода (или HHO газа) перед другими видами заключается в возможности получения его методом электролиза из обыкновенной воды! Причем для создания водородной горелки своими руками нам совершенно не нужно накапливать водород в какие-либо баллоны. Водородная электролизная горелка производит газ в необходимых для моментального сжигания количествах. Это значительно повышает безопасность газовой сварки или резки с применением водородной горелки на базе электролизного HHO генератора. Пользуясь такой водородной горелкой, мы полностью исключаем вероятность взрыва газа, ведь весь производимый газ тут же сгорает и не успевает накапливаться в объемах, необходимых для взрыва. Благодаря этому часто применяется водородная горелка и для ювелирных работ, потому как мастера ювелиры, создающие свое домашнее производство, вряд ли будут пользоваться дома газовыми баллонами, что, наверняка, даже не законно!

Я тоже решил построить водородную горелку своими руками на базе HHO генератора, в качестве которого выступает обычный электролизер. И ведь еще в школе я ставил опыты с электролизом, засовывая в банку с водой оголенные провода из розетки через выпрямительный диод. Сейчас я хочу повторить свои школьные опыты, только теперь в более крупном масштабе и более осознанно.

Что же нужно для постройки водородной горелки своими руками?

1. Лист нержавеющей стали
2. Пара болтов М6 х 150. Шайбы и гайки по вкусу.
3. Кусок прозрачной трубки. Например, подойдет водяной уровень из строительного магазина. Там шланг 10 метров стоит всего около 300 рублей.
4. Несколько штуцеров с «елочкой» внешним диаметром 8мм (как раз под шланг от водяного уровня).
5. Пластиковый контейнер 1,5 литра за 110 рублей из хозяйственного магазина (для герметичной упаковки пищевых продуктов).
6. Фильтр для проточной очистки воды маленький (для стиральной машинки).
7. Обратный клапан для воды.

Какая нужна нержавейка? В идеальном варианте марка на буржуйский манер должна быть AISI 316L, что соответствует нашей нержавеющей стали 03Х16Н15М3. Но я специально не заказывал нержавейку, а взял кусок, который удалось отыскать в сарае. Купить целый лист довольно накладно: при толщине в 2мм на него уйдет около 5000 рублей, да еще нужно как-то его доставить, а размеры у него метр на два! У меня нашелся кусочек около 50 х 50 см.

Почему, собственно, нержавейка? Дело в том, что обычная сталь подвергается коррозии в воде. Кроме того, для достижения максимального эффекта мы будем использовать не воду, а щелочь, а это уже агрессивная среда. Кроме того, мы будем пропускать через наш электролит электрический ток. Поэтому обычные металлические пластины долго в таких условиях не проживут.

Я разметил свой листик, и получил 16 примерно квадратных пластин из нержавеющей стали для постройки своей водородной горелки своими руками. Пилил как обычно - болгаркой. Обратите внимание на форму пластины - с одной стороны у нее спилен уголок. Это нужно для того, чтобы в дальнейшем особым образом скрепить пластины между собой.

С противоположной стороны от среза сверлим отверстие под болт М6, которым мы будем скреплять пластины между собой. Отверстия в нижней части пластины мне оказались не нужны. Дело в том, что я просверлил их на всякий случай, если вдруг задумаю делать сухой электролизер. Но его конструкция несколько сложнее, да и площадь пластин в нем используется крайне неэффективно. В общем, у меня и так пластин мало, поэтому я хочу использовать их по максимуму, поэтому выбрал вариант «мокрого» электролизера для HHO генератора. В этом случае пластины целиком погружаются в электролит, и в процессе генерации газа Брауна (HHO или гремучего газа) участвует вся площадь пластины из нержавейки.

Суть водородного генератора, который лежит в основе горелки, заключается в том, что при прохождении постоянного электрического тока через электролит от одной пластины к другой, вода (которая содержится в электролите) разлагается на составляющие компоненты: водород и кислород. Значит нам нужно иметь две пластины: положительную и отрицательную (анод и катод).

Чем больше площадь пластин, тем больше площадь воздействия на электролит, тем больший ток пройдет через воду и тем больше HHO газа у нас образуется. Поэтому на анод и катод мы повесим сразу несколько пластин. В моем случае получилось по 8 пластин на анод и катод.

Для изоляции пластин разной полярности между собой я использовал кусочки той же трубки от водяного уровня.

На самом деле существует множество вариантов включения, и этот не самый оптимальный. Он является просто более простым с точки зрения изготовления и крепления пластин на электродах. Как видно из фотографии, у меня пластины просто чередуются +-+-+-+- и т.д. Такая схема включения рассчитана на малое питающее напряжение и очень большой ток для получения достаточного количества газа для создания водородной горелки своими руками.

Или делаем вот такой Электролизер принцеп одинаковый на нем может даже ездить авто но про это позже

Добавляем сайт в закладки или лайкаем на соц сети чтобы не пропустить что то новое.