Электрооборудование, свет, освещение. Водород своими руками
Водородная сварка своими руками | Строительный портал
Водородное пламя можно использовать в качестве альтернативы ацетиленовому при проведении резки, пайки и сварки. В отличие от официальных методов, водородная сварка является практически безвредной. Это обусловлено паром, который является продуктом горения в этом процессе. Если вы владеете навыками газовой сварки, то довольно быстро сможете научиться и водородной. Если нет - потребуется чуть больше времени, но результат будет того стоить. В этой статье мы вам расскажем о том, как можно выполнить водородную сварку своими руками.
Содержание:
- Особенности водородной сварки
- Варианты использования водородных приборов
- Водородная сварка в домашних условиях
- Требования безопасности при водородной сварке
Особенности водородной сварки
Газовая сварка используется уже на протяжении ста лет. В качестве основного горючего газа используется ацетилен. Результаты проведенных исследований показали, что использование водорода вместо ацетилена является более продуктивным. При сварке материалов получается такое же производство и качество сварного шва. Единственная трудность состоит в том, что ацетиленовое пламя восстанавливает железо, а водородное - окисляет его.
Водородная сварка является одним из видов газопламенной обработки, которая происходит с использованием кислорода и смеси горючего газа. При задействовании водорода в качестве горючего газа сварочная ванна покрывается большим слоем шлака, а шов получается тонким и пористым. Но эту проблему удалось решить. Органические вещества имеют свойство связывать кислород, поэтому было принято решение об их применении. Стали использоваться углеводороды, которые имеют 30-80° температуры кипения. Это гексан, толуол, бензин, гептан, бензол. Для сварки необходимо минимальное количество.
Когда технологические вопросы были удачно решены, возникло еще одно затруднение. Отсутствовал эффективный источник кислорода. Водородные баллоны являются источником повышенной опасности, поэтому их использование нерентабельно. Большая концентрация сжиженного водорода может вызвать головокружение, удушье и сильное обморожение. Но основной опасностью водородного пламени является его невидимость при дневном свете.
Днем водородное пламя можно определить путем использования специальных датчиков. Эту проблему удалось решить посредством расположения воды на водород и кислород под воздействием электричества. Электролизеры - это приборы, которые при помощи электрической энергии могут получать водород и кислород одновременно.
Стоит отметить, что водород, подходящий для сварки различных изделий из железа и малоуглеродистых сталей, является абсолютно непригодным для сварки нержавеющих сталей. Это происходит из-за его растворения в расплавленном никеле. При отвердевании металла он выделяется обратно, образовывая трещины и поры. Кислородно-водородная сварка также непригодна для меди. Но ее преимущество заключается в том, что атмосфера водорода защищает свариваемую поверхность от окисления.
Ацетиленовые генераторы и баллоны необходимы для использования в полевых условиях, когда рядом нет источников электроэнергии. Но в других случаях массивное газосварочное оборудование могут заменить легкие и удобные водородные аппараты.
Варианты использования водородных приборов
Сварочный водородный аппарат работает от трехфазной и бытовой электросети, имеют разную мощность. Прибором можно пользоваться в ручном и автоматическом режиме. В стандартную ацетиленовую горелку по шлангу подается состав водорода и кислорода, при этом температуру чистого пламени можно отрегулировать от 600 до 2600 градусов.
Сварочные водородные аппараты очень легки в эксплуатации. Их не нужно часто перезаряжать, да и трудоемкость является небольшой. Как правило, они входят в рабочий режим всего за пару минут, что зависит от требуемого расходования газа и температуры помещения. При оборудовании небольших размеров аппарат может быть очень мощным.
Водородная сварка является очень экологической, в отличие от ацетилена, работа с которым загрязняет среду токсичными веществами. В водородных приборах единственным продуктом горения является полностью безвредный пар. Кроме этого, при работе и хранении эти приборы полностью безопасны. Но не стоит пренебрегать защитной одеждой - рукавицами, плотной робой и очками для газовой сварки.
Такие аппараты решают практически все задачи, которые ставятся перед пламенной обработкой материалов. При помощи этих приборов можно осуществлять сварку, пайку, порошковое напыление, ручную и машинную кислородную резку, наплавку, термоупрочнение, порошковую наплавку. Существуют различные режимы работы, которые предоставляют возможность выполнять большой спектр работ - от сварки минимальной толщины до резки толстых стальных листов. Даже небольшие переносные аппараты с незначительной мощностью могут варить и резать листы черного и цветного металла до двух миллиметров толщины.
Аппараты водородной сварки пользуются большой популярностью среди ювелиров, стоматологов и специалистов по ремонту холодильников. Модели с большей мощностью позволяют сваривать материал до трех миллиметров толщины. Они очень популярны на станциях обслуживания техники, поскольку в этих местах запрещено использовать опасные баллоны с кислородом и пропаном.
Сварочные водородные аппараты могут использоваться во время кузовных работ, при ремонте батарей, блоков двигателей и ступиц. Когда предельный уровень давления и электролита достигается, встроенная контрольная система сама подает сигнал. В этом случае аппарат автоматически отключается от источника питания. Благодаря соблюдению таких мер безопасности, обеспечивается хорошая пожарная и взрывобезопасность.
Для сотрудников аварийных компаний, были разработаны специальные варианты, которые сваривают трубы с толщиной стенки до пяти миллиметров. Такие приборы можно использовать для заварки зон с браками чугунного и цветного литья, машинной и ручной резки металлов до тридцати миллиметров толщиной стенки. Эти способы сварки осуществляют с питанием подогревающего пламя резака от прибора и подачей кислорода из баллона.
Благодаря такой технологии получается очень чистый рез, в сравнении с ацетиленом и пропаном. Также отсутствуют выбросы оксида азота и граты, металл не насыщается углеродом и закаливается. Такие сварочные аппараты часто используются в колодцах, тоннелях и метрополитенах, поскольку там также запрещено использование пропана и ацетилена. Есть виды, которые предоставляют возможность проводить водородную сварку при минусовых температурах.
Водородная сварка в домашних условиях
Водородный сварочный прибор пригодится каждому домашнему умельцу. Водородные аппараты стоят довольно дорого. К тому же купленные приборы очень тяжело использовать для работы с небольшими деталями. Вы можете изготовить подобный сварочный аппарат у себя дома. Все узлы можно собрать из обычных материалов. Давайте рассмотрим, как это правильно делается.
Водородная смесь получается благодаря электролизу водного раствора щелочи - едкого натра. Источник тока можно сделать из выпрямителя для зарядки аккумуляторных батарей от автомобиля. Для домашнего использования будет достаточно небольшой производительности, поэтому конструкцию можно упростить.
Электролиз происходит в сосуде, поэтому для водопроводной сварки в домашних условиях можно использовать стеклянную банку с полиэтиленовой крышкой в 0,5 литров. В крышке необходимо проделать точки для выводов контактных пластин электродов и для втулки трубки отвода получаемых газов. После этого следует герметизировать все выводы и саму крышку, подойдет обычный клей «Момент». Стоит отметить, что изогнутые змейкой электроды, являются пластинами шириной в 4 сантиметра из нержавеющей стали.
Через штуцер отвода газов необходимо заполнить банку электролитом (8-10% смесь гидроокиси натрия в очищенной воде) при помощи шприца в 50 мл. Функцию гидродозатора выполняет второй сосуд, в котором получается барботирование полученных газов и насыщение их парами горючих веществ при прохождении через 60-70% их раствора в воде.
Эта смесь должна поступать в третью емкость с водой, которая является затвором для выхода газов. Безопасность работы повышает задействование двух засовов, которые последовательно расположены и исключают проскок пламени от аппарата в электролизер. Для большей безопасности, вы можете сделать второй затвор из пластмассы.
Газ с кислородом, водородом и парами горючих веществ выходит через медицинскую иголку. Пламя может достигать температуры 2500 градусов, но ее можно регулировать путем изменения подаваемого напряжения. Следите, чтобы процесс горение был стойким. Если вы поменяете напряжение на электродах, измениться и сила тока, которая влияет на дозу выделяемого газа.
Вы можете легко проверить это при помощи расчетов с использованием известной формулы Фарадея. Для втулок можно задействовать трубки от гелиевых ручек, капельниц и т.д., как показано на видео о водородной сварке. Помните, что диаметр иглы сварочного аппарата должен быть от 0,6 до 0, 8 миллиметра, а для третьего сосуда необходимо использовать пластмассовую баночку. Получившуюся конструкцию необходимо уложить в корпус, подходящий по размеру.
При электролизе расходуется вода, а количество щелочи остается таким же. Щелочь распадается на ионы и повышает электропроводность раствора. Вы можете пополнять топливную смесь при помощи обычного медицинского шприца с иглой. Для держателя иглы можно использовать деревянную ручку для инструментов, в которой также просверливается точка по диаметру трубки. Обязательно поместите ватные тампоны внутри трубки шприца, на ее основании и конце. Такая мера предосторожности предотвратит проскок пламени по трубке в сосуд со спиртовым составом.
Выпрямитель вы можете собрать самостоятельно на диодах, путем их соединения по полупериодной схеме. Вы можете задействовать любой подходящий трансформатор с мощностью не менее 180 Вт. Отлично подойдет трансформатор от старых советских телевизоров. Необходимо удалить вторичные обмотки и намотать новые при помощи толстого медного обмоточного провода в 4 миллиметра. Желательно сделать отводы для регулирования выходного напряжения, которые обеспечивают работу электролизера под нагрузкой. Хорошее напряжение на электродах следует регулировать в пределах 3В, ведь в приборе находится всего один гальванический промежуток.
Температура пламени зависит от смеси топливного состава. Вы можете использовать ацетон или этиловый спирт. В случае с ацетоном нельзя ставить втулки из трубок от гелиевых ручек, поскольку они растворятся в нем. Если количество спирта в смеси выходящих газов уменьшено и преобладает кислород, пламя может погаснуть. При сборке аппарата для самодельной водородной сварки помните обо всех вышеперечисленных правилах, особенно о ватных тампонах и третьем сосуде из пластмассы. Помните, что качественно собранное и герметичное устройство, будет работать очень долго при правильной эксплуатации.
Требования безопасности при водородной сварке
Водородная сварка может быть очень опасной. Могут возникать несчастные случаи из-за взрыва смесей, воспламенения кислородных редукторов, обратных ударов пламени. Вы должны тщательно ознакомиться с техникой безопасности, прежде чем заниматься водородной сваркой. Здесь мы приведем основные правила.
- Газовую сварку запрещается проводить слишком близко от воспламеняющихся и огнеопасных веществ. Если вы проводите сварку в помещениях, котлах или закрытых тесных помещениях, делайте постоянные перерывы и выходите на свежий воздух. В закрытых и полузакрытых помещениях вредные газы необходимо удалять при помощи местных отсосов. Если вы производите сварку в резервуарах, за процессом должен наблюдать второй человек, находящийся снаружи.
- Во время сварки и резки следует обязательно использовать специальные защитные очки. В противном случае яркие лучи могут негативно повлиять на сетчатку и кровеносную оболочку глаз, вплоть до катаракты и наступления слепоты. Брызги металла и шлака также представляют большую опасность для открытых глаз.
- При использовании газовых баллонов лучше переносить их на носилках или на тележке, с обязательным использованием защитного колпака. Обычные способы транспортировки являются небезопасными. При перевозке газовые баллоны не должны касаться друг друга и падать. В зоне резки или сварки металла запрещается хранить кислородные баллоны. Перемещение на небольшие расстояния осуществляется переворачиваем с небольшим наклоном. Если в баллоне возникнет смесь кислорода и горючего газа (когда давление кислорода в баллоне ниже рабочего давления регулятора), может случиться взрыв. Поэтому следует применять редукторы с исправными манометрами.
- Во время сварки необходимо направить пламя горелки в сторону, которая находится с другой стороны от источника питания. Если вы не можете выполнить это условие, оградите источник при помощи железного щита. При работе газопроводящие рукава должны быть рядом со сварщиком. Во время перерыва следует обязательно тушить пламя горелки.
- Если сварочных постов больше десяти, газообеспечение должно идти по проводам ацетиленовых станций. Ацетиленовый генератор следует устанавливать в помещении с вентилятором и температурой не ниже пяти градусов. Следите, чтобы водный засов был наполнен до необходимого уровня. При неисправном или отключенном водном затворе работать запрещено.
Технология газовой сварки с применением водорода является такой же, как и у газовой сварки. Отличие заключается лишь в применении водородной смеси. Перед тем, как сделать водородную сварку самостоятельно, перечитайте ещё раз вышеописанные правила и советы. Мы надеемся, что наша информация поможет вам сделать качественный прибор и понять технологию процесса.
strport.ru
Водородная сварка своими руками
Газовая сварка позволяет аккуратно накладывать швы на тонкий металл. Смена сопла с разным диаметром выходного отверстия дает возможность производить работы как на трубах, так и на узких элементах. Но у пропан-ацетиленового пламени есть предел — существуют ограничения по использованию баллонов в замкнутом пространстве под землей в тоннелях. Еще обычным пламенем не получится припаять сильно мелкие детали ювелирных украшений. Поэтому применяется водородная сварка. Метод аналогичен с ацетиленовым пламенем, и его легко освоить. Для реализации используется несложное оборудование. Возможна водородная сварка своими руками, что пригодится для ремонтных работ на дому или в небольших мастерских.
Суть и особенности
Газовая сварка происходит за счет горения газообразного вещества. Чаще всего применяют ацетилен в баллонах или из генератора, где карбид окисляется водой. Там, где требуется меньшая температура пламени на тонких изделиях, или в случае проведения работ по резке металла, используется газ пропан. Он подается по шлангам в трубку горелки и воспламеняется от поджига спичкой.
По второй шланге из соседнего баллона в смесительную камеру подается кислород. Он не горюч, но поддерживает пламя первого газообразного вещества. За счет высокого давления, можно разгонять температуру огня до 3000 градусов. Им можно выполнять сварку или резку. В качестве побочного действия в воздух выделяются продукты горения смеси.
По такому же принципу функционирует и водородная сварка, только вместо ацетилена по каналам горелки движется водород. Его опасно использовать в баллонах, ввиду легкой взрываемости большого объема газа. Утечка водорода и скопление в низине может привести к удушью и сильному головокружению. Поэтому его производят на месте сварки в специальной емкости. Для этого применяют углеводороды:
- гексан;
- бензол;
- толуол;
- гептан;
- бензин.
Проведение тока по этим жидкостям между двумя электродами дает достаточно водорода для сварки и резки, и безопасно в закрытых помещениях. Электролизный процесс позволяет уменьшить количество шлака в сварочной ванне, которого возникает очень много из-за чистого водорода в баллонах. В результате шов получается плотным, без сильных пор. Для толстых металлов используются горелки с дополнительной подачей кислорода. В сварке мелких элементов достаточно только того, что получено в электролизере. Электрический разряд разделяет жидкость и содействует выработке как водорода, так и кислорода в виде пара. Им, в зажженном состоянии, и осуществляются работы.
Применение метода
Сварка водородом широко применяется в сложных условиях. Это могут быть тоннели метро, шахты, глубокие монтажные колодцы и коллекторы. Доставка баллонов в такие места либо невозможна, либо это чревато утечкой и взрывом. Сварочный метод с использованием электролиза позволяет безопасно проводить подобные работы. Горящим веществом является пар, абсолютно безвредный для человека и окружающей среды.
Смена сопла на меньший диаметр, вплоть до иголки, делает возможным ювелирные работы, такие как:
- пайка шва золотых колец;
- ремонт цепочек;
- создание крепежных элементов для инкрустирования.
Этот вид пламени применяется в стоматологическом деле, для пайки металлических протезов. На производстве им обрабатывают стеклянные изделия. Больше всего водородная сварка подходит для углеродистой стали и дорогих металлов. Хорошо выполняется резка материалов как большой толщины на мощных моделях, так и тоненьких пластин игольчатыми соплами.
Преимущества водородной сварки
Сварка водородом завоевала широкое применение в определенных кругах благодаря следующим особенностям:
- аккуратные тонкие швы;
- возможность вести сварку и пайку на ювелирных украшениях;
- отсутствие вреда для органов дыхания человека;
- легкое небольшое оборудование, удобное для транспортировки;
- возможность вести работы в замкнутом пространстве, где запрещены другие технологии по сварке;
- пламя хорошо воздействует на все виды углеродистой стали и драгоценные металлы;
- для продолжительной работы не требуется частой перезарядки;
- возможность осуществлять резку материалов;
- подобный аппарат легко собрать своими руками.
Водородная сварка, несмотря на столько преимуществ, имеет и несколько минусов. Маленькие горелки и узкие сопла способны работать только на тонких деталях. Чтобы вести сварку на толстых изделиях требуются мощные аппараты, с дополнительной подачей кислорода. При сваривании меди швы характеризуются многочисленными порами. Этот же дефект проявляется на легированных сталях. Пламя от чистого водорода трудно разглядеть невооруженным глазом.
Создание водородной сварки своими руками
Чтобы производить мелкие сварочные работы водород-кислородным пламенем в домашних условиях потребуется смастерить небольшой аппарат по расщеплению жидкости и добыче этих газов. Свой электролизер можно сделать по разным схемам сложности. Самая простая состоит из двух емкостей и источника тока.
Основная емкость
Первая тара должна быть хорошо герметизирована. Она заполняется раствором едкого натра. Это гидроксид, который больше известен как щелочь. Соотношение с дистиллированной водой составляет 1/10. Именно этого будет достаточно для расщепления и получения газов, позволяющих полноценно вести сварку и пайку.
Емкость необходимо снабдить электродами, которые будут погружены в жидкость и, находясь под напряжением, запускать процесс добычи газа. Электродами могут быть пластины из нержавейки, шириной в 40 мм и толщиной 2-3 мм. Потребуется сделать наборную конструкцию, которая позволит одновременно задействовать весь объем жидкости в таре. Для этого ряд пластин, просверливается по верхнему и нижнему краю и соединяется длинными шпильками на диэлектриках. На сборном блоке делается три клеммы: два минуса по краям и один плюс по центру.
Верх каждой из трех клемм загибается под 90 градусов и болтом крепится к крышке емкости. С другой стороны на эти болты будут накидываться клеммы от источника тока. В нижней части тары проделывается отверстие и монтируется штуцер, обжимаемый гайками и резиновыми прокладками с каждой части стенки. В него вставляется трубка для подпитки электролита. В крышку емкости врезается второй штуцер на аналогичном креплении, по трубке которого будет отток пены и газа в обменную камеру. Когда основная емкость готова, происходит закрытие крышки, чтобы при вспенивании жидкость не брызгала.
Источник тока для водородной сварки
Источником тока может быть простой аккумулятор на 12 V. Но это не позволит регулировать силу пламени, ведь выработка водорода и кислорода будут производиться на одинаковом уровне. Для сварки и резки на постоянной толщине металла этого хватит, а вот на тонких элементах потребуется регулировка. Поэтому лучше воспользоваться зарядным устройством для машинных аккумуляторов, настроив его на 3 V. Это даст возможность варить тонкие пластины и ювелирные украшения.
Запитывать его можно от бытовой сети в 220V. Для работы с толстыми сталями потребуется трехфазная сеть и более мощное зарядное устройство. Но в небольшой мастерской можно обойтись и аккумуляторами меньших значений тока.
Обменная камера
Чтобы отбирать выработанный газ и подавать его в горелку, используется вторая емкость. В ней вырезается четыре отверстия:
- Верхняя горловина для заливки и дозаправки жидкости.
- Нижний штуцер для подачи электролита в основную емкость.
- Верхний штуцер для принятия пены, газа, и остатков электролита.
- Штуцер на крышке для подачи водорода и кислорода на горелку.
После сборки всех трубок и крышек, конструкцию необходимо загерметизировать, чтобы жидкость и пары газа не просачивались наружу. Это достигается путем хороших прокладок под штуцеры и клея «Момент», которым заливается крышка основной камеры. Используемые материалы должны быть устойчивы к щелочной среде.
Изготовление горелки
Чтобы осуществлять сварку и пайку водородом потребуется резиновый шланг по которому смесь паров будет поступать на рабочий элемент в руках сварщика. Последним может послужить обычная иголка от капельницы, имеющая более толстые стенки. Край шланги насаживается на пластиковый стержень основания иглы и затягивается хомутом. Второй хомут устанавливается на штуцер с обменной камерой.
Когда все коммуникации собраны, можно приступать к испытанию аппарата. На клеммы накидываются контакты от источника тока и подается напряжение. Электролиз начинается очень быстро и уже через пару минут можно пытаться поджигать пламя на конце иглы. Чтобы регулировать силу горения уменьшают либо увеличивают напряжение на аппарате. Водородное пламя отличается длинной структурой факела и необходимо приловчиться подносить его к изделию не обжигая окружающие детали.
Сварка водородом служит хорошей альтернативой пропану и кислороду, позволяя выполнять ювелирные работы с аккуратной пайкой. Резкой можно создавать разнообразные узоры на металле. А экологическая чистота делает этот метод безопасным в замкнутых помещениях без вентиляции.
Поделись с друзьями
0
0
2
1
svarkalegko.com
аппарат для газовой резки и сварки
Водородная горелка своими руками — это вполне посильная задача для опытного мастера и новичка, вооруженного подробными рекомендациями о ее самостоятельном изготовлении. Этот прибор работает благодаря выделяемому водорода теплу. Смесь водорода с кислородом — это газ с наибольшей возможной температурой горения — 2800°С. Его называют гремучим или газом Брауна. Однако при работе с этой смесью необходимо быть осторожным, так как она очень взрывоопасна.
Схема генератора с водородной горелкой.
Водород обладает определенными преимуществами перед другими горючими газами. Например, его можно получить путем электролиза непосредственно из воды. Самостоятельно изготовленная водородная горелка не требует использования водорода в баллонах. Электролизная горелка способна сама поставлять газ в необходимых количествах. Благодаря этому водородная сварка является очень экономичным и наиболее безопасным способом.
Самодельный сварочный аппарат с водородной горелкой можно сделать на основе электролизного генератора. Вероятность взрыва газа с использованием такого оборудования полностью исключается, так как весь газ сразу же пускается на сварку и не накапливается в достаточном для взрыва количестве.
Что потребуется для изготовления горелки?
Электрическая схема водородной горелки.
Перед началом работ рекомендуется подготовить все необходимо для изготовления прибора.
Чтобы сделать водородную горелку, нужно запастись таким материалами:
- листовая нержавеющая сталь;
- 2 болта М6х150 с гайками и шайбами;
- прозрачная трубка, например, такая, как в водяном уровне;
- штуцеры с внешним диаметром соответствующим шланге;
- герметичный пластиковый контейнер объемом 1,5 литра;
- маленький фильтр для очистки приточной воды;
- обратный водный клапан.
К выбору нержавейки необходимо подходить ответственно. Желательно выбирать марку импортной стали AISI 316L или отечественный аналог — 03Х16Н15М3. Однако если есть небольшой кусочек нержавеющей стали 50х50 см толщиной 2 мм, то приобретать целый лист нет необходимости.
Использовать нужно именно нержавейку, так как она не подвергается коррозии в воде в отличие от обычной стали.
Кроме того, водородная сварка будет более эффективной, если использовать щелочь, а не простую воду. Щелочная среда является агрессивной, поэтому использовать обычную сталь недопустимо.
Вернуться к оглавлению
Особенности изготовления
Нержавейку нужно распилить на небольшие пластинки. Из куска 50х50 см получится 16 пластинок по форме приближенных к квадрату. Распилить металл можно болгаркой, один из углов каждой пластины необходимо спилить, чтобы в дальнейшем можно было соединить их между собой.
На противолежащей срезу стороне нужно просверлить отверстия для крепежных болтов, чтобы потом соединить элементы. Работа приспособления будет основываться на том, что постоянный ток, проходя через раствор электролита последовательно от пластины к пластине, будет расщеплять воду на кислород и водород. Для обеспечения этого процесса необходимо создать пластины с противоположными зарядами: положительным и отрицательным.
Для наибольшей эффективности работы прибора необходимо, чтобы площадь пластин была максимальной. Это обеспечит максимальную площадь воздействия на раствор, через воду пройдет максимальный ток, благодаря чему образуется наибольшее возможное количество газа. Чтобы добиться желаемого результата, необходимо обеспечить положительный и отрицательный заряд наибольшему возможному количеству пластин. При 16 пластинах на анод и катод приходится по 8 элементов.
Пластины разной полярности необходимо изолировать друг от друга. Для этого можно использовать кусочки прозрачной трубы.
Таким образом, при помощи самодельного водородного генератора и горелки можно осуществлять безопасную сварку металлов.
expertsvarki.ru
