Электролизная сварка своими руками

Аппарат для газовой резки и сварки своими руками

В конструкции данного аппарата большее число рабочих пластин, модифицированные боковые платы и надежный 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.

Между боковыми платами, соединенными четырьмя шпильками, размещены металлические пластины-электроды, разделенные резиновыми кольцами. Внутренняя ячеистая полость такой батареи на 1/2. 3/4 объема заполнена слабым водным раствором щелочи (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.

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

а – блок-схема, б – готовая самодельная конструкция:
1 – 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 свернутом состоянии, 10 – корпус переносной деревянный, 11 – штепсельная вилка.

Производительность электролизера зависит от концентрации щелочи 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 расчета 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 надежную 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.

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 щелочеупорная, 82 шт.), 5 – втулка-изолятор (кембриковая трубка 6,2×1, L35, 12 шт.), 6 – шпилька Мб (4 шт.), 7 – гайка Мб со стопорной шайбой (8 шт.), 8 – трубка вывода горючей газовой смеси, 9 – раствор слабощелочной (2/3 внутреннего объема электролизера), 10 – вывод контактный (медь рафинированная, 2 шт.), 11 – штуцер («нержавейка»), 12 – гайка накидная М10, 13 – шайба штуцера («нержавейка»), 14 – манжета (резина кислото- и щелочеупорная), 15 – горловина заливная («нержавейка»), 16 – гайка накидная M18, 17 – шайба заливной горловины («нержавейка»), 18 – шайба герметизирующая (резина кислото- и щелочеупорная), 19 – крышка заливной горловины («нержавейка»), 20 – прокладка герметизирующая (резина кислото- и щелочеупорная).

Вообще-то пришлось немало поломать голову, прежде чем «водогорелка» стала удобной и надежной, 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.

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 ее включении газ давит на керосин, который вновь перетекает в правый бачок. Затем начинается барбатация газа.

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).

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

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).

Рис.4. Принципиальная электрическая схема блока электропитания.

По сути, это – двух-полупериодный, известный многим самодельщикам регулируемый выпрямитель. Причем 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 радиоприемнике).

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

Трансформатор в блоке питания самодельный. В качестве магнито-провода применен 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 напряженной 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».

Поэтому рекомендуется в электролизер заливать только дистиллированную воду, а щелочной раствор использовать наименее загрязненный солями (недопустимо присутствие следов химических соединений серной и соляной кислот).

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 щелочи. 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 щелочь удаляют (например, при техобслуживании), а в затвор заливают очередную порцию чистого керосина.

Как сделать водородную горелку своими руками?

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.

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.

Что такое водородная сварка

Альтернативой газовым горелкам, работающим на ацетилене, стала водородная сварка. Она применяется для соединения различных материалов, не только металлов. Компактные установки используются в стоматологии, ювелирном деле, мастерских по ремонту автотехники. При желании можно сделать установку, генерирующую газовую смесь, своими руками. Водородная сварка используется в быту и на производстве.

Сущность водородной сварки

Сварка водородом основана на способности Н2 сгорать с большим выделением тепла. Для пламени необходима газовая смесь с большим содержанием водорода. Кислород связывается воспламеняющимися органическими жидкостями, их требуется немного. Водородное пламя не видно в дневное время суток, в аппаратах используют специальные датчики, контролирующие подачу газа.

Для генерации водородной смеси используют электролизеры. Вода распадается на составные молекулы под действием электрического тока. Получается горючая газовая смесь с необходимым соотношением водорода и кислорода.

Среди промышленного оборудования внимания заслуживают отечественные сварочные аппараты серии «Лига». Они работают от стандартной сети 220 В, заправляются дистиллированной водой, она используется в качестве среды для электролиза. Под воздействием тока молекулы распадаются на кислород и водород. Смесь газов поступает в охладитель-обогатитель, где конденсируется избыточная влага. С газовой смеси добавляют горючие жидкости:

  • бензол;
  • спирт;
  • бензин;
  • толуол;
  • другие углеводородные композиции.

Как и при других огневых работах, при сварке электролизером нужно соблюдать технику безопасности.

Преимущества и недостатки

Водородная технология в сравнении с другими видами термического соединения металлов выигрывает по многим позициям:

  • эффективности;
  • безопасности;
  • экологичности.

Компактные аппараты удобны для соединения многих материалов:

  • углеродистых, низколегированных и сталей;
  • стекла;
  • литейного чугуна;
  • некоторых цветных сплавов;
  • стекла;
  • керамики;
  • композитных материалов.

Сварочный процесс не связан с частой зарядкой оборудования, экономится много времени. На генерацию газа уходит не более 5 минут. При небольших габаритах у аппаратов большая рабочая мощность. В отличие от ацетиленовой сварки водородная не загрязняет атмосферу продуктами горения, парами азота. Оборудование отличается пожаробезопасностью, у конструкции риски возгорания, взрывов минимальные. В процессе работы швы не окисляются.

Несколько слов о недостатках водородных аппаратов:

  • область применения ограничена размерами сопла, маленькой горелкой сваривают только тонкостенные детали;
  • при работе с некоторыми цветными металлами не избежать пористости, прочность соединения снижается;
  • пламя сложно регулировать «на глазок», факел невидим невооруженным глазом.

Применение водородного сварочного аппарата

Используя аппараты атомно-водородной сварки, производят:

  • пайку металла;
  • сварку стальных заготовок любого размера;
  • порошковое защитное напыление;
  • кислородную резку проката;
  • наплавку деталей.

Водородная сварка применяется не только при строительных работах, благодаря компактности, аппараты используют:

  • мастера по ремонту холодильного оборудования, радиаторов;
  • стоматологи;
  • ювелиры;
  • радиолюбители;
  • мастерские, занимающиеся кузовным ремонтом автотехники.

Диапазон использования аппаратов обширен. Используя возможности атомно-водородной сварки, ремонтируют чугунные изделия (металл характеризуется высокой текучестью). Единственное ограничение использования электролизеров – высокая экзотермия. Это фактор повышено риска, при сварке водородом используют охлаждающие системы.

Как сделать водородную сварку своими руками

Небольшой аппарат для водородной сварки своими руками сделать несложно. Чертеж можно найти на сайтах, все необходимое – в хозяйственном магазине.

  1. Емкость для раствора щелочи, водород высвобождается при диссоциации. Используют стеклянную тару – банку объемом 0,5 л. В капроновой крышке делают два отверстия для проводов, идущих к электродам. Для герметизации конструкции используют клей «Момент», необходимо ограничить доступ кислорода к жидкости.
  2. Электроды делают из полосок нержавеющего проката, рекомендуемая высота – 4 см. Пластинки скрепляют диэлектрическими шпильками на большом удалении друг от друга, чтобы использовать весь объем жидкости. Клеммы фиксируют болтами так, чтобы по краям были минусы, в центре – плюс. К ним будет подводиться ток.
  3. Отводной штуцер для выхода газа делается из гибкой трубки, через нее с помощью шприца закачивается 10% раствор NaOH. Щелочь разводят в дистиллированной воде. В рабочем состоянии самодельный электролизер нагревается до +80°С.
  4. Гидрозатвором служит другая емкость, заполненная водой на 1/3 объема. В нее помещают конец отводного штуцера.
  5. Рабочее сопло, из которого выходит горючая смесь газов, должно быть металлическим. Умельцы используют медицинские иглы.
  6. Источник постоянного тока – аккумулятор напряжением до 12 В или выпрямитель. Выработка газов зависит от силы тока. Меняя показатели, регулируют мощность пламени. Для сварки тонкостенных заготовок достаточно напряжения 3 вольта.

Электролиз начинается при замыкании электроцепи, через 2–3 минуты струя, выходящая из сопла, загорается. Можно приступать к работе.

Техника безопасности при сварке водородом

Промышленные аппараты для водородной и атомно-водородной сварки оснащают системой автоматического отключения. При повышенном давлении газовой смеси подача тока прекращается автоматически, без участия сварщика. Как и при других огневых работах, при сварке электролизером нужно соблюдать технику безопасности.

  1. Газовая горелка располагается на удалении от воспламеняющихся и огнеопасных веществ. Во время работы сопло держат в противоположной стороне от источника питания. Пользуются ограждающими экранами.
  2. Закрытое помещение необходимо периодически проветривать.
  3. Пламя негативно влияет на сетчатку и глазное яблоко. При водородной сварке рекомендуется пользоваться затемненными очками.
  4. На газовые баллоны при перевозке надевают защитный колпак, устанавливают металлические резервуары в решетчатые подставки, чтобы во время движения транспорта баллоны не соприкасались друг с другом и не падали.
  5. На сварочном участке не хранят кислород, в минуты отдыха выключают сварочное оборудование.

При соблюдении правил эксплуатации работать безопасно. Качественные соединения получают без вреда для себя и окружающей природы.

Что такое водородная сварка

Альтернативой газовым горелкам, работающим на ацетилене, стала водородная сварка. Она применяется для соединения различных материалов, не только металлов. Компактные установки используются в стоматологии, ювелирном деле, мастерских по ремонту автотехники. При желании можно сделать установку, генерирующую газовую смесь, своими руками. Водородная сварка используется в быту и на производстве.

Сущность водородной сварки

Сварка водородом основана на способности Н2 сгорать с большим выделением тепла. Для пламени необходима газовая смесь с большим содержанием водорода. Кислород связывается воспламеняющимися органическими жидкостями, их требуется немного. Водородное пламя не видно в дневное время суток, в аппаратах используют специальные датчики, контролирующие подачу газа.

Для генерации водородной смеси используют электролизеры. Вода распадается на составные молекулы под действием электрического тока. Получается горючая газовая смесь с необходимым соотношением водорода и кислорода.

Среди промышленного оборудования внимания заслуживают отечественные сварочные аппараты серии «Лига». Они работают от стандартной сети 220 В, заправляются дистиллированной водой, она используется в качестве среды для электролиза. Под воздействием тока молекулы распадаются на кислород и водород. Смесь газов поступает в охладитель-обогатитель, где конденсируется избыточная влага. С газовой смеси добавляют горючие жидкости:

  • бензол;
  • спирт;
  • бензин;
  • толуол;
  • другие углеводородные композиции.

Как и при других огневых работах, при сварке электролизером нужно соблюдать технику безопасности.

Преимущества и недостатки

Водородная технология в сравнении с другими видами термического соединения металлов выигрывает по многим позициям:

  • эффективности;
  • безопасности;
  • экологичности.

Компактные аппараты удобны для соединения многих материалов:

  • углеродистых, низколегированных и сталей;
  • стекла;
  • литейного чугуна;
  • некоторых цветных сплавов;
  • стекла;
  • керамики;
  • композитных материалов.

Сварочный процесс не связан с частой зарядкой оборудования, экономится много времени. На генерацию газа уходит не более 5 минут. При небольших габаритах у аппаратов большая рабочая мощность. В отличие от ацетиленовой сварки водородная не загрязняет атмосферу продуктами горения, парами азота. Оборудование отличается пожаробезопасностью, у конструкции риски возгорания, взрывов минимальные. В процессе работы швы не окисляются.

Несколько слов о недостатках водородных аппаратов:

  • область применения ограничена размерами сопла, маленькой горелкой сваривают только тонкостенные детали;
  • при работе с некоторыми цветными металлами не избежать пористости, прочность соединения снижается;
  • пламя сложно регулировать «на глазок», факел невидим невооруженным глазом.

Применение водородного сварочного аппарата

Используя аппараты атомно-водородной сварки, производят:

  • пайку металла;
  • сварку стальных заготовок любого размера;
  • порошковое защитное напыление;
  • кислородную резку проката;
  • наплавку деталей.

Водородная сварка применяется не только при строительных работах, благодаря компактности, аппараты используют:

  • мастера по ремонту холодильного оборудования, радиаторов;
  • стоматологи;
  • ювелиры;
  • радиолюбители;
  • мастерские, занимающиеся кузовным ремонтом автотехники.

Диапазон использования аппаратов обширен. Используя возможности атомно-водородной сварки, ремонтируют чугунные изделия (металл характеризуется высокой текучестью). Единственное ограничение использования электролизеров – высокая экзотермия. Это фактор повышено риска, при сварке водородом используют охлаждающие системы.

Как сделать водородную сварку своими руками

Небольшой аппарат для водородной сварки своими руками сделать несложно. Чертеж можно найти на сайтах, все необходимое – в хозяйственном магазине.

  1. Емкость для раствора щелочи, водород высвобождается при диссоциации. Используют стеклянную тару – банку объемом 0,5 л. В капроновой крышке делают два отверстия для проводов, идущих к электродам. Для герметизации конструкции используют клей «Момент», необходимо ограничить доступ кислорода к жидкости.
  2. Электроды делают из полосок нержавеющего проката, рекомендуемая высота – 4 см. Пластинки скрепляют диэлектрическими шпильками на большом удалении друг от друга, чтобы использовать весь объем жидкости. Клеммы фиксируют болтами так, чтобы по краям были минусы, в центре – плюс. К ним будет подводиться ток.
  3. Отводной штуцер для выхода газа делается из гибкой трубки, через нее с помощью шприца закачивается 10% раствор NaOH. Щелочь разводят в дистиллированной воде. В рабочем состоянии самодельный электролизер нагревается до +80°С.
  4. Гидрозатвором служит другая емкость, заполненная водой на 1/3 объема. В нее помещают конец отводного штуцера.
  5. Рабочее сопло, из которого выходит горючая смесь газов, должно быть металлическим. Умельцы используют медицинские иглы.
  6. Источник постоянного тока – аккумулятор напряжением до 12 В или выпрямитель. Выработка газов зависит от силы тока. Меняя показатели, регулируют мощность пламени. Для сварки тонкостенных заготовок достаточно напряжения 3 вольта.

Электролиз начинается при замыкании электроцепи, через 2–3 минуты струя, выходящая из сопла, загорается. Можно приступать к работе.

Техника безопасности при сварке водородом

Промышленные аппараты для водородной и атомно-водородной сварки оснащают системой автоматического отключения. При повышенном давлении газовой смеси подача тока прекращается автоматически, без участия сварщика. Как и при других огневых работах, при сварке электролизером нужно соблюдать технику безопасности.

  1. Газовая горелка располагается на удалении от воспламеняющихся и огнеопасных веществ. Во время работы сопло держат в противоположной стороне от источника питания. Пользуются ограждающими экранами.
  2. Закрытое помещение необходимо периодически проветривать.
  3. Пламя негативно влияет на сетчатку и глазное яблоко. При водородной сварке рекомендуется пользоваться затемненными очками.
  4. На газовые баллоны при перевозке надевают защитный колпак, устанавливают металлические резервуары в решетчатые подставки, чтобы во время движения транспорта баллоны не соприкасались друг с другом и не падали.
  5. На сварочном участке не хранят кислород, в минуты отдыха выключают сварочное оборудование.

При соблюдении правил эксплуатации работать безопасно. Качественные соединения получают без вреда для себя и окружающей природы.

Читать еще:  Генератор для сварочного аппарата инверторного типа
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector