Мини автоген своими руками

Водяная горелка – миниатюрный автоген

Используется принцип получения водорода с помощью электролиза водного раствора щелочи. Благодаря малым наружным габаритам электролизера ему найдется место и на небольшом рабочем столе, а использование в качестве блока электропитания стандартного выпрямителя для подзарядки аккумуляторных батарей облегчает изготовление установки и делает работу с ней безопасной.

Относительно небольшая, но вполне достаточная для нужд моделиста производительность аппарата позволила предельно упростить конструкцию водяного затвора и гарантировать пожара – и взрывобезопасность.

Устройство электролизера

Между двумя платами, соединенными четырьмя шпильками, размещена батарея стальных пластин-электродов, разделенных резиновыми кольцами. Внутренняя полость батареи наполовину заполнена водным раствором КОН или NaOH.

Приложенное к пластинам постоянное напряжение вызывает электролиз воды и выделение газообразного водорода и кислорода.

Эта смесь отводится через надетую на штуцер полихлорвиниловую трубку в промежуточную емкость, а из нее в водяной затвор. Газ, прошедший через помещенную там смесь воды с ацетоном в соотношении 1 :1, имеет необходимый для горения состав и, отведенный другой трубкой в форсунку — иглу от медицинского шприца, сгорает у ее выходного отверстия с температурой около 1800° С.

Состав электролизера:

1 — изолирующая полихлорвиниловая трубка 10 мм, 2 — шпилька М8 (4 шт.), 3 — гайка М8 с шайбой (4 шт.), 4— левая плата, 5 — пробка-болт М10 с шайбой, б — плас-. тина, 7 — резиновое кольцо, 8 — штуцер, 9 — шайба, 10 —полихлорвиниловая трубка 5 мм, 11 — правая плата, 12 — короткий штуцер (3 шт.), 13 — промежуточная емкость, 14 — основание, 15 — клеммы, 16 — барботажная трубка, 17 — форсунка-игла, 18 — корпус водяного затвора.

Для плат электролизера я использовал толстое оргстекло. Этот материал легко обрабатывается, химически стоек к действию электролита и позволяет визуально контролировать его уровень, чтобы при необходимости добавлять через наливное отверстие дистиллированную воду.

Пластины можно изготовить из листового металла (нержавеющая сталь, никель, декапированное или трансформаторное железо) толщиной 0,6—0,8 мм. Для удобства сборки в пластинах выдавлены круглые углубления под резиновые кольца уплотнения, глубина их при толщине кольца 5—6 мм должна быть 2—3 мм.

Изоляции пластин, вырезаются из листовой маслобензостойкой или кислотоупорной резины. Сделать это вручную несложно, и все же идеальный для этого инструмент — “кругорез-универсал”.

Четыре стальные шпильки М8, соединяющие детали, изолированы кембриком диаметром 10 мм и пропущены в соответствующие отверстия диаметром 11 мм.

Количество пластин в батарее — 9. Оно определяется параметрами блока электропитания: его мощностью и максимальным напряжением — из расчета 2В на пластину.

Потребляемый ток зависит от количества задействованных пластин (чем их меньше, тем ток больше) и от концентрации раствора щелочи. В более концентрированном растворе ток больше, но лучше применять 4—8-процентный раствор — при электролизе он не так пенится.

Контактные клеммы припаиваются к первой и трем последним пластинам. Стандартное зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов ВА-2, подключенное на 8 пластин, при напряжении 17 В и токе около 5А обеспечивает необходимую производительность горючей смеси для форсунки — иглы с внутренним диаметром 0,6 мм.

Оптимальное соотношение диаметра иглы форсунки и производительности электролизера устанавливается опытным путем — так, чтобы зона воспламенения смеси располагалась вне иглы. Если производительность мала или диаметр отверстия слишком велик, горение начнется в самой игле, которая от этого быстро разогреется и оплавится.

Надежным заслоном от распространения пламени по подводящей трубке внутрь электролизера является простейший водяной затвор, который сделан из двух порожних баллончиков для заправки газовых зажигалок. Достоинства их те же, что и у материала плат: легкость механической обработки, химическая стойкость и полупрозрачность, позволяющая контролировать уровень жидкости в водяном затворе.

Промежуточная емкость исключает возможность смешивания электролита и состава водяного затвора в режимах интенсивной работы или под действием разряжения, возникающего при выключении электропитания. А чтобы этого избежать наверняка, по окончании работы следует сразу же отсоединять трубку от электролизера.

Штуцеры емкостей сделаны из медных трубок диаметром 4 и 6 мм, устанавливаются в верхней стенке баллончиков на резьбе. Через них же осуществляется заливка состава водяного затвора и слив конденсата из разделительной емкости. Отличная воронка для этого получится из еще одного пустого баллончика, разрезанного пополам и с установленной на месте клапана тонкой трубкой.

Соедините короткой полихлорвиниловой трубкой диаметром 5 мм электролизер с промежуточной емкостью, последнюю — с водяным затвором, а его выходной штуцер более длинной трубкой — с форсункой-иглой.

Включите выпрямитель, подрегулируйте напряжением или количеством подключаемых пластин номинальный ток и подожгите выходящий из форсунки газ.

Если вам необходима большая производительность — увеличьте количество пластин и примените более мощный блок питания — с ЛАТРом и простейшим выпрямителем.

Температура пламени также поддается некоторой корректировке составом водяного затвора. Когда в нем только вода, в смеси содержится много кислорода, что в некоторых случаях нежелательно.

Залив в водяной затвор метиловый спирт, смесь можно обогатить и поднять температуру до 2600°С.

Для снижения температуры пламени водяной затвор заполняют смесью ацетона и воды в соотношении 1:1. Однако в последних случаях следует не забывать пополнять и содержимое водяного затвора.

Что такое автоген и как его сделать

Одна из разновидностей сварки металлов плавлением — автоген. Если при электродной сварке металл плавится при нагревании электрической дугой, то при газовой сварке — открытым пламенем смеси ацетилена и кислорода. По сути, автоген — это устройство для получения высокотемпературной струи пламени температурой сгорания около 3150 0 С. Главные составные части автогена:

• баллон с кислородом;
• баллон с ацетиленом или генератор газа;
• манометры;
• газопроводные шланги;
• газовая горелка (резак).

Самым сложным узлом аппарата газовой сварки является резак, который может использоваться как по прямому назначению (для резки черных и цветных металлов), так и для сварки низколегированных сталей. Схематическое устройство газовой горелки автогена показано на рисунке:

К горелке подведены два шланга — с кислородом и горючим газом. В роли последнего может использоваться ацетилен или пропан/бутан. Но если пропаном можно неплохо резать металлы, то сваривать им довольно сложно — по сравнению с ацетиленом он дает температуру в горящей струе на 600-700 градусов ниже, что при сварке тонкостенных деталей ощущается мало, но при работе с толстостенными трубами или массивными деталями вызывает определенные затруднения и значительно замедляет работу.

Необходимо отметить, что промышленное автогенное оборудование можно использовать практически с любым горючим газом, но чаще всего используются эти два вида, как наиболее дешевые и удобные в применении. Для домашней бытовой сварки лучше всего использовать пропан/бутан. Его легче купить и он менее опасный в применении.

С ацетиленом работать сложнее, необходимы определенные навыки и знание особенностей газа. При проникновении ацетилена в кислородные шланги и, наоборот, при поступлении кислорода в емкость с ацетиленом возникает серьезная угроза мощного взрыва. Для предотвращения такой опасности ацетиленовые горелки оборудуются возвратными клапанами, а генераторы газа, о которых будет сказано ниже, водяными затворами. Но, все же, работа с ацетиленом требует определенных навыков и знания техники выполнения основных операций.

С целью соблюдения правил безопасности необходимо придерживаться определенных нормативных величин давления газов — в заправленном ацетиленовом баллоне давление должно быть 1,6 МРа, на горелке — 0,1 МРа, но не более 0,15 МРа. Давление кислорода в баллоне — не более 15МРа, на горелку идет не более 1,5МРа.

Гайка крепления кислородного шланга к баллону — с правой резьбой и на редукторе, и на горелке, а гайки шланга ацетиленового баллона — с левой резьбой и имеют риски (метки) на гранях. Сделаны разнонаправленные резьбы, чтобы не перепутать шланги местами. Смесь горючего газа с кислородом весьма взрывоопасна, поэтому подходить к сборке и работе с автогеном необходимо с полной ответственностью.

Процесс сварки автогеном

Автогенная сварка без присадочного прутка или проволоки невозможна. В этом случае происходит только прожигание металла и его резка на отдельные фрагменты. Смешиваясь в горелке, ацетилен и кислород сгорают и выбрасываются из сопла с высокой скоростью. Струя газа достигает температуры более 3000 0 С. Ее можно регулировать в определенных пределах путем добавления или снижения пропорций подающихся газов.

Сначала в горелку подается кислород, затем ацетилен или пропан и смесь поджигается. После появления устойчивого пламени, поворотом регулирующих вентилей устанавливается требуемая температура. Как правило, измерить ее сложно, поэтому уровень определяется по косвенным признакам — цвету пламени, звуку газового потока, интенсивности прогревания металла.

Как происходит процесс сваривания показано на картинке:

Сначала свариваемые детали устанавливаются в нужном положении, затем их кромки разогреваются до белого цвета и уже потом в пламя горелки вносится присадочный пруток. Он расплавляется и заливает шов между деталями.Купить присадочный пруток марки LNG (I, II, IIIили IV) и другие модификации, а также сварочную проволоку для автогенной сварки можно в любом магазине сварочного оборудования.

Сварка автогеном по своей технике довольно сложный процесс и браться за сваривание ответственных деталей без подготовки не следует. Лучше всего потренироваться на обрезках труб, швеллеров и другого профильного проката, чтобы набраться опыта и освоить практические приемы работы.

Конечно, и кислород, и ацетилен или пропан стоят денег, поэтому расходовать их зря не стоит. Но и сварка автогеном без опыта такой работы может привести к таким же, а то и более ощутимым убыткам.

Сварочный автогенный генератор

Газ ацетилен, необходимый для сварки, купить можно в баллонах белого цвета. В большом городе это не проблема, хуже обстоит автогенное дело в небольших городках и сельской местности — там с заправкой ацетиленом довольно сложно, если вблизи нет крупных промышленных предприятий. Выручить может автономный генератор ацетилена, который специально создан для выработки этого газа и подачи его на горелку.

Внутри генератора происходит реакция между карбидом кальция и водой, в результате которой и получается ацетилен. Кроме сварки, этот газ можно использовать и для других нужд — подключения газовых светильников, производства уксусной кислоты, выработки этанола и т.д. Но этими операциями ни в частных гаражах, ни в промышленных мастерских никто не занимается — генератор используется исключительно для сварочных работ.

Устройство генератора показано на схеме:

Промышленность производит различные виды генераторов, отличающиеся производительностью и максимальным давлением вырабатываемого газа:

• Низкого давления — до 0,01 МПа;
• Среднего — до 0,15 МПа.

Мобильные генераторы могут производить до 3 м 3 газа в час. Среди всех модификаций газогенераторов, сварочный аппарат на базе АСП-10 — самый удобный, безопасный и, вследствие этого, популярный и у производителей, и у домашних мастеров. Он обеспечивает выработку газа в объеме до 1,5 м 3 под давлением до 0,15 МПа. При этом работает в автоматическом режиме — реакция газообразования регулируется вытеснением воды из рабочей зоны при увеличении давления газа внутри.

Автоген своими руками

Собрать автоген своими руками может каждый умелец, знакомый с основами сварочного дела. Но только в том случае, если в наличии есть генератор заводского производства или баллон с горючим газом, кислородный баллон, манометры и шланги. Также необходимо купить автогенную горелку и присадочные прутки.

Изготавливать газовый генератор своими руками крайне опасно — смесь ацетилена и воздуха представляет собой гремучую смесь, поведение которой не всегда прогнозируемо. Бытующие на просторах интернета схемы и чертежи самодельных генераторов ацетилена, базирующиеся на медицинских капельницах или оросителях от садовых шлангов, может и работоспособны, но проверять не рекомендуется — взрыв газового баллона по поражающей способности равен средней авиабомбе.

Мини автоген

Для пайки можно сделать установку, вместо ацетилена использующую гидролизный водород. Это маленькая компактная газосварка, где в качестве газопроводных шлангов используются силиконовые трубки, а роль горелки выполняет игла от шприца (возможны варианты). Схем таких аппаратов в интернете тоже достаточно, но использовать можно только те, где предусмотрен водяной затвор на выходных патрубках. Смесь водорода и кислорода не случайно называется гремучим газом.

Но купить можно и промышленный мини-автоген, все составные части которого помещаются в небольшой кейс. В набор входят два маленьких баллона, резак, тонкие шланги и манометры. Работать с таким оборудованием можно с металлами толщиной от 0,1 до 300 мм. Конечно, запас автономности у него небольшой, но зато такой аппарат отличается высочайшей мобильностью и, конечно же, безопасностью.

Предлагаем нашим читателям поделиться собственным опытом работы с автогенной сваркой, особенностями ее использования для разных металлов в различных ситуациях. Возможности автогена до сих пор полностью неизученные — самые интересные письма мы непременно опубликуем на сайте.

Изготовление мини-автогена своими руками в домашних условиях

Автоген нашел применение во многих сферах промышленной деятельности и зарекомендовал себя, как эффективный и удобный инструмент. На производствах с большими оборотами, автоген – это аппарат с довольно внушительными размерами.

По мере распространения домашних мастерских остро встала необходимость модернизации этого инструмента и его приспособления к новым условиям. Именно так появился мини-автоген. Кроме более удобного использования аппарата в ограниченном пространстве, его еще и гораздо легче транспортировать. Он прост в применении и его можно сделать самостоятельно.

Особенности устройства

С помощью автогена можно выполнять резку металлических изделий или их газовую сварку. В основе процесса сварки данным устройством лежит принцип расплавления металла пламенем, которое провоцируется специальной смесью горючего газа (водорода, бутана, пропана, ацетилена) и кислорода. В процессе сварки также используют присадочный материал, который расплавляют вместе с краями деталей.

Медленный разогрев материалов до температуры плавления обеспечивает сбалансированный прогрев рабочей зоны. Благодаря такой особенности, при помощи автогена можно соединять детали с цветных металлов и стальные заготовки небольшой толщины. Кроме того, аппарат данного типа позволяет проводить ремонтные работы на предметах, выполненных с чугуна.

Как сделать автоген в домашних условиях

В первую очередь следует рассказать о строение данного аппарата. Две специальные платы соединяются при помощи 4 шпилек. Между этими платами устанавливают батарею, состоящую из пластин-электродов, которые изготовляются из стали и разделяются специальными кольцами из резины.

Внутрь батареи закачивают раствор гидроксида натрия. Электролиз воды, который провоцируется постоянным напряжением, способствует выделению водорода и кислорода, что и позволяет осуществлять работы по резке металла.

Когда газ, который проходит через специальную смесь воды и ацетона, получает необходимые для возгорания кондиции, его подают на форсунку (например, медицинская игла). Температура горения такого газа при выходе с этой форсунки составляет не менее 1800 градусов по Цельсию. Вот список всех деталей мини-автогена, созданного своими руками:

1. Форсунка.
2. Трубка барботажного типа.
3. Основа.
4. Трубка из полихлорвинила.
5. Патрубок.
6. Шайба.
7. Основа водяного затвора.
8. Клеммы.
9. Короткий патрубок (3 шт.).
10. Резиновое кольцо.
11. Две платы (правая и левая).
12. Болтовая пробка.
13. Гайки и шпильки (М8, по 4 штуки).

Заизолировать пластины можно при помощи резины, которая должна быть кислото- и маслобензостойкой. В батарее автогена должно находиться 9 пластин, а шпильки следует также заизолировать. Клеммы надо присоединить к первой, седьмой, восьмой и девятой пластинам.

Напряжение зарядного устройства, которое подключается через 8 пластин, должно составлять 17 V. Такие показатели и конструкция устройства обеспечат плавное прогревание металла и качественную его обработку.

Видео: газовая сварка своими руками.

С целью предохранения от распространения пламени, на газовых горелках устанавливают обыкновенный водяной затвор (чаще всего из пустых баллончиков для зажигалок). Специально для предотвращения смешивания составов водяного затвора и электролитов в составе горелки предусмотрена промежуточная емкость. Патрубки следует подбирать исключительно из меди, а их диаметр должен составлять от 4 до 6 мм.

Как сделать мини автоген своими руками

Автогенная сварка и резка нашла широкое применение, что связано с ее универсальностью в работе с разными металлами. Мини-автоген – это шаг в направлении повышения удобства использования такого метода в домашних условиях и возможности легкой транспортировки аппарата.

Данный тип сварки металлов особенно полюбили маленькие мастерские, расположенные порой в удаленных районах и сельской местности. Мини-автоген позволяет обеспечить ремонтные работы с выездом на место. Небольшое и удобное устройство этого типа можно изготовить своими руками и затем использовать по своему усмотрению.

Особенности автогена

Автоген представляет собой устройство для проведения газовой сварки или резки металлических изделий. Сварка автогеном основана на расплавлении металлов пламенем, вызванным смесью кислорода и горючего газа: водорода, ацетилена, бутана, пропана, паров бензина и т. д. Процесс соединения проводится следующим образом:

Способы сварки автогеном.

• вводится присадочный материал;
• при помощи пламени горящих газов в зоне сварочной ванны расплавляются кромки заготовок и присадочный материал;
• при затвердении расплава образуется сварной шов.

Состав и размеры присадочного стержня выбираются исходя из материала деталей и их толщины.

Разогрев материалов до плавления происходит сравнительно медленно, что обеспечивает равномерный прогрев зоны. Сварка автогеном за счет этой особенности термического режима обладает главными преимуществами: возможностью соединения стальных пластин малой толщины, сварки цветных металлов, легированных сталей, не допускающих резкий отжиг при обработке, соединения и ремонта чугунных деталей.

Принципы миниатюризации автогена

Одним из недостатков автогенной сварки является громоздкость стандартного оборудования. В настоящее время предлагаются мини-аппараты, позволяющие переносить весь сварочный комплект вручную. Громоздкость конструкции практически полностью вызывают источники газа. Баллоны и генератор ацетилена имеют достаточно большие габариты и массу, что требует транспортных средств. Современный мини-автоген можно переносить в виде небольшого ручного инструмента, уложенного в чемоданчик. Источниками газа в таких аппаратах служат небольшие баллончики со сжатым газом: кислород, бутан, пропан и т.д. Недостатком таких мини-устройств является высокая цена и малый объем баллончиков, что вызывает проблемы при проведении работ в отдаленных районах.

Сделать автоген, обладающий собственным источником газа и небольшой упрощенной горелкой, можно своими руками. Такой портативный аппарат может содержать самодельный генератор водорода (по принципу электролиза), что позволит достаточно длительное время обеспечивать питание газовой сварки без замены баллонов.

Простой мини-автоген

Рисунок 1. Схема электролизера для автогена.

Мини-автоген можно изготовить самостоятельно по принципу использования кислорода и водорода, полученных методом электролиза щелочного водного раствора. Такой генератор газа имеет небольшие габариты. В качестве источника электроэнергии для электролиза рекомендуется обычный выпрямитель, с помощью которого производится подзарядка аккумуляторов. Технология позволяет генерировать нужное количество горючей смеси, не требует сложного запорного оборудования и соответствует всем мерам безопасности.

Электролизер представляет собой две основные пластины, между которыми расположен ряд электродов в виде стальных пластин. Собранная таким образом батарея помещается в электролит – водный раствор КОН или NaOH. При подаче на электроды напряжения постоянного тока начинается процесс электролиза с выделением водорода и кислорода. Выработанные газы отводятся через полимерную трубку в промежуточную емкость, из которой подаются на водный затвор. В затвор заливается смесь дистиллированной воды с ацетоном в равных пропорциях. Пройдя через затвор, газ насыщается горючей составляющей и поступает в форсунку горелки в виде готовой для горения газовой смеси. На рис.1 приведена схема электролизера.

1.Трубка диаметром 10 мм; 2. Шпилька М8; 3. Гайка М8; 4 и 11. Основная пластина; 5. Болт М10; 6. Пластина-электрод; 7. Кольцо резиновое; 8. Штуцер; 9. Шайба; 10. Пластиковая трубка диаметром 5 мм; 12. Штуцер; 13. Емкость промежуточная; 14. Основание; 15. Клемма; 16. Трубка; 17. Форсунка; 18. Затвор.

Рисунок 2. Схема простой газовой горелки.

Корпус электролизера рекомендуется выполнять из оргстекла толщиной не менее 10 мм, что позволит контролировать уровень электролита в емкости. Электроды можно изготовить в виде пластин толщиной 0,7-0,8 мм из листовой нержавеющей стали, трансформаторного железа, никеля. Всего устанавливается 9 электродов. Между пластинами закрепляются изолирующие кольца толщиной порядка 6 мм из резины, стойкой к щелочам и кислотам, а также с маслобензостойкими свойствами. Шпильки, крепящие основные пластины, в количестве 4 штук следует изолировать кембриком.

Электрическое питание обеспечивается зарядным устройством, выдающим напряжение в расчете по 2 В на один электрод (до 24 В). Хорошие результаты по объему газа показывает устройство для зарядки автомобильных аккумуляторов типа ВА-2. В качестве электролита целесообразно применять щелочной водный раствор с концентрацией щелочи 6-8%.

Для корпусов промежуточной емкости и затвора можно применять баллончики для газовых зажигалок. Штуцеры обеих емкостей лучше всего изготовить из медных или латунных трубок диаметром 4-6 мм и закрепить их на верхней части баллончиков, на резьбе.

Корпус электролизера, емкости соединяются между собой полихлорвиниловой трубкой. Для надежности крепления и герметичности вводов целесообразно установить штуцеры, и трубку крепить на них. В корпус затвора заливается предварительно подготовленная смесь воды с ацетоном (соотношение 1:1). Если создастся возможность вместо нее залить метиловый спирт, то это позволит увеличить температуру пламени горелки до 2 600ºС. Емкость водного затвора соединяется поливинилхлоридной трубкой с форсункой горелки, куда и поступает генерированная и обогащенная газовая смесь.

Изготовление газовой горелки

Для простой газовой горелки потребуются иглы от капельницы, снабженные ограничительными зажимами.

Для домашнего мини-автогена можно изготовить достаточно надежную газовую горелку очень простой конструкции. На рис. 2 приведена схема такой конструкции.

Для подачи газовой смеси рекомендуется использовать иглу для накачивания футбольных мячей. На расстоянии до 20 мм с помощью надфиля делается надрез, через который вводится более тонкая игла от капельницы, предварительно изогнутая под 45ºС на расстоянии 15-20 мм. Конструкция фиксируется медной проволокой и тщательно паяется, все зазоры герметизируются лаком.

Выход большой иглы соединяется с электролизером, т.е. предназначен для подачи горючей газовой смеси. Дополнительное обогащение ее кислородом производится через малую иглу, которая соединяется с емкостью, заполненной сжатым воздухом.

Самой простой емкостью может служить камера мяча, накаченная насосом или полимерная бутылка, в которую загнан воздух тем же насосом.

Использование игл от капельницы целесообразно еще и тем, что они снабжены ограничительными зажимами, которые можно применить для регулировки подачи газа в зону сварки.

На этом изготовление простого мини-автогена закончено. После обеспечения подачи обоих потоков газа в горелку они, соединяясь, направляются одним потоком через иглу наружу; производится поджигание вырывающегося газа и происходит сварка. Температура в зоне сварки достигает 1 600ºС, что достаточно для расплавления кромок металлов и присадочного прутка.

Необходимый инструмент

Для изготовления портативного автогена своими руками понадобится следующий инструмент:

• электродрель;
• тиски;
• болгарка;
• нож;
• ножницы;
• плоскогубцы;
• набор метчиков и плашек;
• напильник;
• надфиль;
• кисточка;
• паяльник;
• шило;
• штангенциркуль.

Автогенная сварка широко используется для соединения различных металлов, в т.ч. цветных. Ее использование особенно востребовано в отдаленных и сельских районах, при проведении ремонтных работ непосредственно на месте. Достаточно миниатюрный автоген с независимым генератором газа можно сделать своими руками.