Водородная сварка

Содержание

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

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

Водородный сварочный аппарат: преимущества работы

Содержание:

Суть процесса
Варианты применения
Плюсы водородной сварки

Водородное пламя используется как альтернатива ацетиленовому. С его помощью можно осуществлять процесс сваривания, резки, запаивания.

Сварочный водородный аппарат обеспечивает эффективность и безопасность процесса. Использование водорода вместо ацетилена в процессе газовой сварки обеспечивает большую продуктивность.

Сварочный шов получается качественным, а производительность остается на высоком уровне.

Водородная сварка – разновидность газопламенной. Ее суть заключается в смешивании газов — водорода и кислорода. Работа позволяет получить пористый тонкий шов, однако в сварочной емкости остается большой шлаковый слой. Чтобы это избежать, в газовую смесь добавляют минимальное количество органики, а именно углеводородов. Эти вещества обладают способностью «гасить» кислород.

Сложным вопросом при организации водородной сварки считается выбор эффективного источника подачи газа. Известно, что применять водородный баллон для этих целей опасно. Сжиженный водород при высокой концентрации вызывает удушье и головокружение.

Также проблемой является невидимость пламени в дневном свете. Днем применение такой сварки возможно только с использованием датчиков. Также проблема решается при помощи электролизеров – приборов, разлагающих воду на составляющие – кислород и водород.

Проблема возникает из-за взаимодействия водорода с никелем при высоких температурах. После охлаждения выделяется газ и образует повреждения на поверхности. Также такая сварка не применяется при обработке меди.

Сварочный водородный аппарат подключают как к бытовой, так и к электрической сети с тремя фазами. Также его используют для ручной и автоматизированной работы. При работе происходит подача по шлангу смеси газов в горелку. Температура регулируется в диапазоне 600-2600 градусов по Цельсию.

Любой сварочный аппарат включается в эксплуатационный режим очень быстро – это зависит от температуры окружающей среды, а также величины расхода газа. Малые габариты прибора способны обеспечить его высокую мощность.

Продукт горения водорода – пар, не имеющий токсических свойств. Поэтому как при работе, так и при хранении сварочный аппарат на основе этого газа абсолютно безопасен.

Однако требования техники безопасности стоит соблюдать — нужно применять защитный костюм и очки при эксплуатации устройства.

Существуют следующие варианты применения оборудования:

сваривание;
выпаивание;
порошковое напыление;
кислородная резка;
термическое упрочнение;
наплавка.

Выбор режимов эксплуатации обеспечивает широкий спектр возможностей прибора — от сварки малой толщины до осуществления резки больших по толщине листов стали. Качественный сварочный аппарат – помощник стоматологов, ювелиров, также он часто применяется при ремонте холодильного оборудования, а также в пунктах технического обслуживания.

Помимо этого, оборудование используется при ремонте ступиц, двигателя, радиаторов, для проведения кузовных работ.

Преимущества данного типа сварочных работ таковы:

эффективность;
безопасность;
экологичность;
компактность;
небольшая трудоемкость;
широкий спектр материалов обработки: сталь, благородные и цветные металлы, стекло, чугун, керамика, стекло;
для эксплуатации требуется только вода, бесперебойная работа не нуждается в других компонентах;
водородная атмосфера создает защиту поверхности от окисления;
нет необходимости перезарядки.

Новейшая разработка – сварочный аппарат, способный соединять трубы, толщина металлической поверхности которых составляет до 5 мм. Устройства применяются при заваривании участков с браком, а также для разрезания металлов толщиной до 30 мм.

Такая сварка возможна при баллонной подаче кислорода. Так получают чистый срез. Металл подвергается закаливанию, но не происходит насыщения углеродом и нет побочного образования оксида азота.

Такое оборудование эксплуатируется в метро, тоннельных помещениях и колодцах.

Таким образом, применение водородной сварки – отличное решение для широкого круга сфер деятельности. Главное достоинство метода заключается в его абсолютной безопасности при соблюдении всех условий эксплуатации.

27 октября 2015

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 разновидности сварочных электродов 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.

Далее, герметизируйте все выводы и крышку, для этого можно воспользоваться обычным Моментом. Заполните банку электролитом через щтуцер отвода газов, это можно сделать при помощи шприца.

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 контактная сварка своими руками, 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, что необходимо для сварки новичку, 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.

Как получают и применяют водород для сварки

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.

Получение водорода

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:

2H2O=2H2+O2

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.

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

Недостатком водородной сварки можно считать зависимость ее от наличия источника электроэнергии, необходимой для получения водорода. Использование баллонов с водородом не допускается по причине опасности их транспортировки и эксплуатации.

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.

Далее при возвращении в молекулярную форму, водород отдает тепло, создающее температуру, которая в сумме с температурой дуги может достигать 3600 °C.

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.

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.

Водородная сварка – основные отличия от стандартных способов сварки

Водородное пламя является хорошей альтернативой пламени ацетиленовому и активно используется для сварки, резки и пайки различных материалов.

В отличие от многих традиционных способов водородная сварка почти безопасна, благодаря тому, что продуктом процесса горения в ней выступает пар.

Этот способ считается вариантом газопламенной обработки, использующим смеси из кислорода и горючих газов.

Если просто использовать водород как топливо вместо ацетилена, то произойдет покрытие сварочной ванны толстым шлаковым слоем, а получаемый при этом шов будет отличаться тонкостью и пористостью. Чтобы избежать этого, применяют органические соединения, способные связывать кислород.

С этой целью используются такие углеводороды, как бензин, бензол, толуол и другие, подогретые до температуры, составляющей 30-80% от температуры кипения. Нужное их количество минимально, поэтому водородная сварка ценой не сильно отличается от прочих способов газопламенной обработки.

Еще одной сложностью данного способа может служить отсутствие достаточно эффективных источников водорода с кислородом. Газовые баллоны обладают повышенной опасностью в эксплуатации, поэтому их применение нецелесообразно. Значительные концентрации водорода способны вызывать обморожения и головокружение с удушьем.

Особенно опасно в водородном пламени то, что его не видно в дневном свете. Для его обнаружения необходимо применение специальных датчиков. Решить проблему надежности источников газов позволяют специальные аппараты, разлагающие воду посредством воздействия электрической энергии на кислород и водород. Эти электролизеры могут производить оба газа одновременно.

Эти легкие и компактные приборы приходят на смену тяжелому газосварочному оборудованию, применяемому при недоступности источников электроэнергии, что особенно удобно для проведения водородной сварки в домашних условиях.

Оборудование для водородной сварки

Водородные сварочные приборы, обладая разной мощностью, работают от обычной электросети. Они оборудуются традиционной ацетиленовой горелкой, через шланг в которую поступает водородно-кислородная смесь.

Регулировка температуры их пламени позволяет устанавливать ее в широком диапазоне (600-2600 ºС). Аппараты можно применять как для ручной, так и автоматической сварки.

Их эксплуатация не доставляет сложностей благодаря не слишком большой трудоемкости и отсутствию необходимости в перезарядке.

Обладая компактными габаритами, аппаратура при этом может быть достаточно мощной.

Она приводится в режим работы за несколько минут в зависимости от температуры в месте проведения сварки и требуемого расхода газов.

При владении основными навыками газопламенной обработки выполнение своими руками водородной сварки не составит труда, а производительность процесса с качеством швов будут не хуже, чем при традиционной сварке.

В отличие от традиционной сварки, использующей в виде основного топливного газа ацетилен, сварка с использованием вместо него водорода не только продуктивна, но и экологически безопасна. Сварка с ацетиленом чревата загрязнением атмосферного воздуха токсичными соединениями, в то время как единственным продуктом от процесса горения в водородном оборудовании выступает совсем безвредный пар.

Также абсолютно безопасны эти аппараты при хранении, транспортировке и в эксплуатации. Ими выполняют не только сварку, но и кислородную резку (ручную или машинную), пайку, порошковую наплавку, термоупрочнение и порошковое напыление.

Несколько разных режимов позволяют осуществлять работы в большом спектре от соединения материалов с минимальной толщиной до резки толстолистных сталей.

Несмотря на небольшие размеры этих переносных приборов и малую мощность, они позволяют сварку и резку изделий с толщинами до 2 мм как из черных, так и цветных металлов.

Применение водородной сварки

Кислородно-водородная сварка, топливным газом в которой служит водород, широко применяется в изготовлении ювелирных изделий, используется в стоматологии и при ремонте холодильного оборудования.

Различные модели водородных аппаратов популярны в сервисных центрах по обслуживанию техники и других закрытых помещениях, где запрещается эксплуатация взрывоопасных кислородных и пропановых баллонов.

Также к преимуществам применения кислородно-водородного пламени стоит отнести сокращение затрат по обслуживанию рабочих мест при соблюдении норм пожарной безопасности и промышленной санитарии за счет полного отсутствия отходов в производстве и абсолютной безвредности продукта горения – водяного пара. Для беспрерывной работы водородно-кислородных приборов требуется только незначительный объем воды. А спектр обрабатываемых ими материалов довольно широк и включает как черные, цветные, благородные металлы со сталями, так и керамику со стеклом.

Представляющая собой электрохимический подвид сварки плавлением, атомно-водородная сварка, происходящая от действия электродуги с водородом, хорошо подходит для соединения чугунных деталей и конструкций из легированных и низкоуглеродистых сталей. Но ее применение в промышленности ограничивается довольно высоким напряжением источников питания, представляющим опасность для жизни людей.

Кроме того, этим способом сварки нельзя пользоваться при работе с медью, латунью, цинком, титаном и рядом других химических элементов, обладающих повышенной активностью во взаимодействии с водородом. При этом высокая активность молекулярного водорода эффективно защищает металлический расплав от негативного атмосферного влияния.

Технология сварки и резки с помощью водорода, в отличие от ацетиленовой или пропановой, позволяет получать довольно чистый срез. Помимо этого в ней отсутствуют вредные выбросы азотной окиси и грата, а металл не поглощает углерод и закаливается.

Водородные сварочные аппараты целесообразно применять при работах, производимых в тоннелях, колодцах и других труднодоступных местах, где запрещается размещение баллонов с пропаном или ацетиленом. Отдельные виды водородного сварочного оборудования позволяют осуществлять сварку даже при отрицательных температурах.

Технология водородной сварки своими руками. Водородная сварка своими руками

ГлавнаяСвоими рукамиВодородная сварка своими руками

Применение водородной сварки

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.

Водородная сварка своими руками

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.

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.

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

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.

dom-dacha-svoimi-rukami.ru

Водородная сварка. Суть процесса и преимущества технологии

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.

Содержание статьи

Особенности процесса сварки водородом

газовая сварка

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.

сварочный аппарат для водородной сварки

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.

Водородная сварка — экологическая чистота и легкость работы!

Безопасность водородной сварки, отличающей ее от других традиционных способов, обеспечивается тем, что продуктом горения, образованным в процессе, является пар.

Водородная сварка – это один из методов газопламенной обработки, при котором используются смесь кислорода с горючими газами.

Водородное пламя прекрасно заменяет ацетиленовое, когда необходимо выполнить резку, пайку и сварку разных материалов.

Процесс

Особенности процесса

Использование водорода в качестве топливо заменяющего ацетилен приводит к покрытию сварочной ванны толстым слоем шлака. Шов, полученный таким способом, отличается низким качеством из-за повышенной пористости и тонкости.

Исключить подобные дефекты помогает применение органических соединений, связывающих кислород. Для этого используют подогретые до определенной температуры углеводороды: бензины, бензолы, толуолы, и другие.

Температура нагрева должна составлять от 30% до 80% от температуры кипения элементов.

Углеводы применяются в минимальном количестве, поэтому сварка водородом стоит почти столько же, сколько и другие способы газопламенного воздействия.

Основная сложность способа заключается в том, что часто не хватает эффективного источника водорода и кислорода. Использование баллонов с газом зачастую становится не целесообразным в связи с высоким риском возникновения обморожений и удуший при их эксплуатации.

Водородное пламя трудно заметить при дневном свете. Его возникновение обнаруживается только сверхчувствительными датчиками. Но все проблемы решаются применением специальных аппаратов, которые, воздействуя на воду электрической энергией, способствуют ее распаду на водород и кислород. Устройства – электролизеры, производят одномоментно два газа.

Приборы достаточно легки в применении, благодаря простоте и мобильности конструкции. Они являются отличной заменой крупногабаритному и тяжеловесному оборудованию, и могут использоваться при отсутствии прямых источников питания, что делает доступной водородную сварку своими руками в домашних условиях.

Оборудование для водородной сварки

Аппараты для сварки, проводимой таким способом, обладают различной мощность и работают от электрической сети. Они оснащены обычной горелкой, которая обеспечивается водородно-кислородной смесью посредством шланга.

Температура пламени варьируется от 600 до 2600ºС и устанавливается с помощью специальных устройств.

Водородно кислородная сварка может выполняться с помощью ручного и автоматического оборудования, которое не представляет никакой сложности при эксплуатации, благодаря низкой трудоемкости процесса и отсутствию нужды в постоянной перезарядке устройства.

Компактная аппаратура обладает большой мощностью и приводится в рабочее состояние за небольшой период времени, который зависит от температурных условий в месте проведения работ и количества газов, требуемых для сварочного процесса.

Атомно водородная сварка требует от сварщика только владения основными навыками и знаниями о газопламенной обработке, которые позволят без труда выполнить сварку элементов, и получить в месте соединения качественный и прочный шов.

Еще одним преимуществом водородной сварки является экологическая чистота процесса и его продуктивность. Например, ацетилен, используемый в качестве топливного газа, загрязняет окружающую среду соединениями, обладающими огромной токсичностью. А продуктом горения в процессе использования водородного оборудования является обычный пар.

Они предназначены как для сварочных работ, так и для ручной или автоматической кислородной резки, пайки, порошковой наплавки, термическом упрочнении и порошковом напылении. Компактное оборудование оснащено несколькими режимами работы, что позволяет выполнять с его помощью соединение материалов различной толщины и резку самых толстых металлических листов.

Применение

Ювелирное дело, стоматология, ремонт холодильного оборудования, сервисные центры, занимающиеся ремонтом и обслуживанием техники — не могут обойтись без применения сварочных аппаратов, с водородно-кислородным топливом. Устройства отлично подходят для использования их в помещениях, где запрещена эксплуатация взрывоопасных баллонов, наполненных кислородом или пропаном.

К преимуществам водородной сварки относятся также:

низкая стоимость процесса;
отсутствие отходов;
отсутствие дорогих исходных материалов, для работы нужен небольшой объем воды;
экологическая чистота производства;
широкий спектр обрабатываемых материалов.

Атомно-водородная сварка, в основе которой лежит действие электродуги, прекрасно выполняет сваривание чугунных, легированных, низкоуглеродистых сталей. Но использование этого подвида сварки плавлением в промышленных целях ограничено высоким напряжением источников питания, которое представляет угрозу жизни человека.

Водородная сварка очень востребована при проведении сварочных работ в труднодоступных местах, например, колодцах, толях, железнодорожных цистернах, где нельзя использовать баллоны, наполненные пропаном и ацетиленом. Также существуют водородные сварочные приборы, с помощью которых можно соединять материалы в условиях низкой температуры.