Своими руками сварочный аппарат на воде

Обновлено: 18.05.2024

Виды сварки

Водородная сварка представляет собой разновидность газопламенной обработки. Ее отличительной особенностью является горение пламени в атмосфере водорода. На сегодняшний день среди всех видов газопламенных обработок наибольшей популярностью пользуется именно такой метод.

Он обладает высокой эффективностью и служит отличной альтернативой ацетиленовой сварке. Кроме того, изготовить водородный сварочный аппарат можно своими руками в домашних условиях, что делает его еще более интересным.

Преимущества водородной сварки

Водородная сварка обладает рядом преимуществ по сравнению с другими аналогами. Главным ее достоинством является то, что в процессе горения сварочной горелки выделяется водяной пар, поэтому она является самой безопасной.

Кроме того, данная технология обеспечивает высокие рабочие температуры, а значит позволяет работать с более тугоплавкими металлами. Водородную сварку можно легко использовать в домашних условиях, так как изготовить сварочный аппарат своими руками может любой желающий.

Еще одним наиболее часто используемым методом является ацетиленовая сварка.

Технология сварки при помощи водорода.

В то же время водородная во многих случаях оказывается более предпочтительной благодаря своим особенностям:

позволяет получать аккуратные плотные швы;
возможность работы с мелкими деталями;
высокая температура газовой горелки позволяет осуществлять не только сварку, но и резку материалов;
водородная горелка своими руками – это посильная задача не только для мастеров, но и для новичков;
возможность выполнения работ в замкнутом пространстве;
водородный сварочный аппарат является малогабаритным и его удобно транспортировать.

Несмотря на многочисленные достоинства атомно-водородной сварки, она не лишена недостатков. Главные из них – это трудности работы с медными изделиями, некоторыми легированными сталями, а также с массивными материалами.

Применение метода

Газопламенная сварка осуществляется за счет горения газообразной смеси. Самой часто используемой является ацетиленовая сварка. Она основана на окислении карбида в воде.

Если необходима небольшая температура, например, для работы с мелкими деталями или тонким металлом, используется пропан. Он подается из баллона в смесительную камеру, а затем в горелку.

В эту же камеру подается кислород, поддерживающий горение газа. Регулируя давление кислорода можно достичь температуры горения до 3000 градусов, что позволяет осуществлять не только сварку, но и резку металла.

Недостатком этой технологии является необходимость использование баллона с газом. Это накладывает ограничения на применение сварки во многих сложных условиях.

Агрегат для водородной сварки.

Принцип работы водородной сварки основан на процессе разделения воды на водород и кислород. В результате последующей рекомбинации одноатомного водорода в двухатомный происходит высвобождение энергии, ускоряющей сварку.

Область сварки оказывается защищенной водородом от кислорода, что исключает окисление поверхности и обеспечивает гладкие швы.

Использовать водородные баллоны для сплава опасно. Его утечка в замкнутых помещениях может привести к удушью или головокружению. Также он является взрывоопасным.

Производство водорода, необходимого для работы сварочного аппарата, осуществляется непосредственно на месте проведения сварочных работ в электролизной камере. Это исключает указанные риски при правильном использовании оборудования и соблюдении техники безопасности.

Водородная сварка широко применяется в сложных условиях: тоннелях, шахтах, коллекторах. Использовать в таких задачах пропилен-ацетиленовые баллоны невозможно из-за высокого риска утечки смеси и ее взрыва.

Электролизное оборудование лишено этих недостатков и широко применяется в указанных областях.

Использовать водородные сварочные аппараты достаточно просто. Они не требуют частой перезарядки и быстро выходят на рабочие температуры.

Кроме того, они могут работать от бытовой сети, что делает их весьма привлекательными для простого пользователя. Особенно учитывая то, что водородная сварка может быть изготовлена своими руками по одной из многочисленных схем электролизера для сварки доступной в интернете.

Как самому сделать водородный сварочный аппарат?

Сварка водородом пригодится любому умельцу. Водородный резак является недешевым оборудованием. Кроме того, доступные в продаже аппараты зачастую оказываются непригодными для пайки мелких деталей, особенно для ювелирных изделий.

Выходом из этой ситуации является изготовление атомно-водородной сварки своими руками. Все детали, необходимые для создания такого прибора можно легко приобрести в любом хозяйственном магазине. Итак, давайте рассмотрим, как это сделать в домашних условиях.

Основная емкость

Установка для сварки при помощи водорода.

Аппарат водородной сварки работает в результате горения водорода, благодаря диссоциации водного раствора щелочи.

Этот процесс осуществляется в емкости, для которой отлично подойдет пол литровая банка. Ее необходимо закрыть пластмассовой крышкой с двумя отверстиями, проделанными для вывода контактов от электродов.

Все выводы необходимо плотно загерметизировать. Для этих целей подойдет клей «Момент».

В качестве электродов можно использовать четырехсантиметровые полоски из нержавеющей стали. Для наибольшей производительности сварочного аппарата требуется задействовать весь объем жидкости.

Для этого пластины просверливаются по верхнему и нижнему краю и соединяются между собой диэлектрическими шпильками. На получившемся блоке делаются клеммы: два минуса, расположенные по краям, и полюс между ними.

Каждая клемма загибается и фиксируется на емкости болтом. На эти болты будут накидываться клеммы от источника питания.

Гидродозатором выступает второй сосуд. В нем газы насыщаются парами горючих веществ. Затем полученная смесь направляется в третью емкость, наполненную обычной водой. Она выполняет функцию затвора для выхода газов.

В качестве сопла, через которое буду выходить кислород, водород и горючие вещества, может быть использована обычная медицинская игла.

Источник тока для атомно-водородной сварки

В качестве источника тока может использоваться обычный аккумулятор на 12 вольт. Этот вариант отлично подойдет для работы с металлом фиксированной толщины.

Его недостатком является отсутствие возможности контроля силы пламени горелки, так как ее производительность определяется выработкой водорода и кислорода, зависящей от силы тока.

Выбор зарядного устройства для автомобильных аккумуляторов будет более предпочтительным. Для работы с тонкими металлическими пластинами или ювелирными изделиями зарядку можно настроить на 3 вольта.

Запитать кислородом водородную сварку можно от обычной сети в 220 В, что позволяет использовать данный аппарат в домашних условиях.

Обменная камера

Принципиальная схема аппарата водородной сварки.

Для отбора водорода и кислорода, подаваемого в горелку, используется еще одна емкость – обменная камера.

Внутри нее необходимо проделать 3 отверстия:

для заправки рабочей жидкостью;
снизу штуцер для подачи рабочей жидкости в основную емкость;
штуцер для подачи газовой смеси на сопло.

Конструкцию дополнительной емкости также необходимо тщательно загерметизировать. Через водородные затворы водородного генератора не должны просачиваться газы и жидкость. Это также решается с помощью «Момента».

Изготовление горелки

Для изготовления горелки можно использовать обычный резиновый шланг. Именно по нему водород и кислород будут транспортироваться от обменной камеры к соплу. В качестве сопла можно применить иглу от шприца или капельницы. Последняя будет более предпочтительным выбором, так как стенки этой иглы толще.

Шланг необходимо плотно закрепить со штуцером обменной камеры и основанием иглы. Это достигается при помощи хомутов. После завершения всех операций по сборке аппарата можно приступать к его испытанию.

Электролиз рабочей жидкости начинается быстро. Уже через несколько минут можно будет поджечь пламя на конце сопла. Регулировка пламени осуществляется изменением напряжения на аппарате.

Во многих случаях использование водородной сварки оказывается более удобным, чем других газопламенных методов. Особенно актуальной она становится, когда речь заходит про работу в домашних условиях.

Приведенное описание того, как сделать водородную горелку своими руками, поможет всем мастерам, желающим изготовить такой прибор. Это существенно сэкономит средства на покупку магазинного варианта сварки.

Кроме того изготовленный своими руками водородный резак является более перспективным для работы с мелкими изделиями. Водородная сварка является экологически чистой, а ее изготовление не требует большого труда и крупных затрат.

Также метод аналогичен с ацетиленовой сваркой, и освоить его не составит труда.

Как собрать сварочный аппарат в домашних условиях?

Оборудование

При выполнении в домашних условиях нетрудных и небольших по объему сварочных работ, каждый может собрать сварочный аппарат своими руками.

Для сборки не придется затрачивать большое количество денег, сил и времени. Также не нужно приобретать неоправданно дорогие модели подобного оборудования.

Что нужно знать для сборки самодельного сварочника?

Чтобы изготовить мини сварочный аппарат своими руками из подручных средств, без особых финансовых затрат и сил нужно понимать как функционирует оборудование, после чего можно приступать к его производству в домашних условиях.

В первую очередь стоит определить нужную мощность подачи тока самодельного оборудования для сварки. Соединение деталей массивной конструкции требует большей интенсивности тока, а сварочные работы с тонкими металлическими поверхностями – минимальной.

Значение силы тока связано с выбранными электродами, которые будут использоваться в процессе. При сварке изделий до 5 миллиметров необходимо использовать стержни до 4 миллиметров, а в конструкции с 2 миллиметрами толщиной, стержни должны быть 1,5 миллиметра.

При использовании электродов в 4 миллиметра, сила тока регулируется до 200 ампер, в 3 миллиметра до 140 ампер, в 2 миллиметра – до 70 ампер и для самых маленьких до 1,5 миллиметров – до 40 ампер.

Сформировать дугу для сварочного процесса можно самому, используя сетевое напряжение, которое получается за счет работы трансформатора.

В комплект этого оборудования входит:

магнитопровод;
обмотка – первичная и вторичная.

Также трансформатор удастся изготовить самостоятельно. Для магнитопровода используются пластины из стали либо другого прочного материала. Обмотки необходимы чтобы непосредственно выполнять сварочную работу и иметь возможность подключать агрегат для сварки к сети в 220 вольт.

Трансформатор для сварочных работ.

Специализированные оборудования обладают дополнительными устройствами, обеспечивающими повышение качества и мощности дуги, что дает возможность самостоятельно регулировать значения силы тока.

Для сварочного оборудования, изготовленного в домашних условиях, не обязательно применять дополнительные приспособления. Смотря на значение силы тока, можно выбрать величину мощности трансформатора, а чтобы рассчитать мощность, необходимо показатель тока, который используется во время эксплуатации оборудования, помножить на 25.

Полученный результат умножается на 0,015, где на исходе получается необходимое значение диаметра магнитопровода. Чтобы рассчитать нужное сечение обмотки достаточно мощность поделить на 2000, а затем полученное число помножить на 1,13.

Чтобы посчитать, сколько необходимо намотать витков проводки, необходимо поделить площадь сечения магнитопровода пополам.

Если вы планируете изготовить простой сварочный аппарат своими руками, то нужно отметить, что сам процесс сварки бывает нескольких видов – мягкий и жесткий, на это влияет напряжение, которое есть на зажиме оборудования.

За счет этого параметра можно установить свойства внешнего тока для сварочного процесса, который также делится на пологопадающий, крутопадающий и возрастающий.

Большинство специалистов рекомендует применять источники тока с пологими либо крутопадающими особенностями. Они имеют минимальное изменение тока, когда колеблется электродуга, что дает возможность сваривать металл в домашнем быту.

Как сделать своими руками сварочный агрегат?

После изучения главных особенностей процесса сборки, можно приступать непосредственного к сборке самодельного оборудования.

На сегодняшний день существует большое количество различных способов и рекомендаций, как лучше собрать самодельный сварочный аппарат любого вида – с переменным или постоянным током, импульсные или инверторные, автоматические или полуавтоматические.

Достаточно глубоко в эту тему уходить не стоит, поскольку один из самых простых способов собрать аппарат для сварки своими руками, это использование трансформатора.

Чтобы изготовить его необходимо подготовить:

Несколько метров кабеля с большой толщиной.
Материал для сердечника, который будет располагаться в трансформаторе.
Сам материал должен обладать повышенной проницаемостью с примагничиванием.

Оптимальный вариант, когда сердечник в форме стрежня имеет букву «П». В некоторых случаях ращрешено применять данную деталь в более измененной форме, к примеру, круглой из статора, изготовленной из поврежденного электрического двигателя.

Схема устройства сварочного трансформатора.

Однако стоит обратить внимание, что на такую форму обмотки накручиваются труднее. Лучше всего, когда сечение сердечника для классического сварочного оборудования, сделанного своими руками и используемого в бытовых целях, имело площадь около 50 см2.

Чтобы оборудование имело доступный вес, не стоит увеличивать в объеме сечение, однако технический эффект будет не на высшем уровне. Если площадь сечения вам не подходит, то её удастся посчитать самостоятельно, используя специальные схемы и формулы.

Первичная обмотка должны быть изготовлена из провода из меди, который будет обладать повышенными характеристиками: термическая стойкость, поскольку в процессе эксплуатации конструкции данная детали очень сильно нагревается.

Такая деталь должна обладать хлопчатобумажной либо стеклотканевой изоляцией. На крайний случай, возможно использовать провод из резины с изоляцией либо резиновую ткань, однако опасайтесь полихлорвиниловой обмотки.

Изоляция также изготавливается своими руками, с использованием хлопчатобумажной либо стеклоткани, а точнее её части по 2 см в ширину. Благодаря этим кускам получится обмотать провод, а затем пропитать его с помощью любого лака с электротехническим назначением. Такая изоляция не будет перегреваться после регулярного функционирования.

Аналогично приведенным выше расчетам удастся посчитать, какая площадь сечения обмотки – первичной и вторичной будет самой оптимальной. Зачастую вторичная обмотка имеет площадь около 30 мм2, а первичная обмотка до 7 мм2, с использованием стержня в 4 миллиметра диаметром.

Кроме этого простым способом нужно определить, насколько будет протягиваться кусок провода из меди и сколько витков понадобится, чтобы накрутить две обмотки. После этого наматываются катушки, а каркас изготавливается при помощи геометрических параметров магнитопровода.

Главное проследить, чтобы при надевании магнитопровода не было никаких сложностей. В первую очередь, необходимо правильно подобрать размер сердечника. Его лучше всего изготавливать по помощи электротехнического картона либо текстолита.

По такому же аналогу удастся изготовить конструкцию для сварки мелких деталей. Для дома можно использовать сварочный аппарат «мини» маленького размера.

Изготовление сварочного аппарата

На сегодняшний день практически невозможно и довольно-таки трудно сварить металл или обработать его надлежащим способом, не применяя сварочное оборудование. После того, как вы сделаете сварочный аппарат своими руками, вы сможете выполнять любые работы с металлическими изделиями.

Схема трансформатора с отдельным дросселем.

Чтобы изготовить качественный агрегат необходимо обладать знаниями и навыками, которые помогут понять схему сварочного аппарата постоянного тока или переменного, что является двумя вариантами сборки оборудования.

С целью домашнего использования лучше всего узнать, как сделать мини сварку.

Удобнее вызвать мастера или приобрести уже готовый агрегат, однако иногда это бывает слишком затратно, поскольку на выбор модели по различным параметрам, таким как масса для сварочного аппарата, количество вольтов на сварочный аппарат определить достаточно трудно.

Существует несколько типов сварочных аппаратов: работающих на переменном токе, постоянном, имеющие три фазы либо инверторные. Чтобы выбрать один из вариантов и начать сборку необходимо, рассмотреть каждую схему первых 2-х типов. Во время подготовительного процесса необходимо обратить внимание на стабилизатор напряжения.

На переменном токе

Чтобы изготовить самодельные сварочные аппараты необходимо подобрать показатель напряжения, самое лучшее это 60 вольт, ток лучше всего регулировать от 120 до 160 ампер.

Можно самостоятельно определить значение сечения необходимого провода для изготовления первичной обмотки трансформатора, который должен подсоединяться к сети в 220 вольт.

Сечение по параметрам площади не должно быть больше 7 мм2, поскольку к вниманию стоит отметить возможный перепад напряжения и возможной дополнительной нагрузки.

Исходя из вычислений, оптимальным размером диаметра жилы из меди под первичную обмотку, который уменьшает действие механизма, является 3 миллиметра. При выборе алюминия для провода, сечение умножается на значение 1,6.

Стоит отметить, провода нужно обмотать тряпкой, поскольку они должны быть изолированы. Дело в том, что под увеличением температуры провод может расплавиться и возникнет короткое замыкание.

При отсутствии необходимого провода, есть возможность заменить его жилой немного тоньше, приматывая её парно. Однако необходимо помнить, что обмотка толщина увеличится, из-за чего размеры сварочного оборудования будут большими. Под вторичную обмотку применяют большой толщины провод с большим количеством жил из меди.

На постоянном токе

Электрическая схема сварочника на постоянном токе.

Некоторые сварочные аппараты работают при помощи постоянного тока. Благодаря такому агрегату можно сваривать чугунные изделия и конструкции из нержавеющей стали.

Чтобы создать своими руками сварочный аппарат постоянного тока может потребоваться не больше получаса. С целью преобразования самоделки с переменным током, нужно, чтоб вторичная обмотка была подключена с выпрямителем, который собирается на диоде.

В свою очередь, диод должен выдерживать ток с 200 ампер и обладать хорошим охлаждением. Чтобы подровнять значение тока можно воспользоваться конденсаторами, имеющие определенные характеристики и особенности напряжения. После этого агрегат собирается последовательно по схеме.

Дроссели используют в регулировке тока, а контакты, чтоб присоединить держатель. Дополнительные детали используются в передаче тока от внешнего носителя на место сваривания.

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.

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.
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.
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.
Гидрозатвором служит другая емкость, заполненная водой на 1/3 объема. В нее помещают конец отводного штуцера.
Рабочее сопло, из которого выходит горючая смесь газов, должно быть металлическим. Умельцы используют медицинские иглы.
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.

Газовая горелка располагается на удалении от воспламеняющихся и огнеопасных веществ. Во время работы сопло держат в противоположной стороне от источника питания. Пользуются ограждающими экранами.
Закрытое помещение необходимо периодически проветривать.
Пламя негативно влияет на сетчатку и глазное яблоко. При водородной сварке рекомендуется пользоваться затемненными очками.
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.
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.

Технология подводной сварки

Впервые о возможности сварочного процесса в морской среде заговорили в конце XIX веке: за счет оттеснения жидкости испаряющимися газами, образующимися при плавлении электродов, поддерживается горение дуги.

Официально подводная сварка признана в 1932-м году. Инженер Константин Хренов в длинных резиновых перчатках сваривал детали в смывном бачке с проточной водой, электрод он покрывал водонепроницаемой обмазкой.

В начале 1942 года в одном из институтов Москвы была создана специальная лаборатория. Подводная сварка проводилась в огромной учебной камере, изобретались новые способы создания прочных сварных соединений под водой. Сейчас подобных учебных центров много. Технология совершенствуется, разрабатываются новые виды наплавочных материалов, оборудование.

Особенности сварки под водой

Сначала о человеческом факторе:

организм подводного сварщика во время работы испытывает давление толщи воды, работать с оборудованием сложно;
из-за поднимающихся пузырьков, вспенивания воды снижена видимость сварочной ванны, чаще происходит смещение наплавки;
велик риск поражения током – вода хорошо проводит электричество, любой пробой смертельно опасен.

Основные отличия сварочного процесса:

затруднен розжиг электрода из-за слоя ржавчины;
работать можно только сверху вниз;
под давлением воды на воздушный пузырь шов проплавляется глубоко;
металл сразу остывает, образуются вдавленные чешуйки на соединении;
работа ведется на повышенных токах;
при быстрой кристаллизации металл становится хрупким.

Понятно, что работы осуществляет только опытный сварщик, имеющий подготовку водолаза.

Область применения

Методика подводной сварки используется:

при возведении мостов;
для быстрого ремонта трубопроводов, проложенных по дну водоемов;
во время аварийных ситуаций на нефтяных платформах, гидротехнических сооружениях, дамбах;
когда нужно срочно восстановить целостность судовых гребных винтов, обшивки корабля после повреждений.

Технология разрабатывалась для оперативных действий в боевой обстановке, но сейчас все чаще применяется в мирных целях.

Виды подводной сварки

Сваривать металл в воде можно несколькими способами:

с изоляцией рабочей зоны (в глубоководной или рабочей камере, портативном боксе);
непосредственно в воде;
с использованием ручного или автоматического оборудования.

Сухая подводная сварка в боксе или камере используется редко, слишком велики расходы:

на подъемно-транспортные механизмы, удерживающие изолирующую конструкцию;
нагнетателей воздуха;
приборов, контролирующих показатели создаваемой среды.

Только, когда нужно получить прочные соединения, прибегают к сухим методам.

Гипербарическая сварка – частичное совмещение мокрой и сухой сварки: водолаз-сварщик находится в водной среде, а сварочный процесс происходит в небольшом боксе, из которого воздух вытесняет жидкость.

Мокрая подводная сварка подразумевает розжиг электрода в воде, не требует предварительной подготовки, но качество соединения в этом случае страдает.

Ручная подводная сварка применяется в экстренных случаях, когда важна герметичность, шов не работает на излом, кручение. Для работы необходимы специальные электроды с непромокающей обмазкой. Полуавтоматическая с использованием наплавочной порошковой проволоки применяется для создания однородных прочных швов большой длины. Результат получается хороший. Контролировать процесс проще, чем при использовании электродов по двум причинам:

у проволоки небольшой диаметр;
нет вспенивающей воздух обмазки.

Работать полуавтоматами в жидкой среде проще.

К сухим методам прибегают тогда, когда нужно получить прочные соединения.

Принцип любых сварочных процессов – расплавление металла под воздействием электрической дуги. При розжиге электрода образуется газовый пузырь – вода разлагается под воздействием электротока. Образующийся газ высвобождает пространство для дальнейшего горения электродуги.

Расплав моментально охлаждается окружающей жидкостью без образования шлакового слоя. Температура соленой морской или океанской воды может быть минусовой. Металл не успевает впитать водород, окислиться. Процесс образования пузырей во время горения дуги непрерывный. При пользовании электродами их количество увеличивается, при работе сварочной проволокой их меньше.

Форма шва

Стыковые соединения при плохой видимости выполнить сложно. Для глубинных работ приемлемы тавровые швы и сварка внахлест. Наплавочный шов получается ровным, положение присадки можно скорректировать на ощупь.

Напряжение и ток

Под водой сваривают металл на высоком напряжении, чтобы поддерживалось стабильное горение дуги. В сравнении с обычными настройками, увеличивают от 30 до 35 В. Ток делают максимальным.

Желательно работать на постоянном токе, при переменном электродуга менее стабильная. Напряжение и сила тока увеличиваются с глубиной погружения. Технических ограничений по глубинности нет, можно варить металл при любом давлении воды.

Оборудование и расходные материалы

Подводная сварка производится типовыми генераторами тока: трансформаторами, инверторами, выпрямителями. Рекомендуемые параметры применяемого оборудования:

напряжение 80 – 120 В;
ампераж 180 – 220 А.

Кабель, шланги должны соответствовать стандартам электробезопасности, подводная сварка сопряжена с поражениями током, особенно в морской воде с высоким содержанием солей. При энергопотерях ухудшается горение дуги.

Электроды для подводной сварки делают с парафиновым или нитролаковым покрытием, часто применяют СВ-08, СВ-08ГА и подобные. Рекомендуемая порошковая проволока – СВ-08Г2С, ППС-АН1. Размер выбирается в зависимости от толщины свариваемых металлов.

Подводная сварка невозможна без использования скафандра. Когда применяется глубоководный металлический, важно соблюдать расстояние до рабочей зоны, чтобы не возникал разряд между инструментом и скафандром.

Требования к водолазам-сварщикам

Глубинность подводной сварки под водой ограничена возможностями человеческого организма. Во время резкого всплывания возникает декомпрессия – в крови образуются пузырьки газа. Водолаз-сварщик проходит двойное обучение:

профессиональный курс сварщика на присвоение высокого разряда;
профподготовку водолазов, дайверов, важно научиться правильно пользоваться аквалангом, рассчитывать время пребывания под водой, определять временные интервалы глубинной выдержки во время всплытия на поверхность.

В процессе подготовки кадров особое внимание уделяется технике безопасности, специалист должен уметь хорошо плавать, проверять оборудование, знать нюансы сварочного процесса. В затрудненных условиях важно правильно организовать рабочее место, чтобы не создавались лишние помехи от течений, волн. В рабочей зоне не должны находиться незакрепленные предметы.

Для подводной работы необходимо иметь представление об устройстве обшивки ремонтируемых судов, особенностях гидросооружений, возводимых мостовых конструкций. Обучение водолазов-сварщиков проводится в специализированных центрах, где есть бассейны, разнообразное сварочное оборудование.

СВАРКА… ВОДОЙ

Я давний подписчик вашего журнала, многое использую из напечатанного в нем. Особенно мне понравилась статья «Огонь… из воды», напечатанная в «М-К» № 7, 1980. По описанию изготовил электролизёр, и он стал необходимым инструментом в моей мастерской.

Однако вскоре конструкция вызвала разочарование. Большая (20 кг) масса электролизёра, почти такая же — источника питания, недостаточная для некоторых работ производительность, быстрый нагрев при работе, наличие напряжения на неизолированных электродах, постоянные протечки электролита через стыки, вспенивание и выброс электролита в затвор и горелку, быстрое растворение электродов — все эти недостатки нужно было устранять.

В результате появилась конструкция, избавленная от перечисленных недостатков. Предлагаемый электролизёр работает уже много лет без нареканий. Конструкция его достаточно проста, а многократное облегчение достигнуто за счёт уменьшения расхода материалов (кроме электролита).

Аппарат понравился многим моим друзьям и знакомым, изготовлено ещё несколько экземпляров (названных в шутку «плазмотронами»: название прижилось — наверное потому, что легче выговаривать) различной производительности — от 200 до 500 л/ч газовой смеси. Просьбы помочь в изготовлении электролизёра продолжаются, и я решил написать в ваш журнал.

Устройство электролизёра

Основная часть электролизёра — корпус 1 (рис.1), футерованный внутри диэлектриком 2; в нём установлены внутренние электроды 5, отделённые один от другого резиновыми кольцами 12. По концам корпуса установлены фланцы 3 с концевыми электродами 6, герметичными токоподводами 7 и штуцерами 4. Прозрачные фланцы 3 (из оргстекла) и прорези по краям концевых электродов 6 служат для визуального контроля уровня электролита и процесса электролиза.

Электроды изготовлены из нержавеющей стали, не растворяющейся при работе электролизёра. Так как внутренние электроды не несут технической нагрузки, не выполняют функции теплоотвода и не растворяются при работе, то их можно изготавливать из очень тонкого материала — фольги толщиной 0,05…0,2 мм.

Все электроды 5 имеют по два отверстия 11 в верхней части для выхода газа и заливки электролита. В нижней части электродов делать отверстия нельзя, т.к. они резко ухудшают работу электролизёра, шунтируя электрическую цепь ячеек и вызывая «передавливание» электролита к выходному штуцеру. Электролизёр с такими электродами (с отверстиями внизу) быстро нагревается; возникают и выбросы электролита через выходной штуцер.

Электроды разделены резиновыми кольцами 12 — прямоугольного сечения. Кольца по наружному диаметру несколько больше (на 1 …2%) внутреннего диаметра электролизёра, что при сборке обеспечивает достаточно хорошую герметичность ячеек без применения герметиков и препятствует перетеканию электролита при наклонах электролизёра.

Штуцеры 4 служат для заливки электролита, воды и отвода выработанной газовой смеси. При работе один из штуцеров закрыт заглушкой 10. Подвод питающего напряжения к концевым электродам производится через герметичные токоподводы 7. На фланцах они закрыты изолирующими крышками (на рис. 1 не указаны, см. фото). При этом втулка (рис. 3) с натягом крепится на гайке, фиксирующей токоподвод и на неё навинчивается крышка.

Изготовление аппарата

Предлагаемые описание и эскизы относятся к варианту электролизёра производительностью до 200 л/ч смеси кислорода и водорода.

Корпус 1 (рис. 1) электролизёра изготавливается на токарном стенке. Материал корпуса — алюминиевый сплав марки Д1Т, Д16Т, АК8Т. Оси резьбовых отверстий М4 в торцах корпуса для крепления фланцев должны совпадать.

Изолятор 2 корпуса является важной частью электролизёра, так как обеспечивает электробезопасность и защиту корпуса от электролита. Он изготавливается из листового материала толщиной 1 мм (если толще, то необходимо скорректировать размеры фланца и электродов или же корпуса). В качестве изолятора можно использовать листовую резину, пластифицированный винипласт, полиэтилен, хлорвинил. Из листовой заготовки свёртывается труба длиной 420 — 450 мм; стык сваривается любым доступным способом (например, нагревом обеих кромок по всей длине ленточкой-нагревателем, с последующим сжатием в специально сделанном приспособлении). Можно просто с помощью паяльника, через разделительную прокладку из плёнки лавсана или фторопласта, чтобы расплавившийся пластик не прилипал к жалу паяльника.

Рис. 1. Электролизёр:

5 — внутренний электрод;

6 — концевой электрод;

10 — заглушка штуцера;

12 — резиновое кольцо.

При изготовлении изолятора из резины края нужно соединить с помощью сырой резины и вулканизатора. Вулканизатор самодельный, из алюминиевого бруска на всю длину стыка.

Заготовка изолятора должна быть такой ширины, чтобы диаметр получившейся трубы был больше внутреннего диаметра корпуса на 1 — 1,5%. Труба из изолятора вставляется внутрь корпуса с равными выступами по концам. Эти выступающие концы у пластиковой трубы вместе с частью корпуса разогрейте в кипящей воде и после их размягчения заверните на корпус (для резины нагрев, конечно, не потребуется). Подойдет и сантехническая труба из полиэтилена диаметром 110 мм. Необходимо учесть, что алюминиевые сплавы бурно реагируют с растворами щелочей, поэтому герметичность изолятора должна быть гарантированной.

Резиновые кольца 12 — из листа толщиной 2 — 2,5 мм. Сначала изготавливается труба диаметром на 1 — 1,5% больше внутреннего диаметра изолятора корпуса, потом на деревянной оправке на токарном станке нарезаются кольца шириной 3 мм.

Фланцы 3, заглушки 10 и крышки для токоподводов выполняются из листового оргстекла толщиной 10 мм. Фланцы полируются до хорошей прозрачности.

Штуцеры 4, электроды 5 и 6, токоподводы изготавливаются из нержавеющей стали 12Х18Н9. Электроды 5 — из фольги, вырезаются вручную ножницами, с последующей обработкой комплекта их на токарном станке (или без обработки, если они вырезаны очень аккуратно). Количество электродов 110 шт. Отверстия в верхней части электродов пробиваются с помощью простейшего штампа: берётся стальная полоса толщиной 2 — 3 мм и размерами 20×60 (сталь У7) и сгибается пополам с зазором 0,2 — 0,5 мм. В пластинке сверлится сквозное отверстие сверлом диаметром 6 — 7 мм, после чего пластина закаливается. Вместо пуансона можно использовать заточенный хвостовик сверла, подобранного так, чтобы сверло входило в штамп как можно с меньшим зазором, но не туго. Отверстия в электродах получаются хорошего качества, без рваных краёв и заусенцев.

Концевые электроды 6 крепятся на фланце с помощью токоподводов 7 и низкой гайки М8х1. Для герметизации в проточку на фланце устанавливается резиновое кольцо. Штуцеры 4 на фланцах — также с резиновыми кольцами для герметизации.

Подставки 9 — из любой пластмассы: они крепятся на корпусе так, чтобы стык изолятора оказался в верхней части.

Все внутренние детали электролизёра перед сборкой должны быть хорошо промыты горячей водой с содой.

После установки одного из фланцев начинается монтаж внутренних электродов. Делается это так. Корпус устанавливается вертикально, опускается электрод и ориентируется в корпусе (например, с помощью толстой вязальной спицы). Потом опускается резиновое кольцо и прижимается к электроду специальным приспособлением. Оно представляет собой диск из толстой ровной фанеры с диаметром, равным диаметру электрода; в центре прикреплена длинная (300 — 350 мм) деревянная круглая ручка. В диске должны быть отверстия для прохода воздуха. После установки нескольких колец и электродов нужно их с силой «утрамбовать».

По окончании монтажа проверяется герметичность электролизёра в ванне с водой: накачивается воздух давлением 1,5 — 2 кгс/см2 от автомобильного насоса. Герметичность должна быть полная.

Перед заливкой электролита с обоих штуцеров снимаются заглушки: электролитом нужно заполнить весь объём электролизёра. После заливки аппарат приводится в рабочее состояние. На штуцеры надеваем резиновые трубки и концы их опускаем в трёхлитровую стеклянную банку. Подключаем электролизёр к источнику питания. Увеличиваем ток до 4 А ступеньками через 0,5 А с выдержкой по 3 — 5 минут. Выходящий газ вынесет из электролизёра вместе с образующейся пеной остатки грязи на деталях. Максимальный рабочий ток 3,5 А.

При нормальной работе электролизёра уровень электролита при включении тока поднимается всего на несколько миллиметров без образования пены. Если она всё же образуется и при работе выносится из электролизёра через штуцер, то необходимо заменить электролит свежим и повторить операцию подготовки электролизёра к работе.

Для приготовления электролита используется только чистый едкий натрий и дистиллированная вода. Концентрация электролита 10 — 20%.

До начала эксплуатации, а также периодически в процессе пользования аппаратом проверяйте сопротивление изоляции мегомметром на 500 В (или в крайнем случае тестером на пределе измерения МОм). Сопротивление изоляции должно быть не менее 0,5 МОм.

Источник питания может быть выполнен на тиристорах или в виде автотрансформатора со ступенчатым регулированием тока, с железом, рассчитанным на 120 — 150 ВА мощности.

Читайте также: