Сварка автогеном — как устроен, классификация, как правильно эксплуатировать

Как устроен автоген

Классическая основа аппарата состоит из набора:

• баллона с кислородом,
• баллона с горючим газом,
• манометра с редуктором,
• газопроводных шлангов,
• горелки (резака), которая может использоваться как для сварки низколегированной стали, так и для разрезания черных или цветных металлов.

К резаку подведены шланги с кислородом и ацетиленом, вместо которого можно использовать пропан/бутан. Однако пропановый автоген рационально применять для разрезания металлических поверхностей, а процесс сварки с его помощью неэффективен, потому что температура струи пламени ниже, чем при использовании ацетилена.

При сварке деталей с тонкими стенками это незаметно, но при обработке труб и толстостенных деталей замедляет процесс.

Что такое автоген, и верно ли считать его резаком

Под термином автоген подразумевается автоматический генератор, позволяющий получать ацетилен в результате химической реакции карбида кальция и воды. Оборудование входит в состав комплекса для резки металлов. Для разделки конструкций из него требуется резак, оснащенный кранами для регулировки потока топлива и окислителя.

В состав комплекса входят баллон с кислородом, оборудованный редуктором, и эластичные шланги для подачи газообразной среды к смесительной камере в резаке.

Конструкция аппарата

Классический ацетиленовый генератор состоит из корпуса с герметичной крышкой. Внутри установлен дозатор, подающий карбид в водяную ванну внизу резервуара. Газ собирается в верхней части кожуха, оборудованной штуцером с манометром. Топливо подается по шлангу к газовой горелке с кранами для регулировки потока и гашения пламени. Вместо генератора может использоваться баллон с газом (например, с раствором ацетилена в ацетоне). В этом случае сварщику не требуется заправлять генератор карбидом и производить очистку резервуара от шлама.

Резаки подразделяют на категории по конструкции:

• инжекторные (со смешиванием компонентов в отдельной камере);
• безинжекторные (соединение компонентов происходит в головке, для работы требуется повышенное давление).

Как работает автоген

За счет подачи дополнительной порции окислителя температура пламени для ацетилена доходит до +3200°С (при использовании пропана параметр не превышает +2750°С). Раскаленная струя плавит металл, который частично сгорает в струе дополнительного окислителя (он подается по отдельной трубке в головку). Остатки материала удаляются из рабочей зоны потоком кислорода. На резаке имеются раздельные вентили для режущего и подогревающего окислителей (последний необходим для поддержания горения).

Раскаленная струя плавит металл, который сгорает в окислителе.

Сфера применения

Основные направления использования автогенной сварки:

• разделка стальных конструкций перед их утилизацией;
• удаление дефектов швов, образовавшихся при дуговой сварке;
• устранение последствий некачественного литья;
• раскрой стального профиля перед монтажными работами;
• предварительная обработка кромок перед их соединением дуговой сваркой;
• демонтаж стальных конструкций (например, участков водопроводных труб) при ремонте;
• соединение листов из стали (напрямую или с использованием присадочной проволоки);
• пайка конструкций тугоплавкими припоями.

Принцип действия и способ применения

Технология сварки и резки устройством базируется на свойстве металлов плавиться. Струя пламени высокой температуры размягчает металлическую поверхность до состояния жидкости, а с помощью давления осуществляет резку металла автогеном или за счет присадочных металлических прутков соединяет детали.

Для восстановительной сварки применяются разные прутки, чьи параметры зависят от сортамента металла, площади изделий.

Конструкция автогена

Современная конструкция автогена основана на взаимодействии составляющих деталей:

• наконечника,
• мундштуков,
• корпуса ствола с камерой для получения смеси газов,
• вентилями,
• штуцерами.

Снижение давления до требуемого уровня образуется внутри инжекторного ствола. Сюда поступает часть кислорода. Из ствола струя пламени выходит в полость внешнего мундштука. Другая часть кислорода поступает в канал внутреннего мундштука, формируя пламенную струю.

В смесительной камере устройства пары ацетилена или пропана соединяются с кислородными, образуя смесь для струи пламени. Она подается между мундштуками наконечника, который прикреплен к стволу обыкновенной гайкой.

Конструкции моделей разных брендов могут незначительно отличаться, но их принцип действия от этого практически не меняется. Дополнительные элементы конфигурации устройства повышают уровень безопасности во время работы, обеспечивают дополнительные удобства при эксплуатации. Несложные операции можно выполнять автогеном, собранным своими руками.

Классификация

Ассортимент аппаратов для газорезки по назначению делится на модели:

• для специфических работ,
• универсальные,
• переносные автогены.

В них горящая струя может формироваться:

• кислородом,
• парами керосина,
• ацетиленом,
• пропаном/бутаном

Неважно, какая модель автогена в руках у газосварщика, главное, чтобы она соответствовала специфике работы и параметрам элементов для резки или сварки. Универсальные модели могут разрезают металл под любым наклоном. К тому же они очень удобны, отличаются легкостью.. Одна из новейших разработок – пьезоподжиг, позволяющий включать инструмент кнопкой.

Модели сварочного оборудования промышленного производства можно использовать с любым газом. Для домашнего применения лучший вариант – инструмент на пропане/бутане, который купить легче, а опасности меньше.

По конструкции, способу смешивания составляющих оборудование делится на классы:

• инжекторных,
• безинжекторных.

Настройка оборудования

Далее следует осуществить настройку. Она производится путём включения оборудования в сеть и снятия показаний напряжения со вторичной обмотки. Величина напряжения на ней должна составлять от 60 до 65 вольт.

Точная подгонка параметров осуществляется путём уменьшения или увеличения длины обмотки. Для получения качественного результата величину напряжения на вторичной обмотке следует подогнать под заданные параметры.

К первичной обмотке готового сварочного трансформатора подключают кабель ВРП либо провод ШРПС, который будет использован для подключения к сети. Один из выводов вторичной обмотки подают на клемму, к которой впоследствии будет подключаться «масса», а второй — подаётся на клемму, подключённой к кабелю. Последняя процедура закончена и новый сварочный аппарат готов к эксплуатации.

Эксплуатация

Использование аппарата дает возможность разрезать, сваривать поверхности металла любой сложности. Оборудование, работающее на керосине, востребовано для угольной, горнодобывающей отраслей, потому что нет риска взрыва самого устройства. Из-за сложности конструкции такой автоген не подходит для мелкой бытовой работы.

Пропановые изделия применяются для резки чугунных батарей, труб, других видов металлов. Ацетиленовые аппараты — удачный выбор для обработки толстых деталей разной сложности, потому что такая горючая смесь формирует максимальную температуру пламени.

Одна из проблем эксплуатации инструмента – быстрое изнашивание сопла, мундштуков. Увеличение срока службы инструмента зависит от регулярной очистки полости сопла мягким прутком из меди. Главное – правильно подобрать размер прутка.

Аппарат для газовой резки и сварки своими руками

Аппарат для газовой резки и сварки различных материалов, включая тугоплавкие металлы, ни одному хозяйству, думается, не помешает. Тем более компактный и абсолютно безопасный в обращении. Но где такой достать? Да и не по карману многим его приобретение. О том, как своими руками сделать вариант малогабаритного, но достаточно мощного аппарата для газовой резки и сварки, работающего по принципу получения водородно-кислородной горючей смеси с помощью электролиза водного раствора щелочи, пойдет речь в этой статье. В конструкции данного аппарата большее число рабочих пластин, модифицированные боковые платы и надежный штуцер для выхода горючей газовой смеси), но действующий по тому же принципу электролизер. Тем, кто впервые сталкивается с подобным устройством, нелишне, думается, в самых общих чертах пояснить (а остальным напомнить), в чем суть такого рода конструкций. А она достаточно проста. Между боковыми платами, соединенными четырьмя шпильками, размещены металлические пластины-электроды, разделенные резиновыми кольцами. Внутренняя ячеистая полость такой батареи на 1/2…3/4 объема заполнена слабым водным раствором щелочи (КОН или NaOH). Приложенное к пластинам напряжение от источника постоянного тока вызывает разложение (электролиз) раствора, сопровождающееся обильным выделением водорода и кислорода. Эта смесь газов, пройдя через специальный жидкостный затвор (рис. 1а), поступает далее на горелку и, сгорая, позволяет получить столь необходимую для многих технологических процессов (например, резки и сварки металлов) высокую температуру — около 1800° С.

Рис.1. Аппарат для резки и сварки, работающий на продуктах электролиза слабого щелочного раствора: а — блок-схема, б — готовая самодельная конструкция: 1 — блок питания выпрямленным напряжением электросети, 2 — электролизер, 3 — затвор жидкостный, 4 — горелка газовая, 5 — амперметр, 6 — ручка включения аппарата, 7 — ручка смены режима работы (скачкообразное изменение отдаваемой в нагрузку мощности), 8 — ручка управления потенциометрами, 9 — скоба хранения электрошнура в свернутом состоянии, 10 — корпус переносной деревянный, 11 — штепсельная вилка. Производительность электролизера зависит от концентрации щелочи в растворе и прочих факторов. А самое главное — от размеров и количества пластин-электродов, расстояния между ними, что, в свою очередь, определяется параметрами блока электропитания — мощностью и напряжением (из расчета 2…3 В на гальванический промежуток между двумя расположенными рядом друг с другом пластинами). Предлагаемые мною конструкции источника постоянного тока доступны для изготовления в условиях «домашней мастерской» и начинающему самодельщику. Они способны обеспечить надежную работу даже «восьмидесятиячеистого» (пластин-электродов у такого — 81 шт.) электролизера, а тем более — «тридцатиячеистого». Вариант, принципиальная электрическая схема которого изображена на рис. 4, позволяет к тому же легко осуществлять регулировку мощности для оптимального согласования с нагрузкой: на первой ступени — 0…1,7 кВт, на второй (при включении SA1) — 1,7…3,4 кВт. И пластины для электролизера предлагаются соответствующие — 150×150 мм. Изготавливаются они из кровельного железа толщиной 0,5 мм. Помимо газоотводного 12-мм отверстия в каждой пластине сверлится еще по четыре установочных (диаметром 2,5 мм), в которые при сборке продеваются вязальные или велосипедные спицы. Последние нужны для лучшего центрирования пластин и прокладок, а потому на окончательном этапе сборки из конструкции убираются.

Рис.2. Электролизер («восьмидесятиячеистый» вариант): 1 —плата боковая (фанера, s12, 2 шт.), 2 — щека прозрачная (оргстекло, s4, 2 шт.), 3 — пластина-электрод (жесть, s0,5; 81 шт.), 4 — кольцо разделительное герметизирующее (5-мм резина кислото- и щелочеупорная, 82 шт.), 5 — втулка-изолятор (кембриковая трубка 6,2×1, L35, 12 шт.), 6 — шпилька Мб (4 шт.), 7 — гайка Мб со стопорной шайбой (8 шт.), 8 — трубка вывода горючей газовой смеси, 9 — раствор слабощелочной (2/3 внутреннего объема электролизера), 10 — вывод контактный (медь рафинированная, 2 шт.), 11 — штуцер («нержавейка»), 12 — гайка накидная М10, 13 — шайба штуцера («нержавейка»), 14 — манжета (резина кислото- и щелочеупорная), 15 — горловина заливная («нержавейка»), 16 — гайка накидная M18, 17 — шайба заливной горловины («нержавейка»), 18 — шайба герметизирующая (резина кислото- и щелочеупорная), 19 — крышка заливной горловины («нержавейка»), 20 — прокладка герметизирующая (резина кислото- и щелочеупорная). Вообще-то пришлось немало поломать голову, прежде чем «водогорелка» стала удобной и надежной, как лампа Эдисона: включил — заработала, выключил — работать перестала. Особенно хлопотным делом оказалась модернизация не самого электролизера, а подсоединяемого к нему на выходе жидкостного затвора. Но стоило отказаться от ставшего было шаблонным применения воды в качестве заслона от распространения пламени внутрь газообразующей батареи (по соединительной трубке) и обратиться к использованию… керосина, как все тут же пошло на лад. Почему выбран именно керосин? Во-первых, потому, что в отличие от воды эта жидкость в присутствии щелочи не вспенивается. Во-вторых, как показала практика, при случайном попадании капель керосина в пламя горелки последнее не гаснет — наблюдается лишь небольшая вспышка. Наконец, в-третьих: будучи удобным «разделителем», керосин, находясь в затворе, оказывается безопасным в пожарном отношении. По окончании работы, во время перерыва и т.п. горелка, естественно, гасится. В электролизере образуется вакуум, и керосин перетекает из правого бачка в левый (рис. 3). Потом — барбатация воздуха, после чего горелку можно хранить сколько угодно: в любой момент она готова к использованию. При ее включении газ давит на керосин, который вновь перетекает в правый бачок. Затем начинается барбатация газа…

Рис.3. Керосиновый затвор и принцип его действия (а — при работающем электролизере, б — в момент отключения аппарата): 1 — баллон (2 шт.), 2 — пробка (2 шт.), 3 штуцер вводный, 4 — штуцер выводной, 5 — керосин, 6 — переходник (стальная труба). Соединительные трубки в аппарате — полихлорвиниловые. Лишь к самой горелке ведет тонкий резиновый шланг. Так что после отключения питания достаточно эту «резину» перегнуть руками — и пламя, выдав напоследок легкий хлопок, потухнет. И еще одна тонкость. Хотя блок питания (см. рис. 4) и способен обеспечить электроэнергией 3,4-киловаттную нагрузку, пользоваться столь большой мощностью в любительской практике случается очень редко. И чтобы «не гонять электронику» чуть ли не вхолостую (в однополупериодном режиме выпрямления, когда на выходе 0…1.7 кВт), нелишне иметь в распоряжении и другой источник питания электролизера — поменьше и попроще (рис. 5).

Рис.4. Принципиальная электрическая схема блока электропитания. По сути, это — двух-полупериодный, известный многим самодельщикам регулируемый выпрямитель. Причем со связанными друг с другом (механически) «движками» 470-омных потенциометров. Конструктивно такую связь можно осуществить либо при помощи простейшей зубчатой передачи с двумя текстолитовыми шестернями, либо воспользоваться более сложным устройством типа верньера (в бытовом радиоприемнике).

Рис.5. Вариант блока питания с использованием в схеме тиристоров и самодельного трансформатора. Трансформатор в блоке питания самодельный. В качестве магнито-провода применен набор Ш16×32 из трансформаторной стали. Обмотки содержат: первичная — 2000 витков ПЭЛ-0,1; вторичная — 2×220 витков ПЭЛ-0,3. Практика показывает: рассмотренный самодельный аппарат для газовой резки и сварки даже при самой напряженной эксплуатации способен исправно служить весьма продолжительное время. Правда, раз в 10 лет требуется проводить основательное техобслуживание, в основном из-за электролизера. Пластины последнего, работая в агрессивной среде, покрываются окисью железа, которая начинает выступать в роли изолятора. Приходится пластины промывать с последующей зачисткой на наждачном круге. Более того, заменять четыре из них (у отрицательного полюса), разъеденных кислотными остатками, собирающимися вблизи «минуса». Поэтому рекомендуется в электролизер заливать только дистиллированную воду, а щелочной раствор использовать наименее загрязненный солями (недопустимо присутствие следов химических соединений серной и соляной кислот). Применение так называемых сливных отверстий (кроме заливного и газоотводного) также вряд ли можно считать оправданным, что и было учтено при разработке аппарата. Столь же необязательным является и ввод в схему аппарата бидонов для сбора накапливающейся сверхагрессивной щелочи. К тому же эксплуатация «безбидонной» конструкции показывает, что этой «вредоносной жидкости» способно собраться за 10-летний период на дне керосинового затвора не более полстакана. Скопившуюся щелочь удаляют (например, при техобслуживании), а в затвор заливают очередную порцию чистого керосина.

Источник: Моделист конструткор №3 1997

Сварочный трансформатор <�Предыдущая

Следующая> Самодельный разборный журнальный столик

Правила сварки

Соблюдение правил эксплуатации оборудования обеспечивает получение качественного результата, безопасную эксплуатацию. Для этого надо знать, как им пользоваться, проверить готовность оборудования к работе:

• правильность расположения всех комплектующих аппарата,
• герметичность подключения шлангов,
• исправность манометров.

Продуть газовые шланги сжатым воздухом, мундштуки – специальными иглами. Резиновые уплотнители обработать глицерином или специальной смазкой. Вентилями отрегулировать параметры струи режущего пламени в зависимости от толщины, размеров обрабатываемого изделия. У пламени должна быть правильная, симметричная форма.

Профессионалы пользуются двумя методами сварки. При «левом» способе, когда пламя передвигается справа налево, мастеру удобно ориентироваться по еще не сваренным кромкам. Благодаря такому контролю, шов получается аккуратным. При «правом» — необходимы зигзагообразные движения, чтобы дать возможность металлу охладиться. В завершение работы сначала закрывается вентиль подачи газа, затем кислорода. Сильно нагретый наконечник охлаждается холодной водой.

Разновидности сварки

Сначала нужно понять, для какой сварки делаем аппарат. Различают следующие виды сварки:

• Электродуговая;
• Микродуговая;
• Точечная импульсная (контактная);
• Газовая.

Электродуговая сварка

При ней используется промышленная частота 50-60 герц, а также постоянный ток в 200 ампер. Можно сварить забор, гараж и другие достаточно серьёзные конструкции.

Микродуговая сварка

Используется при прокладке проводки, а также при её ремонте.

Точечная импульсная или контактная сварка

Используется при изготовлении продукции из стального листа тонкой толщины.

Газовая сварка

Является настолько серьёзным процессом, что такой аппарат нет смысла изготавливать дома. Проще и дешевле его купить. Тем более, что газовые баллоны к ней сделать дома невозможно.

Газогенератор делать дома опасно, если что-то пойдёт не так, может произойти взрыв.

Что нужно знать

Газосварщик с автогеном в руках должен позаботиться о безопасности во время работы. Технология газосварки автогеном предусматривает обработку:

• углеродистой стали толщиной не более 5 мм,
• цветных металлов,
• инструментальной, антикоррозионной стали,
• чугуна и его сплавов.

Техника резки металла газом при помощи автогена — нехитрая, но лучше потренироваться перед соединением ответственных деталей.

Водородная сварка

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.

Алгоритм проведения сварки автогеном

Профессионалы рекомендуют перед тем, как резать автогеном, выполнить:

• открытие кислородного крана,
• открытие ацетиленового крана,
• поджиг пламени на газовой горелке.
• регулировку струи пламени до необходимой температуры.

Рабочий процесс представляет собой:

• обработку пламенем металла до белого цвета поверхности,
• добавление в струю сварочного электрода,
• заполнение шва по мере плавления прутка электрода,
• охлаждение детали водой,
• удаление образовавшегося шлака постукиванием молотка,
• проверку герметичности шва.

Требования безопасности

При сваривании металлических изделий с помощью автогена требуется предельная осторожность и выполнение правил эксплуатации аппарата:

• во избежание взрыва запрещается контакт кислородного баллона и горюче-смазочных материалов, особенно масла,
• во время сварки периодически проводить проверку баллонов на утечку газа,
• на месте сварки должен быть огнетушитель,
• следует работать на отдалении от воспламеняющихся предметов.
• перевозку баллонов осуществлять на транспорте, оборудованном для транспортировки взрывоопасных материалов,
• баллоны должны храниться на открытом воздухе или в вентилируемом шкафу.

Нежелательно надевать одежду из синтетики, неудобную обувь, чтобы ничто не мешало передвижению при непредвиденной ситуации.

Как сделать мини автоген своими руками

Вместо громоздких стандартных моделей производители стали выпускать компактный мини автоген для использования в труднодоступных местах или в быту. Этот небольшой ручной инструмент помещается в компактный чемоданчик. Для хранения газа такие устройства комплектуются небольшими баллончиками с кислородом, бутаном, пропаном.

Внешне такой автоген выглядит как простое приспособление. По сути, это зажигалка, имеющая дюзу резака газом, которая находится сверху изделия. При этом характеристики у него достаточный напор пламени, что позволяет работать даже при сильном ветре. Но чаще такими аппаратами пользуются ювелиры, мастера по ремонту бытовой техники, потому что они удобны для работы с мелкими предметами.

Компактный мини резак можно смастерить, используя кислород и водород, полученные в результате электролиза водно-щелочного раствора. Конструкция такого самодельного автогена состоит из комплекта:

• двух специальных плат, соединенных 4 шпильками,
• батареи электродов из стальных панелей, разделенных резиновыми кольцами,
• силиконовых трубок для движения газов,
• иглы от шприца, выполняющей функции горелки.

Чтобы избежать неприятностей, нужно заимствовать только схемы с водяным затвором у патрубков на выходе, потому что пайка автогеном гидролизным водородом также взрывоопасна как аппаратом, работающем ацетиленом.

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.