Найди уже готовую учебную работу

7.4. Устройство и принцип работы водородного, стеклянного и хлоридсеребрянного электродов

В количественном анализе чаще всего
применяют два типа электродов: в качестве
индикаторного – стеклянный, и
хлоридсеребряный – как электрод
сравнения. Особая роль принадлежит
водородному электроду, который является
универсальным электродом сравнения,
так как  его потенциал принят за нуль.
Рассмотрим более подробно устройство
и принцип работы именно этих электродов.

Потенциал любого электрода может быть
рассчитан на основании уравнения
Нернста, исходя из значения стандартного
электродного потенциала  и
условий протекания электродных реакций
(активности ионов, температуры, числа
электронов, участвующих в процессе).
Абсолютное значение  определить
невозможно, поэтому его можно оценить
относительно любого электрода,
потенциал которого в данных условиях
остается неизменным

Водородный
электродэто первичный электрод
для измерения рпотенциал которого
зависит от активности ионов водородаи в интервале значений рНот 0 до
+14 (при С)
описывается уравнением

Е =
-0,059рН + const                                              
(7.11)

Этот
электрод относится к стандартным газовым
электродам I
рода (обратимым по катиону), а проводником
I
рода в нем служит электрод из платины,
который непосредственного участия в
электродной реакции не принимает.

Рисунок 7.18 Устройство стандартного
водородного электрода.

Как
видно из рисунка 7.18, основным элементом
водородного электрода служит высокочистая
специально обработанная платиновая
пластина, покрытая слоем электролитически
осажденной платины (платиновой черни),
имеющей большую удельную поверхность.
Эта пластина погружена в водный раствор
серной или соляной кислоты с концентрацией

=
1моль/л, через который пропускают
очищенный водород. Поверхность платиновой
пластины насыщается за счет адсорбции
газообразным водородом, поступающим в
полуэлемент под давлением 101325 кПа (1
атм) при С.
В результате этого процесса на поверхности
такого электрода устанавливается
равновесие:

                                             
(7.12)

Разница
потенциалов на границе раздела  имеет
некоторое постоянное значение, которое
условно принято за нуль. Степень
воспроизводимости результатов у такого
электрода очень высока, однако в
аналитических лабораториях водородный
электрод не применяют из-за относительной
сложности работы с ним.

Для определения электродного потенциала
данного металла составляют гальванический
элемент, где один из полуэлементов –
это испытуемый металл, погруженный в
раствор собственной соли при стандартных
условиях, а вторым полуэлементом является
стандартный водородный электрод.
Значение ЭДС такого элемента числено
равно стандартному электродному
потенциалу данного металла и приводится
в таблице ряда напряжений металлов.

Электродный потенциал металла,
измеренный при стандартных условиях
относительно стандартного водородного
электрода, называют стандартным
(нормальным) электродным потенциалом.

Таким образом, потенциал электрода
сравнения по отношению к водородному
электроду всегда точно известен и может
быть вычислен по уравнению Нернста

;                                                       
(7. 13)

где  –
формальный потенциал системы, в которой
концентрации всех участников составляют
1 моль/л. Этот потенциал включает в себя
коэффициенты активности (f)
окисленной и восстановленной форм и
зависит от ионной силы раствора.

Производители сварочных электродов

На российском рынке расходных материалов представлен широкий выбор электродов, выпускающихся отечественными производителями. Технологические мощности производств позволяет закрыть потребности физических лиц и предприятий различной сферы деятельности.

Российские изготовители электродов делятся на 3 категории:

• Крупные производства, которые снабжают материалами основную часть покупателей.
• Заводы класса «импорт».
• Предприятия малого бизнеса, изготавливающие продукцию для удовлетворения собственных потребностей.

Перечислим несколько производственных компаний, выпускающих электроды:

СВЭЛ — Алтайский завод сварочных электродов.

Современное предприятие, производящее широкий диапазон продукции с покрытием.

Белореченский электродный завод «Рамсес».

Сварочные материалы выпускают в соответствии с госстандартами, изделия сертифицированы.

«Электрод-Бор».

Изготавливает универсальные сварочные электроды.

Продукция российских производителей востребована в различных сферах деятельности, активно покупается не только в магазинах нашей страны, но и за рубежом.

Расшифровка сварочных электродов.

Подбор расходников

Виды сварочных материалов

Электроды, использующиеся в работах с дуговой ручной сваркой, делятся на:

Неплавящиеся.

Производятся из разных видов материалов, отличающихся тугоплавкостью: вольфрам, графит, уголь. Предназначены для розжига и сохранения сварочной дуги. Места соединения заготовок заполняются присадками, созданными при помощи ручного поднесения расходника, который плавится.

Плавящиеся.

Этот вид электрода расплавляется в процессе сварочных действий на поверхности конструкции. Производится из стали, чугуна, меди или другого металла. Конкретный вид сырья зависит от материала. Стержень выполняет функцию присадки, а также играет роль катода или анода. Бывают электроды покрытыми и непокрытыми.

По параметрам сварочного тока

Стержни сечением 4 мм. выбираются для сварки на простых сварочных устройствах. Их также применяют на наиболее производительных и мощных агрегатах.

Длина данного расходника – 35 и 45 см. Подходят для сварки тонких заготовок до 1 см. Функционируют на силе тока – 220А. Сварочными расходниками сечением от 5 до 12 мм. пользуются только в сварочных работах при наличии дополнительного освещения, созданного за счет мощных осветительных установок.

Пруток алюминиевый FoxWeld АL Мg 5 (ER-5356) 1.6 мм 5 кгИсточник yandex.ru

Тип стержней и расшифровка маркировки электродов

На любой таре, в которую упакованы сварочные стержни, присутствует буквенно-цифровая кодировка, например: Э50А-УОНИ – 13/55 – 5,0 – УД / Е514 (4) – Б20

Маркировка стержнейИсточник bsm21.ru

Электроды, их маркировка

Первые цифры обозначения на нашем показательном примере указывают на вид стержня. Э50А – расходники, которыми можно работать при сварке стальных армированного и неармированного металла. Для облегчения понимания аббревиатуры, рекомендуется разбить ее на составляющие:

• Э – стержень используется для сварки на дуговом аппарате.
• 50 – предельное значение крепости соединения.

В нашем образце этот параметр 50 кгс на 1 кв. мм.

А – стык имеет нагрузочную вязкостью и хорошую гибкость.

Из данного образца понятно, что разобраться с расшифровкой электродов можно, ее нельзя считать сложной задачей. Если под рукой будет объяснение что означают цифровые и буквенные знаки, разберется любой новичок.

что это и для чего нужен, устройство и схема стандартного электрода

Стандартный – это элемент сравнения, применяющийся для определения потенциалов в гальванических элементах и при различных электрохимических реакциях.

Так как измерить потенциал отдельного невозможно, используется сравнительный элемент, в частности в составе электролитических ячеек.

Стандартный водородный электрод: что это?

Электроды сравнения – электрохимические системы, использующиеся для измерения электродных потенциалов.

Любой , находящийся в состоянии термодинамического равновесия, способный обеспечить постоянство во времени и воспроизводимость всех характеристик, может служить элементом сравнения.

Наиболее распространенными являются водородный, каломельный, галогеносеребряный и оксидно-ртутный вариант устройства.

Стандартный элемент сравнения представляет собой проволоку или пластинку, выполненную из металла, который хорошо адсорбирует гидроген.

Обычно используются такие металлы, как платина или палладий, на которые электролитическим методом нанесена платина в тонкодисперсном состоянии. Это увеличивает активную площадь поверхности для взаимодействия с гидрогеном.

Пластина погружается в водный раствор, насыщенный ионами гидрогена. Через раствор, под атмосферным давлением, пропускается химически чистый водород.

В результате поверхность платиновой пластины гидрогенизируется и на границе поверхности платиновой пластины с раствором устанавливается равновесие между переходом гидрогена из молекулярного состояния в атомарное и наоборот.

Как он работает?

Принцип работы устройства основан на растворимости металлов в электролите. Даже при погружении металла в воду он начинает подвергаться действию ее молекул.

С поверхности пластины начинают отрываться ионы, и они попадают в слой воды, контактирующий с металлом. В результате нейтральный атом превращается в ион.

Такая структура носит название – двойной электрический слой.

В электрохимии потенциалы металлов измеряются в вольтах, по отношению к некоторому стандартному элементу. Согласно международной договоренности, в качестве такого элемента принято считать стандартный ВЭ.

При давлении газообразного водорода на границе с раствором в 1 атмосферу, концентрации положительных ионов водорода 1 моль/л и температуре 298 К, потенциал принимается равным 0 и его называют нормальным водородным электродом.

В настоящее время не существует методики, позволяющей независимо определить потенциал отдельно взятого . Для этих целей применяется данное устройство.

В частности, собирается гальваническая цепь, состоящая из измеряемого и ВЭ. Так как потенциал второго принят за 0, то относительный потенциал второго будет равен электродвижущей силе гальванического элемента.

При работе данного устройства важно использовать гидроген, хорошо очищенный от примесей серы и мышьяка. Также нежелательной примесью является кислород, который может реагировать с гидрогеном на поверхности платиновой пластины с образованием воды, что приведет к нестабильной работе

Схема стандартного водородного электрода

Данное устройство используют для измерения потенциалов электрохимических реакций.

Схема водородного электрода представляет собой:

• пластину, изготовленную из палладия или платины;
• подвод газообразного водорода;
• водный раствор, как правило, соляной или серной кислоты с концентрацией водорода 1 моль/л;
• водяной затвор;
• электролитический мост для соединения со второй половиной гальванической цепи.

Устройство элемента сравнения очень простое. Кроме того, его можно применять в широком интервале температур и давлений, а также в не водных и частично водных растворах.

Эксплуатация устройства сопряжена с определенными трудностями, например, с необходимостью постоянной подачи химически чистого водорода. Несмотря на это, стандартные элементы сравнения широко использовались в работах многих известных ученых.

Так, С.П.Л. Серенсен, с использованием данного устройства, разработал современную теорию pH-метрии, а Макклендон впервые использовал сравнения для внутрижелудочной pH-метрии.

Итог

Стандартный сравнительный элемент широко используется для определения потенциалов электродов. Для этого собирается гальванический элемент, состоящий из измеряемого и стандартного водородного электрода.

Также его применяют для определения растворимости, pH-метрии, скорости протекания электрохимических реакций и для измерения концентрации ионов водорода. Простота схемы ВЭ делает его наиболее удобным для использования.

Классификация сварочных электродов

Благодаря тому, что сейчас производится огромная масса их разновидностей, единую классификацию сделать достаточно сложно, поэтому, можно вывести основные параметры, по которым и определяют отличия. Стоит отдельно выделить:

• неметаллические, к которым относятся только неплавкие электроды из угля или графита;
• Металлические неплавящиеся, такие как итророванные, лантанированные, торированные и самые распространенные – вольфрамовые;
• Металлические плавящиеся без покрытия, которые зачастую выглядят как обыкновенная длинная проволока, сейчас применяются редко и в основном для сварки в защитных газах, которые и компенсируют недостаток покрытия;
• Металлические плавящиеся с покрытием – самый распространенный тип. Сюда относятся чугунные, стальные, медные, бронзовые, алюминиевые, нержавеющие и прочие сварочные электроды.

Стальные являются особенно большим ответвлением, благодаря наличию множества подвидов с разнообразными легирующими свойствами. По распространенности с ними могут сравниться только чугунные, у которых не так много видов, но которые широко используются в промышленности. Среди видов покрытия также имеется большое разнообразие, так что все это заслуживает отдельной квалификации.

Виды сварочных электродов

Генератор водорода своими руками: инструкция

Процесс стартует с создания ячейки производства водорода. По габаритам она должна быть чуть менее внутренних параметров длины и ширины корпуса генератора. По высоте она составляет 2/3 высоты главного корпуса. Ячейку делают из текстолита или оргстекла (толщина стенки 5-7 мм). Для этого нарезаются по размерам 5 пластин, из которых клеится прямоугольник, а его нижняя часть ничем не закрывается.

При помощи шлифмашины из листа нержавейки вырезают пластины электродов. По размеру они должны быть меньше боковых стенок на 10 – 20 мм.

В каждой пластине требуется просверлить по 2 отверстия: для подачи воды в пространство между электродами и для отвода газа Брауна.

В оргалитовые стенки вставляются штуцеры подачи воды и отбора газа. Стыки, где они были присоединены, тщательно обрабатываются герметиком. В одну из прозрачных корпусных деталей устанавливают шпильки, а затем приступают к укладке электродов.

Пластины открепляют от боков реактора с использованием уплотнительных колец, которые можно сделать из силикона, паронита или иного материала. Уложив последнюю пластину, монтируют уплотнительное кольцо, после чего генератор закрывают второй оргалитовой стенкой. Полученную конструкцию скрепляют при помощи шайб и гаек.

Генератор подсоединяется к ёмкости с водой и бабблеру с применением шлангов из полиэтилена. Контактные площадки электродов соединяют между собой, после чего к ним подсоединяют питание. На ячейку подают напряжение от ШИМ-генератора.

Технические особенности: конструкция и принцип работы

Думаем, большинство из вас хотя бы раз в жизни видели электрод. Да, в конструктивном плане герой нашего обзора имеет весьма простой внешний вид – стержень с небольшим узким основанием и более широкой основной частью. На самом деле, в данном случае подходит утверждение: «Всё гениальное – просто». Основная тонкая часть, именуемая сердечником, изготавливается из определённого вида стали или сплава. Обволакивающее сердечник утолщение именуется покрытием и может иметь различный состав, влияющий на сферу использования электрода.

Торец, как и основание, не имеет покрытия, что позволяет получать прямой контакт со свариваемыми поверхностями ФОТО: en.ppt-online.org

С точки зрения техники выполнения сварки, происходит всё следующим образом:

1. тонким основанием электрод закрепляется в электродержателе, после чего сварщик осуществляет контакт расходного материала со швом;
2. под воздействием электрического тока металл сердечника начинает плавиться, заполняя собой пространство между двумя стыкуемыми участками;
3. покрытие (либо смазка) постепенно испаряется, образуя вокруг рабочей зоны защитный «купол», улучшающий качество работы и предотвращающий возможное окисление кромок.

Стандартные электроды требуют постоянной замены – учтите это при больших объёмах сварки ФОТО: obinstrumente.ru

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.

Виды электродов для сварки металлов и сплавов по различным характеристикам

Каждый сварщик обязан чётко знать отличительные черты различных видов электродов. Чтобы эти знания были максимально систематизированными и понятными, мы собрали героев нашего обзора в отдельные группы по различным показателям. Именно эти критерии позволят выбрать наиболее оптимальный вариант.

Какие электроды изображены на фото: покрытые графитовые или непокрытые вольфрамовые? Прочтите статью, и вы с лёгкостью ответите на вопрос ФОТО: stalenergo-96.com

Классификация по типу плавления

По этому признаку принято деление на два характерных вида – плавящиеся и неплавящиеся.

К первым относится изделия, которые в процессе сварки превращаются в расплавленный металл, а после отвердевания становятся единым целым с обеими кромками, выступая своеобразным «клеем».

Плавящиеся электроды не требуют закупки проволоки, позволяя осуществлять сварку одной рукой ФОТО: polytestsystem.com

Представители неплавящегося типа, наоборот, имеют сопротивляемость высоким температурам и износу. Их основная цель – стабилизировать дугу. Для наплавки придётся использовать специальную сварочную проволоку.

В качестве материала для неплавящегося электрода чаще всего применяют вольфрам либо уголь ФОТО: azmen.a-idea.ru

Классификация по виду покрытия

Не менее значимым и показательным критерием является тип защитного покрытия на сердечнике. Превалирующее большинство производителей предпочитает использовать следующие варианты в своих продуктах:

• основное покрытие (горячая смесь из углекислого магния, кальцита и щепотки флюорита), отлично подходящее к работе с углеродистыми и нержавеющими сталями любого уровня сложности и нагрузки;
• рутиловая обмазка, состоящая из двуокиси титана. Это решение идеально для новичков, поскольку не создаёт большого количества искр и предотвращает разбрызгивание проволоки;
• целлюлозная «оболочка», наоборот, характеризуется образованием массы брызг, но при этом позволяет надёжно «запечатывать» самые требовательные и сложные швы, не боясь в некоторых ситуациях даже чугуна;
• кислые покрытия (в составе присутствует оксид марганца либо железа) лучше использовать только на крупных предприятиях или специальных комплексах ввиду высокой токсичности. Тем не менее, они позволяют достигнуть максимальной скорости при сварке.

Особенно хорошо рутиловые компоненты помогают при создании тонких декоративных швов ФОТО: stroychik.ruПроизводители могут предлагать и смешанные покрытия, применение которых актуально при сложных комплексных процедурах (например, под водой) ФОТО: elektrodi.info

Классификация по диаметру электрода

Диаметр сварочного стержня также имеет значение. Измеряется он исключительно в миллиметрах и зависит от толщины стали. Вот наиболее распространённые значения, встречающиеся на сегодняшний день:

Толщина металла, мм	1-3	3-4	4-5	5-6	6-8	8-11	12-15	15-20
Оптимальный диаметр электрода, мм	1,0-1,5	1,6-2,0	2,0-2,4	2,5-3,1	3,2-3,9	4,0-4,9	5,0-5,9	6,0 и выше

Для бытового использования достаточно электродов диаметром 2 или 3 мм, более мощные образцы применяются в промышленности ФОТО: vseinstrumenti.ru/

Классификация по положению в пространстве

Наконец, производители и сварщики классифицируют героев нашего обзора по их расположению в процессе сварки. Данный критерий разделяет всю продукцию на пять положений: горизонтальное, вертикальное, нижнее, потолочное либо универсальное. Какое из них выбрать – каждый, в соответствии с поставленными задачами, решает сам.

Отметим, что универсальный вид продукции имеет наиболее солидную стоимость – за удобство приходится платить хорошие деньги ФОТО: extxe.com

Вопрос29. Водородный электрод. Устройство и электродные процессы. Стандартный водородный электрод. Зависимость величины потенциала водородного электрода от рН среды

Измеряют относительную величину электродного потенциала, сравнивая его с потенциалом электрода, выбранного в качестве эталона.

В качестве такого электрода, называемого электродом сравнения, часто используют стандартный водородный электрод.

Водородный электрод состоит из платиновой пластинки, покрытой платиновой чернью (электролитически осажденной платиной), которая абсорбирует продуваемый через электрод газообразный водород. Пластина погружена в раствор кислоты.

На электроде устанавливается равновесие:

Водородный электрод, находящийся при стандартных условиях ( = 1 моль/л, Р 0 = 101,3 кПа), называют стандартным водородным электродом, а потенциал такого электрода условно принят за ноль при любой температуре. Условная запись водородного электрода:

рН влияет на величину равновесного потенциала.

Это означает, что при изменении рН на единицу потенциал водородного электрода уменьшается на 59 мВ.

Чем кислее раствор, тем большую величину имеет потенциал водородного электрода.

Вопрос30. Гальванические элементы. Как можно практически определить электродный потенциал металла? От каких факторов зависит величина электродных потенциалов? Уравнение Нернста. Уравнение Нернста для металлических электродов при стандартных условиях.

Устройства, в которых энергия химической окислительно-восстановительной реакции превращается в электрическую энергию, называются источниками электрической энергии, или гальваническими элементами. Всякий гальван. элемент сост. из двух электродов – металлов, погруженных в растворы электролитов; последние сообщаются друг с другом – обычно через пористую перегородку. Переход Ме из кристалла в раствор электролита в виде гидратированных ионов с оставлением эквивалентного количества е в кристалле, называется анодным процессом — процесс окисления. Обратным анодному является катодный процесс – объединение каких-либо частиц среды с электронами металла, с восстановлением частиц на поверхности металла. Электродвижущая сила Е(э.д.с.)-максимальное напряжение гальванического элемента, отвечающего обратимому протеканию происходящей в нем реакции. В результате изучения потенциалов различных электродных процессов установлено, что их величины зависят от следующих факторов: 1) от природы веществ –участников электродного процесса. 2) от соотношения м/у концентрациями этих веществ 3) от температуры системы. Эта зависимость выражается уравнением Нернста (В. Нернст, 1889г.): E=E 0 +RT*ln(a_{окислформы}/a_{восстанформы})/n*F, где E 0 – стандартный электродный потенциал, n – число е, принимающих участие в о.-в. реакциях , F – число фарадея (96500), а – активность (эффективная или условная концентрация, в соответствии с которой ион действует при хим активности) а=f*C(Для разбавленных растворов a=C, f->1).Формула Нернста для Ме электрода при T=298K: E_Ме=E+0.059*lna_Ме+n/n

Вопрос31. Типы гальванических элементов. Химические, концентрационные и термогальванические элементы. Э.Д.С. гальванических элементов. Приведите примеры. Укажите процессы, протекающие на электродах, и рассчитайте ЭДС какого-либо химического гальванического элемента.

Устройства, в которых энергия химической окислительно-восстановительной реакции превращается в электрическую энергию, называются источниками электрической энергии, или гальваническими элементами. Всякий гальван. элемент сост. из двух электродов – металлов, погруженных в растворы электролитов; последние сообщаются друг с другом – обычно через пористую перегородку. Переход Ме из кристалла в раствор электролита в виде гидратированных ионов с оставлением эквивалентного количества е в кристалле, называется анодным процессом — процесс окисления. Обратным анодному является катодный процесс – объединение каких-либо частиц среды с электронами металла, с восстановлением частиц на поверхности металла. Типы гальванических элементов: Химические – состоят из разных электродов, концентрационные – составлены из одинаковых электродов с разными концентр электролитов, термогальванические – одинаковые электроды, но при разных температурах. Медноцинковый элемент –Zn\ZnSO₄\\CuSO₄\Cu. ЭДС – E_к – E_а=1,1В. Процессы на аноде – окисление (Zn 0 – 2е = Zn +2 ), на катоде – восстановление (Cu +2 + 2е = Сu 0 ).

Обслуживание генераторов водорода

Оборудование подлежит тщательному уходу. Специалисты советуют придерживаться следующих советов:

• не улучшать и не изменять самостоятельно генератор даже при наличии профессионального инженерного чертежа;
• рекомендовано установить на оборудование специальные датчики температуры внутри теплообменника, что даст возможность контролировать процесс перегрева воды;
• запорную арматуру можно установить в горелку и подключить ее к датчику температурных показателей. Это даст прибору возможность нормально охлаждаться.

Самодельный генератор позволяет получить водород, но применяется он в основном для экспериментов и газосварки. Чтобы обогреть немалое строение, КПД аппарата попросту не хватит. И при этом не стоит забывать о низком КПД устройства, а также хлопотах и затратах при его сборке.

Возможно ли сделать бестопливный генератор энергии своими руками?

Как сделать металлоискатель своими руками, помощь новичкам

Что такое магнитный двигатель и как его сделать своими руками?

Что такое электролиз и где он применяется?

Как изготовить электронную печатную плату в домашних условиях?

Как устроен генератор переменного тока — назначение и принцип действия

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.

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.

Расшифровка маркировки на электродах – что скрывают таинственные буквенные и цифровые коды

Благодаря предыдущему разделу, вы сможете определиться, какую модификацию лучше приобрести для конкретных потребностей – более подробно эту тему рассматривать не имеет смысла. Но давайте представим картину: приходите вы в магазин, обращаетесь к продавцу, он приносит продукцию марок МР-3, УОНИ-13/55 и ЦЧ-4. Какие из них брать? Профессионал быстро определит необходимый вариант, но что использовать новичкам? Всё просто – нужно знать расшифровку кодов, заложенных производителем. Давайте же без промедления разберёмся в этом тонком вопросе.

Для образца возьмём вышеупомянутую марку УОНИ и на её примере рассмотрим наиболее популярные коды, присутствующие на большинстве упаковок.

Увидев изобилие надписей, сложно разобраться во всех условных обозначениях сразу ФОТО: gunforum.com.ua

Итак, смотрим на маркировку, показанную на скриншоте, и расшифровываем всё по порядку.

Сначала мы видим надпись Е513. Буквой Е обозначают едкие электроды. Цифра 513 скрывает сразу несколько параметров. 5 – это сопротивление готового шва коррозии. 1 – указывает на жаропрочность, а 3 – на рабочую температуру стыка. Значения для каждой цифры разные, поэтому лучше ориентироваться по таблице, приложенной ниже.

Обратите внимание, в последней колонке указывается содержание ферритной фазы, в коде цифра указывается в скобках ФОТО: tamerlan-pmk.ru

Следующий блок (Б20) также указывает на ряд параметров. Литера «Б» говорит нам о наличии определённого покрытия на электроде. Расшифровку смотрите в таблице ниже.

Буквенный код	Покрытие
А	Кислое
Б	Основное
Р	Рутиловое
Ц	Целлюлозное
П	Нестандартное

На некоторых товарах можно встретить букву «Ж» — она сообщает о наличии в обмазке железного порошка ФОТО: russian.alibaba.com

Цифра 2 в блоке рассказывает покупателю о положении электрода в пространстве:

Шифр	Расположение
1	Универсальное
2	Любое, кроме вертикального
3	Горизонтальное
4	Нижнее угловое

Переходим к следующей строчке, содержащей массу важной информации. Кодом «Э» обозначается принадлежность к ручной дуговой сварке (полуавтомат лучше сочетается с проволокой)

Последующей цифрой указывается значение предела прочности шва. Наконец, шифр «А» говорит нам о высокой ударной вязкости соединения, а следовательно, и пластичности.

Следующий ряд знаков обозначает марку (в нашем случае УОНИ-13/55) – наименование зависит от производителя. Следом идёт обозначение диаметра.

Предпоследняя буква в строке рассказывает покупателю о соответствии продукта определённому типу металла, либо возможности выполнять особые работы (например, наплавку).

Для каждого вида углеродистых сталей, нержавеющих сплавов и чугуна подходит только узко очерченный круг электродов ФОТО: abouttmetal.ru

Последним кодом указывают толщину покрытия на стальном сердечнике:

Шифр	Расшифровка
М	Тонкий слой
С	Средний слой
Д	Толстый слой
Г	Очень толстый слой

Вот и все тонкости. Теперь вы без труда определите необходимую для своих задумок марку электродов.

Также существуют и профилактические меры. О них – в приложенном ниже видео:

Watch this video on YouTube

Заключение

Наше стремительное и яркое путешествие в необъятный мир сварочных электродов подходит к концу. Мы разобрали только самые крупные и значимые вопросы, без которых невозможно выбрать действительно качественный продукт. Чтобы раскрыть все тонкости и нюансы, не хватит и десятка статей, поскольку многообразие изделий растёт с каждым годом, а мастера своего дела открывают всё больше интересных подробностей в сфере сварки.

Может, именно вы обладаете редкой и ценной информацией по данной теме? Будем рады комментариям к нашей статье. В завершение, хотим пожелать вам удачной работы и потрясающих результатов!

Без правильного подбора электродов вряд ли можно достичь успеха даже самому опытному профессионалу ФОТО: cbapka.by

Watch this video on YouTube

Предыдущая СтроительствоОсобенности монтажа сэндвич-панелей: технология, виды, инструкции
Следующая СтроительствоКак правильно варить сваркой — советы бывалого мастера