电解焊接。方案、说明

电解槽焊接。无线电电子电气工程百科全书

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水分解焊接机比传统焊接机更昂贵。也许可以使电解焊接变得更容易？本文包含设计电解槽的建议以及使用它的技巧。

文中描述的电解槽是双极型的，有110个电解池串联到直流电路上。除最外面的两个电极外，每个电极的一侧作为阴极，另一侧作为阳极。该电解槽与之前描述的电解槽不同[1,2]，它没有降压变压器，从而可以降低设备的制造成本及其重量。可以更容易地调节生产率（图1），但这种需要并没有出现。使用桥式二极管（四个 D245A），无需散热器，因为设备功率约为 1 kW。

电解焊接

我们总共建造了三个电解槽，这提供了非常宝贵的经验。让我们考虑一下最新、最成功的设计，以及改进的想法。让我们从金属板开始，它同时起到电极和空气散热片的作用。使用的材料是3号钢、45号钢和不锈钢，我们没有发现任何差异。由于极板的厚度不起任何作用，因此最新型号中使用了非常薄的铁，这使得电解槽的长度和重量大大减少。对于功率约为1kW的无变压器电解槽，需要切割109块板（图2）。它们的形状可以是八角形或圆形（以使装置更轻），但这会增加电解槽的冷却时间。

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必须说的是，这种电解槽不适合长期连续运行，只能周期性运行。原因是电解质逐渐加热形成水蒸气，一旦进入燃烧器，就会切断（熄灭）火焰。控制方法：冷却电解槽、电解液和气体，增加电解液量（极间距离）。顺便说一下，电解槽的效率仅随着温度的升高而提高，一些工厂的电解液温度高达 95°C！

请注意，与[2]相比，板上钻孔的数量减少了 6 倍。根据发明人 R. Stasiv 的建议，板上只留下一个孔，这完全消除了电解液的寄生加热。填充电解槽的速度取决于这个孔的直径，但过大的孔会减少电极的有用面积或引起电解液的寄生加热。如果这个孔不是圆形的，而是异形的，那就更好了（在图 3 中，它用粗线突出显示）。

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在操作过程中，充当阳极的板的侧面会磨损（氧化）。为了避免清洁它们，工业设备使用涂有硫化镍或普通镍的阳极。不必担心铁板会生锈，因为在碱性环境中不会发生这种情况。碱（KOH 或 NaOH）是电解质的一部分。购买时询问是否有苛性钾或苛性钠、氢氧化钾或氢氧化钠、烧碱。极板尤其是阳极的安全取决于电解液的质量。碱浓度 - 5...30%。在工业电解槽中，主要使用KOH，没有KOH时我们使用NaOH。

碱必须清洁，不会因与空气中的二氧化碳接触而损坏，在二氧化碳中碱会变成钾盐（K₂一氧化碳₃) 或苏打水 (Na₂一氧化碳₃）。操作过程中碱度不会减少，只需添加蒸馏水即可。如果没有蒸馏水，则使用蒸馏块来制备。如果电解液进入眼睛，请立即用大量蒸馏水冲洗。最好在防护眼镜中使用电解质，这种防护眼镜可以用塑料瓶轻松快速地制成[3]。

橡胶垫（图 4）执行电解槽的功能。在我们的例子中，需要 110 块。对于第一个电解槽用剪刀剪断。在车床上切割（一次全部）第二个电池的垫圈。第三种是使用硫化制成的环——这是最经济的方法。垫圈的厚度决定了设备的容量，从而决定了电解液补充的次数。我们尝试了 2 至 5 毫米的环厚度，我们没有注意到太大的差异。最经济的垫片是方形截面的，但我们没有使用它们，因为我们想要实现高压的废气。在工业装置中，为了实现高效率，压力会增加到 200 个大气压或更高，并且无需额外成本，仅由于气体形成的能量。我们不止一次看到有关现代方法电解效率超过 100% 的报道。

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末端电极与其他电极不同。这是两块厚（8 ... 10 毫米）钢板，借助扎带将所有板和垫圈固定在一个包装中。其中一块板仅用作阴极，另一块板用作阳极。在其中一块板上钻了一个孔，用于安装通用水箱（图 5）。

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该槽是我们电解槽的另一个特点（图 6）。

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它起着加注口、气体接收器、泡沫收集器的作用，并且是设备运行所必需的（图7），其中a）填充电解质，加水； b) 排出多余的物质； c) 浓度均衡； d) 工作； d) 排水）。

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当关闭带有起泡器的电解槽时，我们建议您立即拧开罐盖，因为冷却气体会从起泡器中吸取液体（图 7 中未显示）。在电解槽运行期间，高浓度的碱会收集在罐中，并在加注时用蒸馏水安全地溶解。应该记住，无变压器电解槽非常危险，因为它没有与电源的电流隔离。

电解熨平板由 4 个螺柱和 8 个螺母组成。您也可以使用 4 个长螺栓。我们将聚氯乙烯管放在螺柱上，并将钢垫圈和“雕刻机”放置在螺母下方。螺柱的长度取决于压缩状态下所有垫圈和板的厚度。

螺母的四个绝缘垫圈（图 8）由耐用塑料制成。它们执行八条腿的功能，因为在维护过程中我们的设备必须翻转（图 7）。

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当未受保护的电解燃烧器关闭时，化学计量的氢气和氧气 (2:1) 混合物会爆炸。建议在关闭设备之前通过浸入水中来熄灭燃烧器，因为在水下，氧燃料火焰仅在存在热碳（石墨）的情况下燃烧。燃烧器内的阻火器经常不起作用，因为氢气的点火能量（热量）比传统可燃气体低 15 倍，而火焰前锋传播速度比传统可燃气体大 8 倍。由于氢火焰的辐射要小 10 倍，并且点火温度（不要与热量混淆）更高，因此阻火器必须是强大的散热器。这种阻火器可以由细铜线（无清漆）制成，使用锥形撞针将其紧紧地锤入燃烧器的金属主体中。他们还使用充满水或煤油的水封（起泡器），以及关闭燃气管道。最好的气体管道是医用滴管的透明管。起泡器由容量为 9 升的塑料瓶制成（图 0,5）。

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如果您想获得更多的电解气体，请增加电极总面积，而不是电压。最佳电解槽的电压范围为每个电池 1,7 ... 2,6 V。如果无法制作大型电解槽，则制作两个或多个小型电解槽并将它们并联在一起一起工作。

最初，我们的电解槽仅用于在共和电视台（1991 年）上演示内燃机蒸汽机。一名经验丰富的气体焊工被指派研究水氧火焰的焊接能力。专家欣喜若狂，立即确定该设备产生了过多的氧气，需要添加碳氢化合物燃料：丙烷等易燃气体或易燃液体蒸气。同时，游离氢大大加速了燃烧过程，从而提高了火焰温度。该电解槽的一位潜在客户（珠宝商 M. Kanaev）报告说，他的高级同事将电解槽气体通过甲醇、汽油或汽油，并对这项技术严格保密。人们之间有关于气焊的传言，气焊不需要硬质合金和氧气瓶。这种传奇的气焊很可能是添加碳氢化合物燃料的电解。曾经，在电弧焊广泛采用之前，电解焊让工业家们完全满意。如今，当从河流和沼泽中提取旧坦克时，最让他们惊讶的是生锈的铁背景下闪亮的均匀接缝 - 这是电解槽的工作。

我们还没有遇到过对电解槽感到失望的人，所以最后简单说一下前景。如今，使用电解槽获取氢气和氧气是最昂贵的。但在没有气体设备以及需要高质量焊接工作和特殊火焰纯度的情况下，很难找到电解槽的替代品。自从生产原子氢（H）和臭氧（O）的技术₃）相同，则可以使用臭氧发生器来增加燃烧器能量。您还可以通过增加焊接区域的压力来提高温度。氢气和氧气可以使用气体旋流器（涡流管）分离。对于医学，可以制造所谓的等离子手术刀。

“烧水”的使用范围可能比今天想象的要广泛得多，因此我们邀请杂志读者亲自尝试电解槽并分享他们的经验。

参考文献：

Serov A. Fire from ... water//模型设计师。 1980. - 第 7 号。
Orlov Y. 水燃烧器//Modeler-Constructor。 - 1985. -№10。
Bearded Yu. 不必要的//设计师的必需品。 -2001.-№6.-C.31。
所有书籍均由阿纳托利·尼古拉耶维奇·波德戈尔内 (Anatoly Nikolaevich Podgorny) 撰写，他是氢技术的杰出普及者、乌克兰科学院通讯院士、乌克兰国家奖获得者。

作者：IP 奥莱尼克，Yu.I. 大胡子

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