Термитный карандаш с затравкой

Термитная сварка. Применение в промышленности и быту. Термитный карандаш

Термитная реакция (от древнегреческого therm – тепло) – процесс сгорания термита, состоящего из смеси алюминиевого (или магниевого) порошка с различными окисленными металлами (чаще всего это железо).

Реакция протекает с интенсивным выделением тепла. Температура горения термита составляет более 2300 градусов Цельсия и в результате его сгорания образуется металл и алюминиевый шлак. Если углубиться в историю открытия процесса, то впервые реакция была получена русским исследователем Н.Н. Бекетовым. Ученый практическое использование термита видел главным образом в получении сталей. Однако, популярной термитная реакция стала спустя почти полвека благодаря работам немецкого химика Ганса Гольдшмидта (буквально «золотых дел мастер»), который предложил использовать ее для сварки железнодорожных рельс. Гольдшмидтом была разработана технология сварки, начерчены чертежи тигля, в котором происходит сгорание высокотемпературной смеси.

Применение термитной сварки давала возможность получить прочный и надежный сварной шов без технологических непроваров, а эффективность метода позволила внедрить его в промышленных масштабах.

Сварка посредством алюминотермитной реакции применяется и сегодня в деле строительства железнодорожных полотен. Термитная сварка – простой и эффективный способ получения сплошных сварных соединений при минимальных затратах. Она также может быть использована для сварки арматурных стержней в строительстве, проводов линий электропередачи (ЛЭП), при ремонте и восстановлении крупногабаритных деталей из стали и чугуна. Наплавкой металла практикуют ремонт изношенных частей деталей. Например, так можно «нарастить» изношенный или сколовшийся зуб шестерни.

Термитную реакцию записывают следующей формулой:

Fe2O3 + 2Al =>Al2O3 +2Fe + 760 кДж, где

Fe2O3 – трехвалентный оксид железа ( визуально выглядит как обыкновенная ржавчина); 2Al – пудра из алюминия; Al2O3 – шлаковый состав; Fe – чистое железо.

Реакция протекает очень бурно и длится 15-30 с. Из одного килограмма термита получают 0,55 кг металла и 0,45 кг шлака. Для сварочных работ термитную смесь готовят преимущественно в следующих пропорциях:1/4 -порошкообразный Al и ¾ — железный окисел. Термит дополнительно легируют для получения сварного соединения с заданными мех. свойствами и наполняют стальными обрезками для увеличения количественного выхода расплавленных продуктов реакции.

Для формирования жидкого металла используются формы, состоящие из двух разъемных половин. Сварка производится литейным металлом, который оплавляет кромки деталей и заполняет зазор между ними. Величина зазора 10-15 мм.

Существует два способа сварки: первый позволяет экономить расход термита, второй – увеличить скорость работ.

В первом случае соединение , на которое предварительно установлена форма, подогревают горелкой, которая подводится через верхнюю ее часть, до Т- (850 -900) градусов Цельсия. По достижению температуры расплавленный состав выдерживается 5-6 с и спускается в форму.

Второй случай не предполагает применение предварительного нагрева (благодаря чему и экономия времени 15-20 мин.) свариваемого изделия газопламенной горелкой. Металл сварного соединения прогревается самим термитом, который сжигается в увеличенном количестве (в литейном производстве также используется подобный прием, когда кокиль нагревается самим металлом, например, при алюминиевом гравитационном литье). Здесь же сварное соединение формируется благодаря литью перегретого металла. Тигельная часть отделена от заливаемого объема металлической заслонкой. Толщина заслонки рассчитывается так, чтобы она расплавилась до окончания процесса.

Детали не должны содержать влаги. Вода спровоцирует выплеск металла. Операторы термитной сварки должны быть ознакомлены с правилами техники безопасности. Они должны использовать СИЗ: стойкие к высокой температуре прозрачные очки, специальную обувь, одежду, обработанную огнеупорным составом (читайте статью «СИЗ сварщика»).

Сварочный карандаш Лебедева

В жизни бывают такие случаи, когда какие-либо вещи трескаются, ржавеют или ломаются. Требуется провести срочный ремонт, а необходимых материалов под рукой нет. В такие моменты может спасти только термитный карандаш. Этот неприхотливый материал поможет провести срочный ремонт в самых экстренных случаях.

Общее описание карандаша

Сварной карандаш своего рода универсальное средство для многократного осуществления сварки. Внешне они напоминает трубку или штырь цилиндрической формы, плотно заполненный эзотермической смесью с примесью металлических оксидов.

Внутренняя масса при сгорании образует необходимое количество тепла, которое способно оплавить металлическую кайму ремонтируемой поверхности. На поверхности сварного шва остается слой шлака, защищающий место припоя от пагубного воздействия внешней среды.

Это крайне важно, так как сварка карандашом обычно применима к материалам, где степень качества шва и его надежность не должны пострадать

Сравнение основных характеристик сварочных карандашей разных производителей

Существуют абсолютно разные по характеристикам карандаши для сварки. Каждый отдельно взятый производитель привносит в продукт что-то особенное:

Оксал. Данные изделия могут похвастаться высоким коэффициентом полезного действия в условиях отсутствия каких-либо источников электричества. Для начала работы потребуется только зажигалка или любой другой открытый огонь. Ремонт по восстановлению работоспособности материалов можно производить, не смотря на температуру окружающей среды.

Нанопайк. Сварочный карандаш данного производства славится относительно невысокой стоимостью. Он подходит даже для ремонта термостойкого пластика и эмалированной посуды. Один стержень можно использовать много раз, так как расход материала весьма экономичен.

Сварочный карандаш Экстремал. Этот вариант карандаша тоже применяют для восстановления металлов и эмали. Сварка карандашом «Экстремал» по качеству дает больше половины прочности обычной контактной сварки.

Благодаря этому универсальному средству можно провести экстренный ремонт даже тогда, когда под рукой не имеется самых необходимых материалов. При его помощи можно не только спаять образовавшуюся трещину, но и осуществить резку материала. Нужно лишь подобрать необходимую марку средства с требующимися свойствами.Термический карандаш способен провести ремонт следующих поверхностей:

• сталь;
• чугун;
• железо;
• латунь;
• медь;
• керамика;
• шифер;
• термостойкая пластмасса;
• бронза;
• нержавеющая сталь и другие подобные материалы.

Порядок использования изделия

Индивидуальной особенностью использования данного сварочного материала является возможность его использования в сварке даже на неподготовленной поверхности. В состав карандаша включаются специальные окисляющие флюсы. которые способны к самозачищению поверхности. Все же стоит отметить, что зачищенные и подготовленные детали, поддаются сварке лучше и имеют более надежное соединение.

1. Инструкция по использованию довольно проста и состоит из следующих шагов:
2. Подожгите карандаш, яркого пламени вы не увидите, он будет медленного плавиться;
3. Размягченный конец аккуратно “размажьте” по свариваемой поверхности;
4. Начинается процесс термитной сварки, смесь будет периодически раздаваться искрами, наблюдается активное взаимодействие флюсов с металлом;
5. Сварка закончена, отвердевшее и остывшее соединение можно зачистить металлической щеткой или наждачной бумагой.

 Внимание! В качестве техники безопасности следует пользоваться плоскогубцами или другими зажимами. Не лишним будет использование защитных очков и перчаток во избежание ожогов глаз или кожи

Краткий обзор производителей

Существуют разные виды карандашей для сварки. Каждая из марок продукта обладает своими особенностями:

1. «Оксал». Изделия этого производителя отличаются тем, что обладают высокой эффективностью в условиях отсутствия каких-либо энергоносителей. Достаточно иметь при себе коробок спичек или зажигалку. Работы по восстановлению целостности материалов можно производить в широком диапазоне температур (-85 — +85 градусов).
2. «Нанопайк». Сварочный карандаш этого производителя имеет невысокую стоимость (150 руб.). Его можно применять для ремонта пластиковых изделий, шифера, а также других кровельных материалов. Хорошо паяет карандаш и деревянные изделия, оцинкованный металл. Один элемент можно использовать до 30 раз, так как расходуется он очень экономно.
3. Сварочный карандаш «Экстремал». Это изделие также используется для обработки металлов и эмалированных поверхностей. Стоимость такого изделия составляет около 60 руб./шт. Оно обеспечивает 60-70 % прочности дуговой сварки.

Как видите, изделие имеет достаточно высокую эффективность, однако для основательного соединения материалов его применять не следует.

Сварочный карандаш: особенности и применение

Со временем любой, даже самый прочный сварной шов может разрушиться, при этом изделие потеряет не только эстетическую привлекательность, но и практические свойства. Не всегда есть возможность выполнить ремонт с использованием полного комплекта сварочного оборудования, и в таких ситуациях выручает сварочный карандаш, так же называемый паяльно-сварочным стержнем. С его помощью можно выполнить быстрый и относительно долговечный ремонт даже в экстремальных условиях.

В этой статье мы подробно расскажем, что из себя представляет карандаш для сварки металла, как использовать его в своей работе и какие нюансы следует учесть.

Общее описание сварочного карандаша

Паяльно-сварочные стержни представляют собой цилиндрические изделия, похожие на карандаш, состоящие из сгораемой оболочки и эзотермической смеси, которая, в свою очередь, включает в себя припой и сварочный флюс. Для работы со сварочными стержнями их необходимо поджечь с помощью спичек или зажигалки, после чего оболочка сгорает и начинается выделения припоя с флюсом. Поэтому сварочный карандаш также называют термическим карандашом.

С помощью термического карандаша можно не только паять, но и резать металл. Его свойства могут отличаться в зависимости от производителя. Мы подробно рассказываем об этом в разделе «Популярные производители».

Как использовать сварочный карандаш

Применение термического карандаша требует предварительной подготовки. Очистите место будущей пайки или резки от ржавчины, грязи, краски и пятен. Затем нужно поджечь карандаш с помощью спичек или зажигалки. Держите карандаш над пламенем до тех пор, пока из него не начнет выделяться припой и флюс, их нужно нанести на поврежденные участки детали.

Обратите внимание! После того, как припой и флюс нанесены на деталь, они могут искриться. Соблюдайте технику безопасности, используйте защитные перчатки, очки и одежду. Рекомендуется держать термические карандаш в зажиме или плоскогубцах на расстоянии, чтобы не получить ожоги

Рекомендуется держать термические карандаш в зажиме или плоскогубцах на расстоянии, чтобы не получить ожоги.

Затем подождите 15-20 секунд и прижмите карандаш к месту, куда вы предварительно нанесли припой и флюс. Это необходимо для окончательного сваривания детали. Готово! Для лучшего результата можно использовать струбцину, плотно зафиксировав свариваемые детали, если это необходимо.

Преимущества работы со сварочным карандашом

Сварочные стержни обладают следующими достоинствами:

• Для проведения сварочных работ нужен лишь открытый огонь, в отличие от сварочного аппарата, которому необходимо электричество.
• Он не занимает много места и устойчив к перепадам температур, поэтому является частым компаньоном в походах.
• Можно осуществить ремонт в любом месте: от собственной квартиры до совсем полевых условий.
• Ремонт не занимает много времени и спустя пару минут изделием уже можно пользоваться снова, к тому же соединение получается герметичным и относительно долговечным.
• Доступная цена (в среднем от 50 до 200 рублей за упаковку).

Популярные производители

Существует множество производителей сварочных стержней, но мы остановимся на трех популярных. Каждый из производителей вносит свои коррективы в состав и характеристики карандашей, поэтому они могут иметь отличия.

Сварочный карандаш Оксал. Это самая популярная марка карандаша, с помощью него можно произвести ремонт в широком диапазоне температур, так что даже знойным летом или холодной зимой сварочный карандаш Оксал сохраняет свои характеристики. У новичков сварочный карандаш Оксал пользуется большой популярностью, поскольку работать с ним проще всего. Он универсален и может использоваться для любого ремонта, поскольку температура сварки находится в районе 3000 градусов по Цельсию.

Так же популярен сварочный карандаш Экстремал. Он схож с Нанопайком, но стоит в половину дешевле. Однако, имеет один существенный недостаток: получаемое соединения не отличается большой надежностью и долговечностью, так что его лучше использовать для временного ремонта.

Вместо заключения

Сварочные карандаши позволяют быстро выполнить мелкий ремонт, для этого не нужны специальные навыки или высокая квалификация. Они могут быть вполне эффективны при ремонте мелких изделий, но мы рекомендуем использовать сварку карандашами лишь в особых случаях, когда нет возможности воспользоваться сварочным аппаратом. Впоследствии деталь лучше отремонтировать «капитально», особенно это касается автомобильного ремонта. Не воспринимайте термические карандаши как полноценную замену сварочному оборудованию.

[Всего : 0    Средний: 0/5]

Правила безопасного пользования

Несмотря на крайнюю простоту своего устройства и применения, сварочные карандаши представляют собой реальную угрозу для здоровья, жизни людей и для сохранности материальных ценностей. Чтобы избежать трагических последствий, следует строго соблюдать меры безопасности:

• Тщательно подготовить рабочее место, убрать все горючие и легковоспламеняющиеся вещества и материалы.
• Надежно закрепить заготовки или ремонтируемое изделие в тисках, зажимах, струбцина и т.п. Варить на весу категорически недопустимо.
• Использовать для подкладок под шов и сварочных полок только негорючие материалы.
• Обязательно применение средств индивидуальной защиты: очки или маска сварщика, брезентовые рукавицы или спилковые перчатки — краги, плотная одежда и прочная обувь, не оставляющая открытых участков кожи.
• При поджиге и сварке следует прочно удерживать карандаш. Вести его вдоль линии шва плавно, без рывков. Ходить по мастерской с горящим карандашом недопустимо
• При сварке на вертикальных и наклонных поверхностях, а также при резке металла внимательно следить за тем, чтобы расплавленный металл не стекал в вашу сторону и не брызгал по сторонам.
• По окончании сварки огарок следует бросить в заранее подготовленное ведро с водой или с песком. В крайнем случае — на бетонный или земляной пол. Не покидайте рабочее место, не убедившись в том, что огарок прогорел полностью.

Правильное использование недорогого и простого в обращении варочного средства сделает работу с ним удобной и безопасной.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Порядок работы сварочным карандашом

Технология использования предусматривает несколько тонкостей:

• горизонтальные плоскости лучше соединять внахлест, их укладывают на огнеупорные материалы;
• на вертикальных применяют ограничители швов, чтобы паечный расплав не стекал вниз;
• резка производится медленнее сварки;
• нельзя производить работы вблизи легко воспламеняемых материалов;
• руки нужно оберегать от ожогов;
• смесь выделяет вредные пары.

Пошаговая инструкция:

1.  Поверхность очистите от хлопьев ржавчины, грязи, мусора, жирового налета.
2. Возьмите карандаш, снимите край упаковки, чтоб был доступ к термитной смеси.
3. Закрепите держатель в нижней части.
4. Разожгите смесь, она должна приобрести рыхлую структуру.
5. Расплав наносится на реставрируемую поверхность круговым движением – со стержня снимается мягкая часть.
6. Через 3–4 секунды, когда экзотермическая реакция завершится, шву придается окончательная форма.
7. Остатки карандаша (неиспользованный конец стержня) киньте в воду, на снег, негорючую поверхность, он сгорит до места крепления держателя.

При желании после остывания рабочей зоны можно зачистить место лужения или сварки мелкой шкуркой

Важно соблюдать меры безопасности, они указаны на упаковке сварочного карандаша. Если при зажигании он искрит – были нарушены условия хранения

Смесь влажная, это негативно отразится на качестве шва. Сильный наклон и удаление стержня от зоны ремонта недопустимы. Его нужно держать ровно, на минимальном расстоянии от точки контакта.

При соблюдении всех технологических тонкостей и правильном выборе карандаша реставрируемое вами изделие прослужит долгие годы.

Изготовление своими руками

Карандаши свободно продаются в общестроительных и специализированных сварочных магазинах. Кроме того, их вполне можно изготовить и самостоятельно.

Для начала потребуется проволока из углеродистого стального сплава. Отлично подходит стержень от электрода для ручной электросварки. С него нужно сбить флюсовое покрытие.

Электроды для ручной сварки

Состав для собственного покрытия содержит:

• одну часть опилок алюминия;
• три части железной окалины;
• Связующее — клей момент или другой прочный клей.

Приготовление состава проводят в прочной и устойчивой посуде из стекла или глины. Стержень от электрода (или нарезанные по 15 см куски проволоки) окунают в смесь и вращением вокруг оси стержня наматывают на него слои состава.

Один конец оставляют чистым — он будет играть роль ручки. На другой будет нанесена смесь для розжига. Ее готовят в отдельной емкости в следующей пропорции:

• 1 часть бертолетовой соли;
• 2 части измельченного до состояния опилок алюминия.

После тщательного перемешивания и добавления такого же клея до поучения густой вязкой массы из нее скатывают небольшие шарики, которые и насаживаются на предназначенный для розжига конец карандаша. Время высыхания — до получаса (или как указано в инструкции к клею).

Наш сварочный карандаш готов, можно начинать проверку и сварочные тренировки.

Изобретение карандаша

В конечном итоге, данные технологии привели к рождению идеи компактного сварочного инструмента в форме стержня- карандаша.

Однако при воплощении идеи в жизнь «первопроходцев» ожидала неудача. Дело в том, что при быстром остывании смеси в сварочной ванне после прекращения горения карандаша, шлак и металл перемешиваются и материал становится хрупким.

В результате, основанные на алюминиевом термите смеси так и не дали позитивного результата и в профессиональной среде, и в литературе модель «карандаша» была признана «не реализуемой» и долгое время никто этой проблематикой не занимался, пока не появился профессор, доктор технических наук, академик Лебедев Владимир Георгиевич.

Случайно познакомившись с идеей, вначале он рассчитал математическую модель, а затем реализовал химическую, на основе медного термита, при которой пара металл –шлак разъединяются в процессе образования припоя-сплава.

Открытые публикации В.Г. Лебедева в российских изданиях стали основой создания нескольких сварочных инструментов, присутствующих на рынке России.

Сварочные карандаши Шквал и Оксал производятся в Санкт-Петербурге и применяются для сварки, пайки и резки без применения какого-либо специального газосварочного или электросварочного оборудования.

Автономная мобильная сварка –карандаш СК-1, Москва

Сварочный карандаш: характеристики и применение универсального средства — Сварка

В жизни бывают такие случаи, когда какие-либо вещи трескаются, ржавеют или ломаются. Требуется провести срочный ремонт, а необходимых материалов под рукой нет. В такие моменты может спасти только термитный карандаш. Этот неприхотливый материал поможет провести срочный ремонт в самых экстренных случаях.

Описание сварочного карандаша, его принцип работы, достоинства и недостатки

У каждого человека в жизни может возникнуть ситуация, когда срочно необходимо запаять радиатор, цинковое ведро, эмалированный таз или другое изделие.

Но не у всех дома, в гараже есть сварочный аппарат или паяльник, для работы с которыми нужно иметь определённые навыки. Поэтому альтернативой для домашних умельцев может стать простой для применения сварочный карандаш.

Он используется при термической сварке, наплавке и резке сплавов и металлов как в бытовых условиях, так и при проведении аварийно-спасательных работ.

Сварочный карандаш, или термический припой, представляет собой тонкостенную трубку или стержень из горючего материала. С одной стороны трубка заполнена сухим горючим веществом, а с другой — закрыта заглушкой. Вещество представляет собой экзотермическую смесь, которая состоит из флюса и припоя.

Диаметр изделия может быть от 4 до 16 мм, а длина трубки — от 7 до 20 мм. Устройство карандаша:

• зажигательная смесь;
• экзотермическая технологическая смесь;
• картонная гильза;
• отверстие для ручки-держателя;
• оболочка из этикетки-инструкции;
• внешняя защитная водонепроницаемая оболочка.

Среднее время горения стержня — не менее 30 секунд, максимальная температура сгорания — от 2200 до 2900 градусов по Цельсию, вес — не более 80 г. От толщины и типа материала длина шва может быть от 8 до 15 см.

Принцип работы

Термический припой удобен в применении и не требует особых навыков. Для работы достаточно изучить инструкцию производителя и строго следовать технологии, изложенной в ней. Чтобы произвести сварку, необходимо:

1. Очистить заготовку от грязи, ржавчины и зафиксировать в нужном положении.
2. Достать термический припой из упаковки.
3. Снять металлическую крышку и закрепить её со стороны заглушки. Она будет выполнять роль держателя.
4. Для защиты от ожога рук надеть перчатки из плотной ткани, а для защиты глаз — тёмные очки или сварочный щит.
5. Произвести спичками или зажигалкой розжиг оголённого конца.
6. Сварочный карандаш, который горит по принципу бенгальского огня, поднести к месту сварки и плотно удерживать в течение трёх секунд под углом 45−60º. За этот период свариваемая поверхность хорошо прогревается.
7. Шов нужно вести уверенно, справа налево. Сцепка металлов не осуществится, если вести быстро, шов просто зальётся шлаком. А если вести слишком медленно, то можно прожечь поверхность.
8. После того как шов проложен, горящий огарок выбросить на любую поверхность из негорючих материалов, чтобы он затух.
9. Остывший шов очистить от окалин.

Работая с приспособлением, следует помнить, что в сварке швы обрабатываются разными методами. Существуют следующие виды швов:

1. Горизонтальный. Этим способом материал соединяется чаще всего внахлёст. Заготовка укладывается на поверхность из негорючих материалов.
2. Вертикальный. Для этого метода используют специальную полочку, которая размещается под местом пайки, чтобы расплавленный металл не растекался.
3. Разрез металла. При этом методе шов нужно вести медленно, чтобы прожечь металл.

Достоинства и недостатки термического припоя

Опираясь на мнения пользователей сварочного карандаша, можно систематизировать его достоинства и недостатки, выявленные в процессе работы.

Достоинства термического припоя:

• бюджетная стоимость;
• небольшие габариты, что позволяет без проблем перемещать приспособление;
• розжиг от зажигалки, спичек;
• качественная герметизация;
• устойчивость к температурам;
• быстрый ремонт повреждённых изделий;
• нет необходимости в специально оборудованном для таких работ месте;
• нет необходимости в электрическом питании;
• высокая производительность и коэффициент полезного действия;
• нет необходимости в специальных навыках;
• универсальность в работе с различным материалом.

Недостатки приспособления:

• излучение достаточно сильного огня;
• после использования неприятный запах;
• неприемлем для большого объёма сварочных работ.

Достоинства и недостатки применения термитного карандаша

Исключительные свойства, которыми обладает карандаш для сварки, объясняются его составом: Смесь просто разжигается, в считанные секунды разогревается до высоких температур, образует соединения, сопоставимые по прочности со сварным швом.

Плюсы применения карандаша:

• отпадает необходимость электроснабжения;
• не нужно заниматься подготовкой рабочей зоны;
• кратковременность проведения работ;
• легкий запуск химического процесса, достаточно разжечь смесь спичками или зажигалкой.
• возможность проведения работ в экстремальных условиях и труднодоступных местах;
• безопасность при транспортировке;
• высокая производительность;
• не требует особых навыков и профессиональной подготовки;
• не нужно применять средства защиты органов зрения – материал практически не искрит;
• универсальность: подходит для металлов и других тугоплавких материалов.

Термостержень создавался для экстремальных ситуаций, этим объясняются его минусы:

• кратковременность действия;
• нет возможности контролировать качество шва;
• выделяются вредные компоненты в процессе разогрева смеси;
• слишком затратен в использовании при большом объеме сварочных работ;
• при повреждении защитной упаковки смесь способна впитывать влагу, после этого ее бывает трудно разжечь.