разработка аппарата для газопламенной обработки металлов на основе «сухого» водородного электролизера для резки сталей малых толщин

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ 2
1 АНАЛИТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 5
1.1 Анализ особенностей газопламенной резки материалов 5
1.2 Свойства сталей 8
1.3 Особенности резки сталей 10
1.4 Газы и их физико-химические свойства 18
1.5 Методы индикации сварочного пламени водорода 22
1.6 Методы повышения производительности водяных электролизеров 25
2 РАЗРАБОТКА УСТАНОВКИ ДЛЯ ВОДОРОДНО-КИСЛОРОДНОЙ РЕЗКИ СТАЛЕЙ 31
2.1 Выбор вида горелки для водородно-кислородной резки сталей 35
3 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ТЕХНОЛОГИИ ВОДОРОДНОЙ РЕЗКИ 42
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 53
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 55

Актуальность проблемы
В настоящее время вопрос экологичности установок для газопламенной обработки металла рассматривается очень широко. Самым распространённым горючим газом для газопламенной обработки является ацетилен. Однако проводить подобные операции возможно и другими горючими газами. Самым экологически чистым горючим газом является водород. Продуктом реакции сгорания водорода является обыкновенная вода, которая приходится сорбентом для сварочной пыли и сварочных аэрозолей. Водородный аппарат для газопламенной обработки металлов способен произвести быстро и эффективно обработку любых видов сталей.
Существует два типа оборудования для газопламенной обработки материалов.
Первый тип имеет подразумевает подачу водорода и кислорода из баллонов. Такая конструкция схожа с традиционной конс трукцией сварочного оборудования, работающей на ацетилене и других газах. Такие аппараты обладают рядом преимуществ, таких как:
• высокая эффективность;
• экологичность, поскольку в атмосферу не выделяются вредные продукты сгорания;
• универсальность (подходят для обработки деталей, выполненных из различных материалов: сталь, стекло, чугун, цветные металлы);
• вода, выделяемая в процессе реакции водорода и кислорода, способна абсорбировать вредные вещества, выделяемые при обработке материалов;
• высокая температура пламени.
Однако, такие аппараты имеют серьёзные недостатки, такие как:
• отсутствие подходящей емкости для хранения и транспортировки водорода;
• отсутствие цвета пламени у подобного вида оборудования.
Второй тип газопламенного оборудования основывается на электролизе воды. Такой тип оборудования отличается повышенной безопасностью. Так как водород не аккумулируется, а выделяется при сварке с помощью электролиза воды. Основные преимущества оборудования:
• высокая эффективность;
• безопасность выполнения сварочных работ;
• экологичность, поскольку в атмосферу не выделяются вредные токсины;
• аппараты компактные и удобные в управлении;
• подходят для обработки деталей, выполненных из различных материалов: сталь, стекло, чугун, цветные металлы;
• работают на воде, для нормального бесперебойного функционирования не требуются других составляющих;
• сварочный аппарат не нужно перезаряжать.
Недостатки оборудования:
• маленькие горелки могут применяться исключительно для тонких изделий, для толстых деталей нужны мощные сварочные аппараты;
• при обработке деталей из меди, швы получаются со множеством пор;
• пламя от чистого водорода практически невозможно рассмотреть невооруженным глазом;
• низкая производительность.
Цель работы
• разработать аппарат для газопламенной обработки металлов на основе «сухого» водородного электролизера для резки сталей малых толщин.
Задачи
Для достижения поставленных целей необходимо решить следующие задачи:
1. Выбрать методы повышения производительности водяных электролизеров;
2. Провести эксперимент электролиза воды и определить факторы, повышающие производительность электролиза воды;
3. Разработать катализатор, электролиза;
4. Выбрать методы индикации сварочного пламени;
5. Выбрать сварочную горелку;
6. Разработать индикатор водородного пламени.
Методы исследования
Для разработки аппарата для газопламенной обработки металлов на основе водородного электролизера для резки сталей малых толщин, а также для разработки сварочной горелки для индикации водородного пламени использовались теоретические, аналитические и экспериментальные методы исследований.
Научная новизна
Теоретическое обобщение результатов экспериментальных исследований позволяют доказать возможность увеличения производительности электролизных установок для резки сталей, при сохранении их габаритных размеров, путём разработки катализатора электролиза и изменения конструкции электролизера, а также повысить безопасность применения водородного пламени, путём его окрашивания.
Практическая значимость
Результаты исследований и расчеты позволили разработать аппарат для газопламенной обработки материалов на основе водяного электролизера для сталей малых толщин

Цель работы
• разработать аппарат для газопламенной обработки металлов на основе «сухого» водородного электролизера для резки сталей малых толщин.
Задачи
Для достижения поставленных целей необходимо решить следующие задачи:
1. Выбрать методы повышения производительности водяных электролизеров;
2. Провести эксперимент электролиза воды и определить факторы, повышающие производительность электролиза воды;
3. Разработать катализатор, электролиза;
4. Выбрать методы индикации сварочного пламени;
5. Выбрать сварочную горелку;
6. Разработать индикатор водородного пламени.