Сварочный карандаш: виды, особенности использования термитного карандаша

Принцип действия

Состоит карандаш из спрессованной смеси алюминия и окисла железа. При возгорании такого материала происходит обильное выделение тепла (экзотермическая реакция). С химической точки зрения идет восстановительная реакция Fe из оксида с участием Al. При разрыве молекулярных связей в оксиде и образуется выброс тепловой энергии.

Температура реагентов повышается до такой степени, что восстанавливаемое железо тут же переходит в жидкое фазовое состояние, или попросту плавится. Этот расплавленный металл проникает в отверстия, щели и трещины в соединяемых или ремонтируемых деталях и заполняет их.

Высвобождающиеся из молекул оксида атомы кислорода реагируют с алюминием, образуя окисел алюминия. Он играет роль флюса, препятствуя повторному окислению расплава и нагретых до температуры пластичности областей изделия.

Сварочный карандаш заключает в себе все необходимые компоненты для сварки:

присадочный металл для формирования материала шва;
флюс, защищающий сварочную ванну от кислорода и азота воздуха;
источник тепловой энергии для расплавления металла.

По химическому составу карандаши могут различаться. Вместо алюминия в качестве восстановителя можно применять магний. Металл-восстановитель выбирают в зависимости от того, для сваривания каких сплавов предназначена конкретная модель карандаша.

В карандашах, предназначенных для сварочных работ по деталям большой толщины, в середине вставляют металлический стержень – его металл уйдет на формирование шовного материала.

Техника безопасности

Нормативные акты указывают, что, несмотря на внешнюю простоту, термитная сварка – это сложный и опасный вид работ. Рассмотрим требования безопасности:

Термитный порошок может храниться только в отапливаемых, проветриваемых помещениях;
Нельзя использовать влажный термит;
Если работы по сварке проводятся вне помещения, то место стыка от снега, грязи и других инородных тел очищается в диаметре 50 сантиметров;
Проводить сварку нельзя, если столбик термометра опустился ниже 10 градусов;
Нельзя зажигать шихту от дуги;
Инструкция по использованию термитных инверторов требует засыпать при горении термит песком, оборудовать кислородную линию дополнительным защитным клапаном и выключать подачу горючей смеси при поломке горелки;
Сварщик обязательно должен быть одет в специальный костюм.

Купить оборудование для термитной сварки можно в специальном магазине, его цена зависит от типа и марки инвертора. Например, цена такого сварочного аппарата в Воронеже и Красноярске начинается от 500 долларов.

Вопрос М. Горбаченкова, Москва

В одном из номеров «Сделай сам» был опубликован материал о термитной сварке. Нельзя ли вернуться к этой теме и рассказать о термитной сварке более подробно? Меня интересует все, начиная от способа получения мелких алюминиевых опилок и кончая химическим составом флюсов, используемых в этом процессе. Но особенно интересует меня возможность замены имеющейся в зажигательном составе бертолетовой соли каким-либо другим веществом. Так как эту соль достать крайне затруднительно.

В. Пронженко

ПРОСТОЙ ТЕРМИТНЫЙ КАРАНДАШ

(с затравкой)

Самодельные термитные карандаши («электроды») применимы для сварки металлических конструкций в полевых условиях, то есть в местах, где нет подходящих источников энергии (на даче, в доме, в дорожных условиях). Я бы советовал каждому автомобилисту и мотоциклисту всегда их иметь в своем арсенале.

Что собой представляет этот самодельный «электрод»? Основа его – отрезок проволоки из обычной углеродистой стали самого низкого качества с содержанием углерода менее 0,22 % (рис. 1). Диаметр проволоки (2. ..5 мм) зависит от толщины свариваемых деталей. Сам термит состоит из 23 % опилок алюминия (силумин не подходит!) и 77 % железной окалины, размеры частиц которой не должны превышать 0,5 мм. И пусть не волнует читателя М. Горбаченкова проблема, где взять алюминиевые опилки, так как их вполне заменит имеющаяся в продаже алюминиевая пудра для получения краски «серебрянки». Окалину и опилки (пудру) связывают клеем (БФ-2, «Момент»).

С одной стороны термитного карандаша наносится затравка, выполняющая роль серы на обычных спичках. Она состоит из 2 частей бертолетовой соли (КСЮ 3) и 1 части мелких алюминиевых опилок (части берут по массе). Связующее для бертолетовой соли и алюминиевых опилок то же, что и для термита электрода.

Теперь расскажем, как формируется (изготовляется) термитный карандаш. Все три компонента термита (окалину, опилки и клей) хорошо перемешивают в стеклянной или фарфоровой (глиняной) посуде, после чего полученный состав (он должен иметь густоту сметаны) равномерно наносят на подготовленный отрезок проволоки обыкновенной палочкой или же вращают проволоку над посудой, понемногу «накручивая» на нее термитный состав.

Нетрудно сделать и нехитрое при-способление-форму для получения сразу десятка «электродов«. Для этого на деревянное основание прибивают подходящую алюминиевую гофрированную полоску. Если такой полоски нет – изогните сами. К торцам формы плотно прижимают две алюминиевые «стенки», в которых предусмотрены отверстия для установки проволочных стержней тер-

Puc.l. / – проволока;

Термитный «электрод» 2 – термит; (карандаш): 3 – затравка

Со временем любой материал теряет свои свойства и разрушается. При этом проблемы могут возникнуть в самый неожиданный момент, когда под рукой нет подходящего оборудования для ремонта. В этом случае пригодится сварочный карандаш. Он поможет сделать временный ремонт даже в экстремальных условиях.

Разновидности

Производители выбрасывают на рынок множество марок и моделей сварочных карандашей. Не все они сделаны достаточно качественно, у некоторых остается неясен даже химический состав.

Экстрапайк

Лучше не экспериментировать и придерживаться продукции положительно зарекомендовавших себя за многое годы производителей:

Термокарандаш для сварки Экстрапайк. Подходит для ремонта и заварки глубоких трещин и сквозных отверстий стальных и алюминиевых, сплавов, а также эмалированной продукции. Осуществляет лужение поверхностей, восстановление эмалевого слоя. Срок хранения практически неограничен, расход при работе достаточно велик.
Универсальный карандаш Нанопайк. Изготовлен с использованием магния в качестве восстановителя. Может работать с любыми металлами и сплавами. Заметно дороже.
Экстремал. С его помощью можно отремонтировать детали из металла, как с эмалевым покрытием, так и без него. Доступен по цене. Производитель заявляет, что прочность сварного шва доходит до 70% от шва, сделанного электросваркой.

Сварочный карандаш Экстремал

На рынке представлены и другие марки карандашей, схожие по своему качеству и возможностям.

Технология использования

Процесс применения сварочного карандаша достаточно прост и по силам каждому домашнему мастеру. Последовательность операций следующая:

Тщательно подготовить поверхность, очистив проволочной щеткой или абразивной бумагой от ржавчины, остатков старой краски и других загрязнений.
Обезжирить с помощью бензина, уайт-спирита или другого растворителя.
Снять упаковку с карандаша. Металлическую крышку передвинуть на другой конец стержня — за нее будем держать.
Не забыть надеть очки (или маску) сварщика и плотные брезентовые (спилковые) рукавицы.
Спичкой или зажигалкой прогреть и поджечь конец стержня.
Горящий конец поднести к месту начала сварочного шва и придать к поверхности детали. Вести стержень вдоль линии шва, задерживаясь на одном месте не менее 3 секунд, с тем, чтобы свариваемые кромки успели прогреться до температуры плавления.
Сварку ведут без колебаний, если правой рукой, то справа налево. При слишком большой скорости ведения сварочный зазор заполнится шлаком, но в него попадет недостаточно расплава для надежного соединения.

По окончании сварочных работ огарок стержня нужно положить на бетон, землю (без сухой травы) и бросить в ведро с водой.

Что такое сварочный карандаш и как им работать?

Изобретение сварочного (ещё его называют термитный) карандаша позволило работать без сварочного оборудования. Данное приспособление подходит для аварийных ситуаций, оно идеально в походных условиях, однако полностью заменить сварочный аппарат оно не в состоянии.

Я удачно заварил термитным карандашом стальной бак, когда на нём разошёлся сварной шов и вода начала вытекать. Также я испытывал карандаш на нержавейке, стальных трубах и термостойкой пластмассе. Это изобретение подходит для работ в дождливую и ветреную погоду, выдерживает низкие температуры.

Сварочный карандаш работает со следующими материалами:

чугун;
медь и алюминий;
латунь и бронза;
оцинкованные листы;
нержавеющая или конструкционная сталь;
термостойкая пластмасса;

Принцип использования термитного карандаша

Изначально нужно тщательно подготовить обрабатываемую поверхность, удалить всю ржавчину. Дальше её нужно обезжирить, для этих целей подходит бензин или какой-нибудь растворитель.

После этого удаляем обёртку с карандаша, убираем колпачок, переставив его на другой конец (за этот колпачок необходимо держать карандаш во время работы). Чтобы искры не попали в глаза, нужно надеть очки либо специальную маску. Руки следует защитить брезентовыми перчатками.

Поджигаем карандаш (лучше всего зажигалкой). Прижимая его к обрабатываемому материалу, осторожно ведём по линии. На каждой точке необходимо задерживаться несколько секунд. В таком случае в шов попадёт требуемый объём расплава.

При работе с толстым металлом, следует использовать карандаш с металлическим стержнем. При расплавлении он формирует сварной шов. Учтите, что для различных металлов продают различные виды карандашей.

Есть у термитного карандаша и свои недостатки:

расход материала довольно большой, а шов, полученный таким способом, не самый надёжный и долговечный.

Преимущества и недостатки применения термитного карандаша

К основным достоинствам карандаша для сварки металла относятся:

Возможность работать в самых стесненных, труднодоступных местах.
Энергонезависимость — не требуется источников электроэнергии или газа.
Малогабаритность — помещается в карман спецодежды.
Для работы не требуется долгого обучения и специальных навыков.
Может работать как в условиях мастерской, так и в полевых условиях.
Термостойкость шва — до 180 °С, что делает приспособление незаменимым при ремонте домашней утвари и посуды.
Дешевизна.

Применение сварочного карандаша

Кроме достоинств, как и у любого реально используемого метода сварочных работ, имеются и недостатки:

Качество шва ниже, чем при электро- или газосварке.
Не подходит для выполнения больших объемов работ.
Высокий расход материала.

Сочетание достоинств и недостатков делает метод прекрасно подходящим для мелкого оперативного ремонта.

Общее описание

Изделие представляет собой стержень цилиндрической формы, диаметр которого составляет 4-16 мм, а длина — 7-20 см. В сгораемой оболочке помещается предварительно уплотненная эзотермическая смесь, в состав которой входят припои и флюсы. Они выделяются после того, как сварочный карандаш нагревается до определенной температуры.

Благодаря данному изделию у вас есть возможность сформировать сварочный шов в любых условиях. При помощи этого средства вы можете осуществить не только пайку материалов, но и резку. Сварочный карандаш производят разные фирмы, и они могут обладать разными свойствами.

С какими металлами может работать

Благодаря своей универсальности сварочные карандаши можно использовать для сварки таких материалов, как:

конструкционные стальные сплавы;
листовой оцинкованный прокат;
чугун;
сплавы алюминия;
медные сплавы: бронза, латунь и т.п. ;
нержавеющие и высоколегированные сплавы;
термостойкие пластики.

Мелкий ремонт термическим карандашом

Промышленные карандаши специального состава применяют и для сварки других металлов, а также для сварочных работ под водой, в вакууме и других экстремальных условиях.

Подготовка к работе

Тщательная подготовка рабочего места и свариваемых деталей станет залогом высокого качества и безопасности сварочных работ.

Рабочее место необходимо очистить от горючих материалов, ГСМ и других легковоспламеняющихся жидкостей. Свариваемые детали подлежат механической очистке от загрязнений и обезжириванию.

Свариваемые детали необходимо прижать друг к другу и надежно зафиксировать в тисках, струбцинах, других инвентарных крепежных устройствах.

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.

Технические характеристики

Изделие имеет следующие параметры:

Время горения стержня (среднее): 20 секунд.
Максимальная температура горения изделия: 2200-2800 градусов.
Выделяемые сплавы: железа, меди, хрома, марганца, никеля, кремния.
Длина шва: 8-15 см. Этот параметр зависит от типа и толщины материала, который нуждается в сварке.

Сферы применения

Сфера применения карандашей для сварки самая широкая. Они позволяют сваривать черные и цветные металлы в любом положении и практически в любых обстоятельствах, от условий мастерской до полевых и экстремальных. Средство широко используется в следующих областях:

Монтажные и аварийные работы в труднодоступных местах и в чрезвычайной обстановке.
Оперативный ремонт транспортных средств (автомобильных, водных, железнодорожных) в местах их поломки.
Ремонт рельсового пути, стрелок и переходов.
Пайка медных проводов и других электрокомпонентов.
Ремонт трещин в компонентах отопительных систем.
Ликвидация утечек в магистральных и распределительных трубопроводах.
Ремонт чугунных и бронзовых отливок промышленного и декоративного назначения.
Ремонт строительной и сельскохозяйственной техники на удаленных площадках.

Паяльный карандаш вмиг

Особенно широко сварочные карандаши применяют при ремонтах рельсового хозяйства. Их использование позволяет проводить текущий ремонт исключительно оперативно, недорого и с минимальными задержками движения поездов.

Важно помнить, что карандаш предназначен для оперативного, временного ремонта на большом удалении от ремонтных предприятий или в чрезвычайных обстоятельствах. Для постоянной эксплуатации следует провести качественный ремонт с помощью электро- или газосварки.

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.