Что можно сделать из титана своими руками

Добавил пользователь Алексей Ф.
Обновлено: 18.09.2024

Даже базовых навыков работы с дуговой сваркой достаточно, чтобы самому изготовить теплотехническое оборудование для дома. Предлагаем рассмотреть аспекты собственноручной разработки дровяного водонагревателя: используемые материалы, техника сборки и масштабирование установки под свои нужды.

Из какой стали варить нагреватель

Самостоятельное производство водонагревательной колонны позволит сэкономить не менее 50% средств, которые могли бы быть затрачены на покупку нагревателя фабричной сборки. Однако конструкция такого устройства достаточно сложна, кроме того, для изготовления понадобится существенный объём металлопроката.

В качестве источника нагрева выступает дровяная или угольная топка. Наименьшего расхода материалов при оптимальных показателях прочности можно достичь при изготовлении топки в форме цилиндра диаметром от 50 см и высотой, соответствующей объёму нагревательного бака. Для изготовления топочного блока используют низко- и среднеуглеродистые легированные стали с температурой окалинообразования не ниже 400 °С. Эксплуатационные температуры в топке не особо высоки, однако использование обычной конструкционной стали чревато быстрым выгоранием углерода.

Жаростойкость стали возрастает с содержанием в ней никеля и хрома, вместе с тем возрастает сложность сваривания.

Стали с высоким содержанием легирующих добавок относятся к классу нержавеющих, их сварка осуществляется преимущественно в среде защитного газа. Золотая середина в этом плане — аустенитные стали типа AISI 304 (08Х18Н10), которые свариваются электродами 308L/MVR в мягких режимах тока с высокой скоростью, а также более распространённая сталь марки 20, которая хорошо сваривается широким спектром низкоуглеродистых электродов, например, Э50А УОНИ 13/55. В обоих случаях толщина листа выбирается в диапазоне от 4 до 8 мм.

Устройство дровяного водонагревателя: 1 — топка; 2 — дверца зольника; 3 — топочная дверца; 4 — патрубок подачи холодной воды; 5 — водяной бак; 6 — патрубок забора горячей воды; 7 — дымоход

Топочный блок — это цилиндр без крышки, разделённый на камеру сгорания и зольник массивным колосником. Чтобы снизить бесполезные потери тепла и продлить срок службы металла, топка изнутри футеруется шамотным кирпичом. Помимо дверец зольника и топки со специальной формой притвора, ничего примечательного в устройстве топочного блока нет.

Изготовление и футеровка топки

Вырезанный стальной лист укладывается горизонтально, на его короткий край вертикально устанавливаются два диска. Один ставится параллельно длинному краю с небольшим отступом — этот диск формирует дно топочного блока. Второй диск устанавливается параллельно первому с отступом от него в 20–25 см — так формируется перегородка между топкой и зольником. В перегородке можно сразу вырезать проём, размер которого на 40–50 мм меньше имеющегося в наличии колосника.

Два диска выступают в роли жёсткой оправки для сворачивания цилиндра. Сначала они привариваются к полосе с двух сторон прихватками длиной по 10–15 мм с тщательным контролем перпендикулярности установки. Далее металл оправляется по дискам кувалдой, при толщине металла более 5 мм может потребоваться подогрев пропановой горелкой. Когда две свариваемые части плотно прижаты, проверяется перпендикулярность расположения дисков, после чего сварочный шов продолжается ещё на 10–15 мм и так до полного обхода по окружности. Когда шов будет завершён на всю длину, его накрывают ещё одним: электрод ведётся без отрыва с прогревом и наплавкой широкой зоны, смещение сварочной ванны происходит по зигзагу. После сваривания дисков со стенкой, с внешней стороны заваривается продольный шов.

Когда корпус топки собран, его изнутри обкладывают шамотным кирпичом без связующего в швах, толщина футеровки составляет порядка 50–70 мм. Чтобы точно подогнать камни по размеру топки, их сначала выставляют вертикально на ровной поверхности в цилиндрический колодец, внутренний диаметр которого примерно равен диаметру топочного блока. Кирпичи при этом располагаются вплотную по внутренней стороне и с максимально равномерным отступом друг от друга по наружной, расходясь лучами. Расстояние между соседними камнями в самых крайних точках нужно разделить пополам и снять алмазным кругом скосы полученного размера, добиваясь клиновидной формы. После этого кирпичи устанавливают у стенок топки изнутри, при необходимости их подгоняют друг ко другу с помощью УШМ. Обеспечить устойчивость футеровки можно с помощью стальной полосы, свёрнутой в кольцо и установленной изнутри враспор. После обкладки стенок внутрь вкладывается колосник.

Зольник и регулировка тяги

Для завершения топочного блока остаётся вырезать две дверцы — для загрузки топлива и очистки зольника. Сперва из стального листа толщиной 3–4 мм нужно вырезать две прямоугольных детали, размеры которых на 20–25 мм больше предполагаемых размеров дверец. Для зольника ляда должна быть небольшой (под размер выгребного совка) и располагаться вплотную ко дну. Для топки ширину дверцы выбирают примерно равной радиусу или немного меньше, высота — порядка 25–30 см.

Когда проёмы дверец размечены на внешней поверхности топки, в углах нужно просверлить четыре отверстия. Вырезанные из листа детали накладывают на место будущих дверец и оправляют киянкой, добиваясь максимально плотного прилегания. Когда изгиб сформирован, в накладках сверлят отверстия в шахматном порядке диаметром в 8–10 мм, затем стенки топочного блока вырезают. Вырезанные участки приставляют изнутри накладок с равномерными отступами по краям и сваривают вместе через перфорацию.

Навесы дверец сделать проще простого: когда они установлены на свои места, к краю согнутых пластин приваривают по гайке М10, к корпусу топки — еще по 2 гайки. Достаточно вставить штифт, например, из обточенной шпильки, и дверцы надёжно закреплены. Для запирания может использоваться обычная щеколда или крюк, ручка которого изготовлена в виде проволочной спирали, за которую можно браться голыми руками даже при разогретой топке.

Водяная рубашка дымохода

По торцу диска нужно с обеих сторон снять фаску шириной в 4–5 мм. Далее к краю приваривается полоса толщиной 3–4 мм шириной в 50 мм с выступом в одну сторону около 15 мм. Сварной шов должен быть герметичным, поэтому сначала делается глубокий провар, далее угол подчищается лепестковым диском и накладывается косметический шов с прогревом широкой зоны. Провар полосы выполняется с обеих сторон диска.

Та сторона диска, на которой полоса имеет более широкий выступ, предназначена для стыковки бака с топкой. Чтобы обеспечить плотный притвор, изнутри к диску приваривается кольцо из гладкой арматуры. При этом зазор между кольцом и полосой должен быть на 1–1,5 мм больше толщины стенки топки.

В центре диска нужно вырезать отверстие и вставить в него трубу дымохода диаметром около 120 мм, расположив её в строну короткого выступа обрамляющего кольца. Длина трубы должна быть на 20–30 см больше планируемой высоты бака. Снаружи на трубу навариваются пластины 40х300 мм толщиной по 3–4 мм в хаотичном порядке. Более эффективный слой теплоты возможен, если сделать в трубе прорези и вставить в них рёбра с выступом вовнутрь около 10–15 мм, однако при этом следует гарантировать герметичность сварных швов. Труба приваривается к диску строго перпендикулярно и герметично, провар выполняется с обеих сторон.

Далее из тонкого стального листа нужно свернуть внешнюю стенку бака и вставить её в обрамляющее кольцо. Разжавшись внутри, лист плотно примкнёт к короткому бортику диска, после чего можно соединить нахлёст короткими прихватками по всей длине. На продольный нахлёст полученного цилиндра накладывается соединительный, а затем косметический сварной шов. Цилиндр устанавливается на дно бака и проваривается снаружи. Крышка бака выполнена обычным диском, вырезанным из тонкого стального листа.

В нижней части бака нужно прожечь сваркой отверстие порядка 20 мм и вставить в него трубку с резьбой на наружном конце. Трубка должна быть направлена точно к центру бака и не доставать до дымохода порядка 15–20 мм, чем обеспечивается эффективное рассеивание и перемешивание поступающей воды. В верхней части бака таким же образом врезается короткий патрубок для забора горячей воды с отступом около 10 см от крышки.

Возможные методы доработки

Несмотря на простоту принципа действия, такой водонагреватель очень удобен в использовании, но требует ряда доработок. Прежде всего, на выходе дымохода из бака нужно просверлить сквозное отверстие и вставить в него шпильку с диском-заслонкой. При этом диск не имеет жёсткого крепления к шпильке, ведь заслонку нужно периодически разбирать для чистки дымохода.

Если водонагреватель располагается на улице, не будет лишним обеспечить теплоизоляцию бака. Её достаточно легко выполнить обычной базальтовой ватой. Потребуется широкий отрез стальной армирующей сетки, свёрнутой в кольцо с образованием зазора от стенок бака порядка 50–70 мм. К сетке тонкой проволокой крепится утеплитель, затем полученный кожух оборачивается вокруг водонагревателя и стягивается проволочными хомутами.

Правила установки и использования

Дровяной водонагреватель должен устанавливаться на прочном негорючем основании. Несгораемая подложка должна выступать по 15 см в каждую сторону от профиля колонны и не менее 50 см со стороны топочной дверцы. Устанавливать колонну следует не ближе 15 см к стенам с негорючим покрытием и не ближе 50 см к горючей отделке.

Розжиг титана возможен только в полностью наполненном состоянии. При этом в части бака, расположенной выше патрубка забора горячей воды, образуется воздушный карман, выступающий демпфером на случай закипания жидкости. Порядок подготовки бака к работе таков:

Проводится розжиг топки.
Дверца зольника поддерживается открытой, пока пламя не охватит весь объём топлива.
После воспламенения топлива зольник закрывается. Заслонкой регулируется такая подача воздуха, чтобы дымоход на выходе был лишь ощутимо тёплым.
Если в баке появился характерный шум закипающей воды, заслонка поддува перекрывается полностью.
После полного сгорания топлива перекрывается заслонка дымохода.

Понравилась статья? Подпишитесь на канал, чтобы быть в курсе самых интересных материалов

Аспирант и сотрудник кафедры "Металлорежущие станки и инструмент" ОмГТУ Иван Черных рассказал о том, как решил создавать украшения и почему выбрал для этого самый прочный металл на земле.

Молодой учёный Иван Черных занимается наукой чуть более четырёх лет и уже имеет немало достижении и проектов в сфере машиностроения. Но если раньше его исследования были сугубо научными, то сейчас Иван решил открыть свой бизнес - изготовление ювелирных украшений из титана. Став участником IV всероссийского конкурса бизнес-идей "Сделано!", он забрал первое место в своей номинации.

"Омск Здесь" встретился с Иваном и узнал о его хобби, технологии изготовления украшений, их преимуществах перед серебряными и золотыми, а также о планах на будущее.

- В какой момент ты решил заняться ювелирным делом и почему выбрал именно титан?

- Мне всегда нравилось техническое творчество. В детстве я много времени проводил в разных кружках, где делал различные кораблики, самолёты. В таких занятиях всегда есть два момента: технический и творческий. В изготовлении титановых украшений тоже это есть. Технический момент - в обработке металла, а творческий - в придании ему формы, в выборе цвета изделия, в инкрустации камнями и т. д. Титан для меня, как для человека, который занимается металлообработкой, всегда был одним из самых интересных материалов, потому что его трудно обрабатывать. Однажды в интернете я увидел, что он может окрашиваться в красивые, яркие цвета, побежалости. Меня это вдохновило, и я решил попробовать сделать нечто подобное. Сделав первую работу, я был удовлетворён результатом и понял, что это неплохая бизнес-идея. С тех пор я и занимаюсь её воплощением. Были, конечно, и неудачные работы, которые я храню у себя по сей день.

- Ты один занимаешься и дизайном, и изготовлением, и развитием бизнеса или у тебя есть команда?

- У меня есть команда ребят, которым тоже интересен этот проект. Кроме меня есть ещё один человек, которого я научил делать титановые кольца. Он занимается изготовлением и изучением процессов шлифовки, полировки и т. д. Также у нас есть дизайнер и девушка, которая помогает нам исследовать рынок, чтобы на момент самостоятельного запуска, мы уже имели представление о нашем клиенте и рынке в целом. Это наша команда, с которой я планирую работать и дальше.

- Вы изготавливаете вручную или у вас есть специализированное оборудование?

- У меня нет специального оборудования для обработки титана. Вообще такие инструменты есть, но я их себе пока позволить не могу. Поэтому сейчас использую универсальное оборудование: фрезы для обработки обычного металла, абразивные инструменты и другие приспособления, которые можно без труда купить в обычном магазине.

- Какие трудности возникают при работе с титаном?

- Главная проблема - в сложности его обработки. Если, например, на шлифовку и полировку серебряного кольца уходит около получаса, то обработка титановой заготовки займёт все два.

- Некоторые твои кольца инкрустированы камнями. Расскажи, где ты берёшь материалы?

- Титан я покупаю в Омске в специализированных магазинах. Это не какой-то драгоценный металл, он достаточно распространён. Стоит это недорого - примерно как пищевая нержавейка. В своей работе я использую чистый медицинский титан. Из этого сплава ещё делают импланты, потому что это один из немногих неотторгаемых человеческим организмом металлов. Что касается инкрустации, то сразу скажу, что я использую полудрагоценные камни. В основном это фианиты, гранаты, топазы, муассаниты. В общем, всё, кроме бриллиантов. Купить их тоже можно специализированных ювелирных магазинах. Стоят они недорого. Например, если мы говорим о фианитах (их используют для имитации драгоценных камней), они стоят от 10 до 500 рублей. Другие камни от 300 до 2000 рублей. Цена зависит от размера и цвета. Сейчас я всё это покупаю за свои деньги, для того чтобы отработать технологию изготовления.

- Как закрепить драгоценные камни в таком трудно обрабатываемом металле, как титан?

- В зависимости от колец камни в них закрепляются по-разному. Где-то на специальный клей, где-то зажимами, которые удерживают камень в кольце за счёт силы упругости титана. Грубо говоря, в изделии делается прорезь и само кольцо разжимается, в отверстие помещается камень, и за счёт этой самой силы упругости, кольцо сжимается обратно.

- Какие есть преимущества у титановых украшений перед золотом и серебром?

- Титановые украшения прочнее, легче, и цветовая палитра у них богаче. В отличие от золота и серебра, имеющих лишь один цвет, титан, в зависимости от температуры и длительности времени нагрева, может иметь разные оттенки от жёлтого и розового до красного, фиолетового и чёрного. К тому же эти цвета можно комбинировать, что придаёт "свежести" такой консервативной отрасли, как ювелирное дело.

Есть две технологии окрашивания изделий. Мы в основном делаем термическую обработку. То есть украшение нагревается, а затем оно окисляется на воздухе и приобретает определённый цвет. Есть ещё метод анодирования. Это когда изделие погружается в специальный раствор, подают на него ток, и оно также окисляется и приобретает определённый цвет.

- Можно ли изготавливать более детальные украшения из титана? Что для этого нужно?

- Более детальные элементы можно делать и вручную, но на это потребуется в разы больше времени. Чтобы сократить время создания, необходим, например, многоосевой фрезерный станок. На нём можно вырезать более сложные формы, контуры, надписи. Ещё есть технология 3D-печати, с помощью которой можно просто напечатать готовое кольцо из титана и потом обработать его. Но пока это всё только мечты, потому что это очень дорогостоящее оборудование, и в ближайшие пару лет таких крупных покупок не будет.

- Сколько стоят ваши работы?

- Сейчас изделия не продаются. Они изготавливаются для себя или друзей. Пока просто отрабатываем технологию. Но у наших конкурентов из Новосибирска и Москвы они продаются очень хорошо. Если забегать вперёд, то могу сказать, что средняя цена наших колец будет составлять 2800 рублей.

- Какие у вашей команды планы на будущее?

- На данный момент наша цель - развить проект. Если говорить о будущем, то я хочу открыть своё дело, свою мастерскую и заниматься изготовлением украшений на заказ. Также планируем выполнять заказы из других городов и стран. Но территориально компания будет располагаться в Омске. На данный момент в рамках научных исследований мы производим украшения на территории университета. Здесь нам предоставляют возможность развить этот стартап.

И на сколько титановый выхлоп легче, я думал есть чтото еще кроме веса, а то дорого же.

а чем сварка осуществляется?

Очень круто выглядит)

ПОДСКАЖИ ПЖ ГДЕ КУПИТЬ ПОДЕШЕВЛЕ ТИТАН? Нужна труба 70 мм 9 метров

Коня на скаку остановит. В горящую избу войдет. Ну и с глушаками легко разберется)))))

Даже если от него пользы мало то не стоит менять, его зделала девушка)))

Куда мир катится. Перевелись мужики (грустно)

По твоей логике, мужики перевелись, еще со времен Валентины Терешковой. Так а ты тож уже перевелся?

по моей логике такие работы не делают женщины, сварка титана очень вредна, для мужиков и то вредно но женское тело это губка потом все скажется на потомстве ( имхо)

Окей, а мужики тут причём?

Твёрдая-женская рука))))) Видео в студию, пусть страна знает своих героинь.

варил как то коллектор алюминиевый в мастерской экспериментальной сварки, пришла бабуля лет под 80 с трясущимися руками взяла маску, горелку и как заварила всё ровно чётко и герметично с первого раза, вот уж это твердая женская рука, она когда варила совсем другой человек, удивительное зрелище было

Не верю, пусть мою жену так научит)))))

По моему в этот патрубок кто то вдул и он скоро родит )))

На двухтактник выхлоп?Типа ротакса? А девочка-молодец, Смотрел инст, обычно они себя, дюбимую, а она сварки-машинки! Раньше сварщиц 1/3 было после ПТУ, да и на производстве, звезд с неба не хватали, но аккуратные! А здесь ниче так с качеством! И конторе -такая реклама! Все хотят на СВАРЩИЦУ посмотреть! И посмотреть есть на что)))

Анодирование титана является чрезвычайно интересным и полезный занятием, которое очень легко выполнить своими руками в домашних условиях. Анодирование используется в промышленности для повышения (коррозионной) стойкости металлов. Кроме того оно также используется в качестве декоративного украшения ювелирных изделий (благодаря широкому спектру получаемых цветов).

Шаг 1: Электролиз

Первый метод анодирования титана построен на принципах электролиза. Кусок титана будет выступать в качестве положительного анода, который следует погрузить в ванну с электролитом. (обычно используется бура или серная кислота).

Шаг 2: Материалы и инструменты

Алюминиевая фольга;
Достаточно большой пластиковый контейнер (чтобы вместить в себя кусок анодируемого металла);
От 1 до 8 9В батарей;
1,5 м изолированного провода;
Тетраборат натрия (Бура);
Горячая вода;
Ложка;
Резиновые перчатки;
Ацетон или спирт;
Пластиковый стаканчик.

Инструменты (по желанию):

Клещи;
Устройство для зачистки проводов.

Шаг 3: Подготавливаем электролит

Возьмём буру и горячую воду,, смешаем всё в чашке. Размешиваем раствор пока вся бура не растворится.

Возьмём алюминиевую фольгу и полностью покроем ею пластиковый контейнер. Лишнюю фольгу завернём на верхнем краю контейнера.

Шаг 4: Электропитание

Снимем около сантиметра изоляции с двух концов провода (длиной 60 см). После этого сделаем небольшое отверстие в одном из углов алюминиевой фольги. Протянем в отверстие один из концов провода и скрутим всё вместе.

Зальём заготовленный электролит в контейнер.

Возьмём нужное количество 9 В батарей и подключим их, как показано на рисунке. Затем подключим провод, который крепится к фольге к отрицательной клемме аккумуляторной батареи. Возьмём другой провод и подключим к плюсу батареи (этот провод будет крепиться к куску титана).

Шаг 5:

Разное напряжение будет создавать различные цвета на поверхности титана. Обратите внимание, что вы всегда сможете изменить цвет, увеличив напряжение, но не сможете вернуться к цветам, которые получаются на более низком напряжении. На изображении показан процесс анодирования в серной кислоте, но результаты очень похожи с анодированием бурой. Если вы не уверены в величине напряжении, необходимо произвести серию экспериментов с постепенным увеличением величины напряжения.

Шаг 6: Очистка титана

Наденем резиновые перчатки, чтобы предотвратить появление отпечатков пальцев на поверхности титана после очистки. Затем протрём поверхность спиртом.

Шаг 7:

Возьмём кусок титана и закрепим на нём положительный электрод. Погрузим его в раствор. При этом стоит убедиться, что провод не касается жидкости и титан не дотрагивается до фольги. Это может привести к короткому замыканию (в случае контакта). После того, как будет достигнут желаемый цвет, извлечём титан и высушим его. Вы увидите, что изменение цвета происходит под действием ваших отпечатков пальцев. Это совершенно нормально (оригинальный цвет может быть восстановлен с помощью ацетона или спирта).

Шаг 8: Тепловой метод

Шаг 9: Материалы/инструменты

Источник тепла;
Щипцы или плоскогубцы (перед использованием убедитесь, что ручки имеют надежную теплоизоляцию);
Спирт или ацетон;
Чашка с очень холодной водой.

Шаг 10:

Очистим поверхность титана.

Шаг 11:

Возьмём щипцами/плоскогубцами очищенный титан. После чего включим плиту/паяльную лампу и поднесём кусок титана близко к пламени. Вы заметите, что цвет поменялся на желтый примерно после 30 секунд. Нагревая титан более длительный период времени, вы сможете добиться красного, синего и немного зеленого цвета.

Шаг 12:

После достижения желаемого цвет выключим источник тепла и погрузим металл в холодную воду.

Шаг 13: Поиск и устранение неисправностей

Анодирование титана может не происходить по следующим причинам:

Провод, который закреплен на куске титана погружен в электролит.
Провод, который закреплен на металле не подключен к положительному полюсу батареи.
Батареи разряжены.

Спасибо за внимание!

Читайте также: