提高二氧气体焊表面成型的探究

摘 要 要开发研究出一种效率高、耗能低、产气量大的氢氧气体发生器可以应用电化学理论的水解原理进行。对此过程中所出现的O2和H2经过安全防护、混合添加剂、气液分郭的处理，可以用乙炔气体做替代并进行工业的气割、气，它的特点要比乙炔使用简单、环保、节能、加工质量好、工作效率高。

关键词 氧气；氢气；气体发生器；电化学

中图分类号TQ15 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）101-0114-02

根据电化学反应里的电解效应研究制出了氢氧气体焊割设备，整个化学实验就是进行的电解水的过程，从而产生了H2和O2由正所生成，并将他们放到我们的生活和生产当中进行使用。这是一项节能高效、无环境污染、使用方便、体积小的电解水工业化产品，它主要是在烧结过的玻璃制品、还有进行焊接、金属切割等工作中应用到了这样的技术。

焊割机利用水解氢的方式进行的技术方法所使用参数是：

噪声：小于69dB

焊割对象：Cu、Al、黑色金属等

切割性能：大于1999mm2/min（Q146钢，厚39mm时）

产气量：大于0.9m3/h

原料：H2

功率：小于3kVA

电源：

其它用途：金属热处理、烧制、玻璃封口

1气体发生器设计

将两块金属板放入电解溶液里就是电解过程，并通上直流电源，就有气体产生。镍板是金属电极，负极产生O2，正极就会是H2，电解质溶液采取。

1.2设计目标提出

外加电压的测试经过试验得出的结果它的数值是一样的，这时才会有真正的电解反应产生，通过试验可以得出，外加电压再达到一定的数值时，才会发生电解反应，这和电解质溶液有联系。耗用电解最少电能数量的是H2、O2。氢氧发生器所使用的装置是目前一定要进行解决的首要问题。

1.3具体设计方法

通过经进行电化学的理论，电解过程中可以进行电压分解，并且比理论分解电压还要大。在因此在这样的化学试验中就会有个科学名词叫超电压。

引起超电压的原因：1）活化超电压；2）浓差超电压；3）电阻超电压。

为了能耗的降低，并降低超电压值，可以进行如下操作：

1）选择电极材料

超电压的不同会因为电极材料的不同而受到影响，因为要对各方面的因素进行考虑所以Ni的不锈钢板就是电解极板的最佳选择用。

2）设计电解池结构

电源电压的选取是通考虑到电解池结构的高效和紧凑，串联式的多层圆形极板是它的设计结构。在极片的两边要进行密封使用绝缘垫，在二个极片里就会有一单元电解池。在极片的一边都会有电解池正极，而另一边就要是负极，单元电解池的排列方式使用电压串联，将气体和安装紧凑的进行处理。

3）选择极板面积

电流密度增大因而超电压增大，0.048-0.079A/cm2是电流密度范围，1199mm2j 电极板的面积。

4）选择温度

电导力的增强会加大离子迁移速度并下降了溶液的粘度，所以超电压减小，离子的扩散速度快，电解反应加速。要降低超电压，就要让温度超出固定的数值。其原因是因为沸腾的水溶液会有水蒸气产生，所以电解液的温度控制在电解过程中是最为重要的。设备使用PTC控制，温度控制和散热系统。温度在65℃以下时温度上升就很慢，散热系统便开始了工作；当温度达到90℃以上时，强冷散热通过散热系统产生就会自动停止工作的设备。对产生的热量进行自动降温可以使用PTC温度辅助控制。通过试验得出温度环境在15℃以下的情况下，这时工作时间可以到9小时，不需要冷却也不需要停机

5）电解液循环系统

设备在电解时可采取循环系统，从而达到211L/min的流速循环，浓差极化降低，超电压降低，电解液活性提高。

6）选择极间距离选择

电解池极片有压滤式、方极式和多层式，在它距离之间所存大的大小与超电压有关。距离的调是为了保证外加电源、额定电流的一定条件里，产气量增加，片数越来越多。所以经测试得出：极间电压是1.7-1.8V，电解池极片的总数在110～110（220V电源），极间的距离在5.5mm～6.5mm，那么就会使能耗下降，并增大产气量。

7）选择电解质及浓度

电压会受到浓度、各类和电导率的影响，从而电解质采用w（KOH）20%～30%。

2设计气体处理

2.1干燥处理及气液分离

电解池里的气液混合物经循环系统输出，气体分离要通过气液分离罐，分离后的气体有水蒸气，氢氧气体含有水蒸气就会引起爆鸣声，水蒸气同时会影响燃烧温度的降低，从而对切割质量和焊接产生影响。

为了使水蒸气消除，会将气体干燥装置放置在气液罐的气体输出口。

2.2雾化设计

燃烧的气体H2、O2温度可达到2399℃，燃烧速度会达9m/s，中性火焰，这些都是焊接和切割时所会出现的问题。如果碳氢化合物混在H2、O2气体里，那么燃烧速度会降低，对高燃烧热值和温度有所提高。氢氧气体里加入剂雾化定量进行混合就是它的混合方式，也就是对其进行雾化，形成雾状，氢氧气里混合雾状的碳氢化合物。这样的方式有利于水平不同的操作者掌握，利于调节火焰热值和温度，调节控制混合比例。这种设备里要用在90%以上的酒精或者汽油的碳氢化合物。恒温为（349）的雾化方法，混合比例通过阀门进行调节。

2.3安全控制

燃烧时有氢气因此会有危险发生，安全措施是必不可少的，并且安全措施要是3级保护。

1）装置干式防回火

干式防回器里装入乙炔，有回头时气源就会断开，起到安全作用；

2）雾化混合的前级使用止回防爆系统，将单向输气阀门设置到设备上，有火源返回，就会自动关闭回阀，这样气罐和电解池就不会进入火源，避免爆炸，确保了环境和人身的安全；

3）铝合金防爆片安装在气罐上，气体压力在回路时超出1.010.45MPa，设备能自保安全，破裂防爆片；

4）电器控制选用压力控制，继电装置在设备上进行设置。设备切断是由于气体压力在整机里超出1.01Mpa，从而自动切断设备，设备中的气压如果降到0.1MPa时，就开始工作。这样的电器控制可以连续工作并且保护设备。

3 结论

设备使用之后，比氧乙炔焊割更加优秀，低碳切切割上，提高了切割速度和质量。将电力资源和环保因素进行结合，这种设备投入市场之后将会有一个广阔的前景。开发电解水技术是一项新的课题，值得我们去研究深入，并且进行氢氧气汽车水解发动机、氢氧气水解发生站、氢氧水解炉具、专用热加工设备开发氢氧水解等，将带来很大的经济效益和社会效益。

参考文献

[1]秦国梁，张坤，张文斌，武传松.6013-T4铝合金薄板搅拌摩擦焊热输入对焊缝成形及组织性能的影响[J].焊接学报，2010（11）.

[2]季亚娟，栾国红，严铿.5A05L（F5）铝合金搅拌摩擦焊接头的组织和性能[J].焊接技术，2005（4）.

[3]非铁金属的焊接[J].机械制造文摘（焊接分册），2009（3）.

[4]苏晓莉，王快社，周俊杰，王训宏.铝合金搅拌摩擦焊接参数对温度场的影响[J].轻合金加工技术，2006（2）.