Сварочный карандаш: обзор, характеристики и особенности применения

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.

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.

Сравнение основных характеристик сварочных карандашей разных производителей

Поплавковый выключатель для насоса: принцип работы, достоинства
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.

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.

Технология работы сварочным карандашом

Для того, чтобы производить сварочные или паяльные работы с помощью сварочного карандаша необходимо соблюдать инструкцию, которая не требует особенных профессиональных навыков и крайне проста:

• разрывается контрольная лента на упаковочной обертке, при срывании ленты открывается крайняя кромка карандаша;
• снять металлическую крышку и одеть ее на задний торец карандаша в качестве рукоятки при поджигании;
• необходимо подвести карандаш к месту резки и поджечь фитиль запала, для поджига можно использовать зажигалку;
• уже горящий карандаш сварщика нужно плотно прижать к тому месту, откуда должна начаться сварка или резка металлической поверхности. Необходимо выдержать 3-4 секунды для того, чтобы металл прогрелся, а после этого, перемещая карандаш, произвести резку или сварку;
• после этого карандаш можно кинуть на слой негорючего материала( бетон) или в воду. Карандаш сгорит до металлической рукоятки-крышки.

Необходимо так же помнить о том, что карандаш для сварки металла при высокой температуре горения может прожечь поверхность, которую нужно было варить.

Для каждой поверхности есть карандаши различных диаметров с присадками, которые несколько снижают температуру горения и препятствуют прожиганию.

В состав сварочного карандаша входят металлические оксиды, которые при горении создают слой шлака над сварным швом (только в карандашах большого диаметра, которые используются для сварки).

Такое новшество используется для того, чтобы потом защитить слой расплава от окружающего воздуха из атмосферы

Это обусловлено тем, что сварка карандашом может быть произведена относительно поверхностей, где важно качество шва и его прочность

Попадания воздуха недопустимо, так как это может разрушительно менять структуру металла в расплаве.

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.

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.

Состав и характеристики

Термокарандаш — это стержень в форме цилиндра диаметром 12–16 мм и длиной 20–25 см. При его нагревании смесь, находящаяся под оболочкой, сгорает и выделяет количество тепла, достаточное для формирования сварочного шва в любых условиях. В процессе горения также выделяется много кислорода, эффективно поддерживающего пламя даже под водой. Поджечь карандаш можно открытым пламенем трех–четырех одновременно горящих спичек или простой зажигалки.

Конструкция термического карандаша включает сердечник на основе углеродистой стали и термит, который представляет собой наносимый на сердечник горючий состав. Сам термит состоит из измельченной железной окалины и алюминиевого порошка. Для придания этим составляющим твердой формы используется нитроцеллюлозный клей. На кончике карандаша есть затравка, изготавливаемая из опилок алюминия и бертолетовой соли — с ее помощью поджигается изделие.

Не пропустите: Сварка нержавейки с черным металлом: технологии

Технические характеристики термитных карандашей могут различаться в зависимости от производителя. В целом эти изделия имеют следующие характеристики:

• время горения — до 20–30 секунд;
• температура сгорания — 2300–2900 °C;
• толщина свариваемых деталей — 0,3–6 мм;
• длина шва — 8–15 см в зависимости от типа и толщины свариваемого материала.

Особенности

Сварочный карандаш, как уже было сказано, является неполноценным аналогом сварки. Он оправдывает свое название и представляет собой вытянутую палку цилиндрической формы длиной от 7 до 20 см с одним заострённым кончиком. Средний вес – около 80 граммов (может варьироваться от 70 до 100 г). Диаметр стержня может быть от 4 до 16 мм. Снаружи карандаш покрыт защитной водонепроницаемой оболочкой, а внутри заполнен специальной прессованной порошковой смесью.

При горении эта смесь может достигать температуры 2900 градусов, и, как следствие, хорошо плавить металлы. Поэтому другое название этого «гаджета» – термокарандаш. Также называют его и термическим припоем.

Термокарандаш включает в себя ряд составляющих.

1. Зажигательная смесь, которая находится под «крышечкой» заострённого кончика.
2. Картонная гильза, которая, как очевидно, представляет собой часть внешней оболочки карандаша.
3. Уже вышеупомянутая зажигательная смесь, но которая находится внутри гильзы.
4. Часть гильзы, в которой ничего не находится. Она выполняет функцию ручки. Проще говоря, полость гильзы разделена на две части – полную и пустую.
5. Поверх гильзы находится оболочка-инструкция.
6. Поверх последней находится влагозащитное покрытие.

Создателем этой вещи является ученый и профессор Лебедев.

У данного предмета есть множество преимуществ, благодаря которым он является хорошо продаваемым.

1. Компактность. Термокарандаш лёгкий, он удобен при перемещении.
2. Простота в использовании. Достаточно его поджечь. Не требует особых условий эксплуатации.
3. Не требует множества затрат. Для его использования не нужно подключать электричество, он не требует заправки топливом.
4. Обладает устойчивым горением.
5. Способен достать до труднодоступных мест. Можно использовать для образования наклонных, вертикальных и горизонтальных швов.
6. Подходит для использования в отношении множества материалов.

Гореть подобный карандаш может около 30 секунд. Цена таких изделий может варьироваться от 50 до 200 рублей.

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.

Отзывы об изделии

Естественно, перед тем, как купить указанный продукт, хочется узнать мнение других пользователей о нем. Если вы хотите использовать сварочный карандаш, отзывы помогут вам определиться с фирмой-производителем, рассмотреть свойства изделия.

Однако мнения других пользователей относительно этого вопроса противоречивые: и отрицательные, и положительные. Например, отмечается то, что продукт излучает достаточно сильный огонь, а также после его использования остается очень неприятный запах. Однако, карандаш для сварки и не должен пахнуть туалетной водой. Многие считают изделие достаточно полезным, чтобы оно находилось в ремонтном рюкзаке. Отмечаются отличные режущие свойства этого продукта.

Однако практически все пользователи отмечают, что использовать его везде и всегда не стоит. Лучше всего применять его для частичного или временного ремонта. Далее, поврежденное место необходимо отремонтировать капитально. Лучше всего использовать карандаш в действительно экстремальных ситуациях, когда другой возможности добиться необходимого результата просто нет. Вот и все особенности изделия. Удачи!

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.

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