Как сделать графитовые пластины
Конструкционный элемент графитовая пластина
Один из востребованных видов конструкционного графита ‒ графитовая пластина (лопатка). Материалом для изготовления может служить как рядовой, пропитанный графит, так и изостатический искусственный графит, производимый из графитного сырья по технологии прессования в условиях высокого давления и температуры. Характеризуется однородной мелкозернистой структурой высокой плотности (1,8-1,88 г/куб. см). Физические свойства конструкционного графита позволяют получить пластины с хорошим качеством поверхности и заданными техническими характеристиками.
Особенности конструкции, состав
Пластины из конструкционного графита выпускают геометрически правильной прямоугольной формы. Характерная особенность таких изделий ‒ толщина значительно меньше ширины и длины. Важным показателем для графитовых пластин считается практически идеальная ровность поверхности (постоянная толщина). Не менее важна её гладкость ‒ отсутствие шероховатостей, эрозий, выбоин. Пластины выпускаются разных типоразмеров: стандартные и по ТУ заказчика.
Для изготовления пластин применяются графиты разных марок, отличающиеся составом, технологией получения, физическими характеристиками, химической устойчивостью. К примеру, для этих целей могут быть использованы следующие марки графитного сырья:
Марку графита подбирают, исходя из условий эксплуатации агрегата, на котором будут установлены пластины. При этом учитывают технические характеристики, тип оборудования, его производительность, а также особенности технологического процесса.
Свойства графитовых пластин
В процессе прессования графитовых пластин достигается высокая степень изотропности структуры материала ‒ одинаковости физических свойств в произвольном направлении. Ориентация таких конструкционных элементов при установке в агрегат не имеет значения. К другим важным физико-химическим свойствам пластин и лопаток из графита можно отнести следующие:
Кроме того, для графитовых пластин и лопаток характерны пониженная пористость, высокая прочность на сжатие (до 150 МПа), низкий коэффициент температурного расширения, высокие значения тепло- и электропроводности, износоустойчивость.
Применение, преимущества
Высокоплотные пластины из графита применяют в производственном оборудовании основных отраслей промышленности и энергетики. В частности, ими комплектуют роторно-пластинчатые (шиберные) насосы для жидкостей и газов. Графитовая пластина обладает существенными эксплуатационными преимуществами в сравнении с подобными изделиями из текстолита и армированного углепластика. Лопатки (лопасти) из графита в насосных агрегатах служат дольше, тише и надежнее работают, их применение удешевляет эксплуатацию и обслуживание оборудования.
Графитовые пластины широко применяют в составе оборудования для пищевой промышленности, полиграфии, в производстве полупроводников и редких металлов, в атомной электроэнергетике, в цветной металлургии, в инструментальном производстве, в машиностроении. Прочность, жаростойкость, высокая химическая устойчивость таких комплектующих позволяет использовать их в технологических процессах с агрессивными средами, в условиях повышенных температур, их перепадов.
Мастеру на заметку: необычное применение старой батарейки
На чтение: 3 минуты Нет времени?
Мы привыкли, что использованные элементы питания, если это не аккумуляторы, остаётся только выбросить. Но, как оказалось, из батареек можно сделать массу полезных вещей, которые пригодятся домашнему мастеру. Особенно интересным вариантом можно назвать способ, предложенный автором YouTube-канала АвтоХак, который использовал старый элемент питания для изготовления небольшого сварочного аппарата. Конечно, крупные детали им не сварить, а вот для мелких элементов такое приспособление вполне пригодно.
Что потребуется для изготовления сварочного мини-аппарата
Деталей, как и инструмента, для изготовления такого аппарата понадобится минимум.
Помимо отвёртки, плоскогубцев и бокорезов необходимо будет подготовить:
Наверняка подобный «набор» найдётся в любом гараже. Что касается времени, то вся работа займёт не более получаса.
Разборка батарейки, и как это сделать правильно
Для сегодняшнего примера неспроста были взяты две батарейки. Дело в том, что при отсутствии опыта, разбирая элемент, можно легко повредить графитовый стержень, а именно он и нужен для изготовления сварочного мини-аппарата.
Разбирать батарейку следует с плюсовой стороны. Сначала бокорезами снимается внешняя жестяная оболочка, под которой будет ещё одна. У различных батареек они отличаются. К примеру, у самой простейшей, солевой, эта оболочка изготовлена из цинка. Однако сейчас это не имеет значения. Основная задача – это добраться до графитового стержня.
Очень важно при подобной работе соблюдать элементарные правила безопасности. Нелишней будет перчатка, хотя бы на руке, которая держит гальванический элемент. Даже при отсутствии опасности ожогов руки после работы попросту не придётся отмывать от графита.
Извлечение графитового стержня
После того как оболочка гальванического элемента удалена, с плюсовой стороны требуется снять жестяную пластинку и пластиковое уплотнительное кольцо. Таким образом графитовый стержень немного освободится. Он будет торчать примерно на 2 мм, этого вполне достаточно, чтобы подцепить его. Следует отметить, что здесь потребуется действовать очень осторожно. Вытаскивается он при помощи плоскогубцев с небольшим вращением. Но если переусердствовать, стержень вполне может раскрошиться.
ФОТО: YouTube.com Графитовый стержень немного торчит, можно попробовать его вытащить
Что делать, если стержень не вытаскивается
Бывают случаи, когда вытащить стержень не представляется возможным. В этом случае следует поступить следующим образом. При помощи тех же бокорезов необходимо аккуратно разорвать оставшуюся на гальваническом элементе оболочку, после чего полностью разобрать батарейку. При подобной работе нужно быть готовым к тому, что будет много мусора, который непросто удалить с поверхностей. Поэтому лучше заранее расстелить плёнку или газету на столе либо верстаке. По окончании разборки подложку можно будет просто свернуть и выбросить.
ФОТО: YouTube.com Именно этот графитовый стержень и требуется для дальнейшей работы
Изготовление мини-сварочника из использованной батарейки
Для дальнейшей работы понадобится рабочий заряженный автомобильный аккумулятор. Он необязательно должен быть новым. Ёмкость также значения не имеет, но следует понимать, что если он своё отработал (хотя заряд ещё немного держит), то этот параметр всё же сыграет роль. В этом случае более высокая ёмкость в приоритете.
Ещё один нюанс. Чем больше размер аккумулятора, тем меньше он будет греться при работе. Хотя сварочный мини-аппарат и не предназначается для долгой работы, всё же на это тоже стоит обратить внимание.
Для питания сварочного мини-аппарата требуется аккумулятор с выходом 12 в
Изготовление электрода из графитового стержня от батарейки
Теперь необходимо изготовить электрод для мини-сварочника. Для этого графитовый стержень от гальванического элемента зажимается при помощи клеммника с винтами, соединяясь со сварочным кабелем. Зажимные винты при этом следует основательно протянуть, чтобы был максимально плотный контакт. Однако и здесь «палка о двух концах». Если при затяжке винтов переусердствовать, графит попросту раскрошится.
ФОТО: YouTube.com Электрод готов, можно приступать к финальной стадии сборки
Финальный этап сборки сварочного мини-аппарата
Остаётся пара финальных штрихов, и аппарат будет полностью готов. На верстаке укладывается стальной лист, на котором будут производиться испытания, рядом устанавливается заряженный аккумулятор. К его плюсовой клемме подключается сварочный кабель с зафиксированным на нём электродом. Второй отрезок кабеля подключается к минусовой клемме АКБ – это будет масса. Здесь очень важно не перепутать полярность. В противном случае электрод будет прилипать к металлу, ни о какой нормальной сварке можно не говорить.
ФОТО: YouTube.com Сварочный мини-аппарат готов к первичным испытаниям
Проверка собранного мини-сварочника на работоспособность
Для проверки работоспособности мини-аппарата можно использовать любой тонкий металл толщиной не более 1 мм. Пластины укладываются на стальном листе вплотную одна к другой. После этого к одной из пластин прижимается минусовой кабель (масса). Для того чтобы соединение было максимально плотным, его следует прижать при помощи плоскогубцев. Но следует обратить внимание, чтобы изоляция рукояток инструмента не имела повреждений.
Электрод, зафиксированный на плюсовой жиле, можно держать непосредственно за изолированную часть кабеля.
ФОТО: YouTube.com Мини-аппарат для сварки готов к работе, осталось прикоснуться электродом к металлу
При соприкосновении с металлом электрод сильно разогревается, в результате чего металл начинает плавиться и свариваться. При первой проверке графитовый электрод может загореться. Этого пугаться не стоит. Когда на нём обгорит остаток электролита, пламя исчезнет.
Очень важно в процессе сварки элементов не перегружать аккумуляторную батарею. Дело в том, что сама по себе сварка является коротким замыканием, которое неизбежно приводит к нагреву аккумулятора. А если АКБ перегреется, она в лучшем случае просто выйдет из строя. Поэтому такой сварочный мини-аппарат предназначен лишь для мелких работ. При этом он не рассчитан на длительную работу. Аккумуляторной батарее требуется периодический отдых и охлаждение. Случаев, когда АКБ взрывалась при работе, пока неизвестно, однако «бережёного Бог бережёт». Лучше до максимального перегрева её не доводить.
ФОТО: YouTube.com Раскалённый электрод плавит металл, сваривая его в месте разогрева
Некоторые правила техники безопасности при работе с графитовым электродом
В зависимости от толщины и длины проводов нагрев графитового электрода может отличаться. Однако в любом случае при сварке металлических элементов стоит подумать о защите глаз. Конечно, сварочная маска здесь совершенно не к месту, а вот тёмные защитные очки, используемые при сварке аргоном, не помешают. Ведь яркость светового потока от раскалённого графитового электрода может быть очень сильной.
ФОТО: YouTube.com Стоит подумать о защите глаз при работе с графитовым электродом
Какого результата следует ожидать от мини-аппарата
Нельзя сказать, что с первого раза у мастера получится идеальная сварка, однако соединения, выполненные при помощи такого мини-аппарата, довольно прочны. По крайней мере, сломать их запросто вряд ли удастся. На фото ниже видны точки сварки, сделанные наспех для проверки. Это не идеал, однако если присмотреться, то можно увидеть, что металл сплавился, и пластины соединились в единое целое. А ведь именно для этого и задумывалась сегодняшняя самоделка.
ФОТО: YouTube.com Сварка неказиста, но по точкам видно, как соединились металлические пластины
В заключение
Если вдуматься, получается неплохой аппарат для мелких работ. Для некоторых мастеров подобный мини-сварочник действительно может стать незаменимым. Учитывая то, что на его изготовление не нужно потратить ни копейки, это действительно неплохое устройство.
Надеемся, что вам пригодится инструкция, изложенная в сегодняшней статье. Любые вопросы, возникшие в процессе ознакомления с информацией, можно задать в комментариях ниже. Редакция HouseChief с удовольствием ответит на каждый из них. Если прочитанное пришлось по душе, не забудьте поставить оценку. Ваше мнение крайне важно для нас. Берегите себя и близких!
Как сделать солнечную батарею
Доброго дня, мозгоэкспериментаторы! В наше время энергии и информации актуальна тема альтернативных источников энергии, и моя мозгоинформация о создании своими руками солнечного модуля будет вам интересна.
«Солнечная» поделка из этого мастер-класса не претендует на статус профессиональной, но она работает! Работает про принципу преобразования солнечной энергии в электрическую с помощью фотоэлектрического эффекта. То есть эта самоделка является устройством, электрические характеристики которого, такие как ток, напряжение или сопротивление, изменяются при воздействии на него света – по материалам википедии.
Шаг 1: Материалы
В основном все материалы для этого мозгоуководства легкодоступны, но некоторые возможно придется приобрести через интернет.
• диоксид титана (белый порошок, часто используемый в косметике)
• 2 канцелярских зажима (для скрепления пластин)
• ацетон или спирт
• стеклянные пластины одна из сторон которых покрыта оксидом олова (SnO2) для токопроводимости
• графитовый порошок или грифель от карандаша
• шприц (не обязательно, но удобно)
• мультиметр
• ватные диски
• клеммы «крокодил»
• алюминиевая пластина (или что-то прочное, но не пористое)
• 2 неглубоких блюдца
• ложка
• деминерализированная вода
• сок ягод: малины, черники или ежевики (. обязательно свежевыжатый. )
• раствор йода
• плитка или варочная панель
Шаг 2: Очистка пластин
Когда все необходимое приобретено, начинаем создание солнечной мозгоподелки!
Для начала находим чистую и свободную рабочую поверхность для своего процесса, а далее берем в руки ацетон и смачиваем им ватные диски, которыми затем протираем обе стороны пластин. Очищенные пластины кладем на ватные диски и достаем мультиметр для определения токопроводящей стороны. К краям пластины прикладываем щупы мультиметра, который выставлен в режим проверки короткого замыкания, и определяем искомую токопроводящую сторону: есть короткое замыкание — сторона с покрытием, нет – переворачиваем пластину, и определяем на КЗ. Одну пластину кладем токопроводящим слоем вверх, вторую вниз.
Шаг 3: Диоксид титана
Откладываем вторую пластину, с токопроводящим слоем вниз, в сторону, она понадобится лишь в конце мозгопроцесса.
Первую пластину, с токопроводящим слоем сверху, нужно покрыть слоем диоксида титана. Для этого на одно блюдце наливаем немного деминерализированной воды, и постоянно помешивания добавляем порошок двуокиси титана. Тщательно перемешиваем смесь для полного удаления комков порошка, и в итоге должна получится однородная сметанообразная масса.
Ложкой аккуратно переносим диоксидную массу на пластинку и распределяем ее по всей поверхности. Мы должны получить равномерный слой диоксида на пластинке, и чтобы этого добиться я на стол положил две стопки из двух стеклянных пластинок, которые не используются в данной поделке, между ними положил пластинку со слоем диоксида, а затем полоской алюминия распределил диоксид, используя стопки стекла как опоры.
После распределения слоя диоксида его нужно запечь. Поэтому пластинку с диоксидом титана кладем на плитку или варочную панель и прогреваем на низких температурах, таких чтобы стекло не треснуло. После запекания оставляем пластину с диоксидом на несколько часов для отвердевания состава.
Шаг 4: Сок и графит
После того как состав затвердел, всего лишь 15 минут отделяет нас от полноценного солнечного модуля. Но пока, выжимаем сок в емкость и помещаем в нее пластину с диоксидом, обязательно чтобы сок полностью покрывал пластинку, выдерживаем около 10 минут.
Состав «сок – двуокись титана» это то, что и создает электрический ток. Когда свет воздействует на сок, в нем образуются «отрицательные» электроны и «положительные» дыры, которые затем при объединении станут нейтральными. Но вместо этого диоксид титана переносит электроны к клемме, а затем в электроцепь.
Сейчас берем пластину, которую отложили в начале, ту, что с проводящим слоем вниз. Переворачиваем ее и ацетоном или спиртом снова очищаем токопроводящий слой. Затем распределяем по токопроводящему слою пластины графитовый порошок (раскрошенный грифель мозгокарандаша).
Из сока вынимаем пластину с диоксидом, аккуратно промываем ее деминерализованной водой. Но не промачивайте ее ватным диском, как это сделал я, чтобы не разрушить слой диоксида.
Шаг 5: Сборка модуля
Настала финальная стадия – совмещение пластин! Просто берем пластины и прикладываем друг к другу, слой диоксида к слою графита, но немного сдвигаем их, оставляя свободные концы около половины сантиметра для крепление клемм-крокодилов. Полученную конструкцию скрепляем по бокам двумя канцелярскими зажимами.
Для лучшей проводимости между пластинами можно снять один из зажимов и по бокам пластин капнуть несколько капель раствора йода, а затем снова установить второй зажим. Излишки йода можно промокнуть ватным диском.
Поздравляю, солнечный модуль готов! Теперь можно приступить к тестированию, то есть направить на поделку свет и проверить мультиметром напряжение на клеммах. Мой солнечный модуль выдает около 25 милливольт под воздействием солнечного света ( который симулируется лампой ). Немного, но при объединении нескольких модулей в одну батарейку можно получить желаемое напряжение!
Успехов в творчестве и удачных самоделок!
( Специально для МозгоЧинов #DIY-solar-cell-from-scratch