виды и особенности применения — Строительный портал ПрофиДОМ

Холодная сварка сегодня пользуется популярностью, как хороший способ соединить детали легко и просто, без нагревания. Однако, что же это такое — какие виды ее существуют, где могут использоваться, какими техническими характеристиками обладают. 

Если кратко, то холодная сварка — это специальный клей с высокой пластичностью. Изготавливается состав на основе эпоксидной смолы, получается, что это специальные эпоксидный клей. Холодная сварка бывает:

• однокомпонентной. Используется сразу, так как после открытия упаковки состав пропадает, не хранится;
• двухкомпонентной. Может храниться указанный производителем срок без потери своих качеств.

Обычно такой клеевой состав продаётся в трубках, похожих на колбаски. Снаружи идёт слой отвердителя, а внутри — эпоксидная смола, которую смешивают с металлической пылью с целью обеспечения прочного, долговечного соединения. В качестве добавок многие производители используют модификаторы, повышающие качество холодной сварки, улучшающие её характеристики.

Причём, из таких добавок точно известно только о сере, остальные скрываются производителями как коммерческая тайна.

Где применяется холодная сварка

Холодная сварка, в наше время, применяется очень широко:

• в ремонте автомобилей;
• в ремонте сантехнических деталей, в том числе труб отопления, водопроводных коммуникаций, как пластиковых, так и металлических;
• при укладке линолеума;
• в электротехнической промышленности;
• на производстве, например, бытовых приборов;
• для соединения алюминиевых и медных проводов.

<

Преимущества холодной сварки

К преимуществам использования холодной сварки относятся:

• возможность работать без специальных инструментов, зачастую просто руками, с помощью обычного ножа и самых простых приспособлений;
• отсутствие отходов;
• нет затрат энергии и топлива;
• шов получается аккуратным, достаточно надёжным, ровным;
• отсутствие взрывоопасных веществ, технологий, связанных с риском для здоровья;
• возможность соединять детали даже под водой, ремонтировать мокрые трубы;
• экологическая безопасность состава и самого процесса использования.

Вся холодная сварка делится в зависимости от сферы применения:

• для металла. Важно понимать, что клеящий состав для алюминия и чугуна, например, разный. Поэтому выбирайте холодную сварку именно для нержавейки, чтобы получить надёжный шов или соединение;
• для пластика. Специфический вид клеевого состава, который применяется не только для ремонта пластиковых труб, но и для починки, например, пластиковых корпусов бытовых приборов, которые нередко трескаются;
• для укладки, соединения линолеума, а также жёстких резиновых изделий.

Существуют, также, эпоксидные клеевые составы для керамики и древесины и универсальные. Кроме того, есть холодные сварки, которые отличаются по цветам. Особенно это важно при ремонте кузова автомобиля.

В зависимости от способа нанесения и соединения, холодная сварка может быть:

• точечной. Закрывается отдельное отверстие, например, в трубе отопления, ставится пломба;
• шовной. Закрывается трещина, из клеевой массы делается шов по всей её длине;
• стыковой. Соединяются две разных детали.

Из популярных в Украине брендов производителей холодной сварки можно выделить «Алмаз», уругвайский Poxipol, «Полимет», «Термо», Mastik, «Момент», «Монолит», Abro, Hi-Gear, Silver Steel. Нужно отметить, что самые дорогие это — высокотемпературные клеевые составы.

Важно! Настоятельно советуем вам перед использованием холодной сварки почитать инструкцию! Из-за неправильных действий домашнего мастера чаще всего и возникают проблемы.

Как работать с холодной сваркой

В целом, схема действия при ремонте металлической трубы холодной сваркой выглядит так:

• Место накладывания состава очищается, подсушивается, возможные жирные пятна лучше убрать с помощью ацетона или другого растворителя. Да, эпоксидные клеевые составы могут применяться на влажной поверхности, но если вы хотите действительно долговечное и надёжное соединение, следует тщательно подготовиться. Подсушить поверхность можно обычным феном;
• От «колбаски» холодной сварки острым ножом отрезается кусочек нужного размера;

Важно! Резать нужно исключительно поперёк, в противном случае нарушится правильный баланс эпоксидной смолы и отвердителя.

• Отрезанный кусочек разминается руками, пока не станет пластичным, легко принимающим нужную форму. Чтобы состав не прилипал к рукам, просто смочите их водой, а ещё лучше надеть тонкие одноразовые перчатки;
• Разравниваем холодную сварку на поверхности — точечно, в виде шва или соединяя детали. Прижимаем крепко;
• Ждём 24 часа. Есть составы, которые застывают намного раньше, но лучше подождать, а уже затем шпаклевать, шлифовать, грунтовать, красить.

Детальніше в цій категорії: « Шесть способов, как устранить течь из металлической трубы Как подделывают сухие строительные смеси и как распознать подделку »

вгору

Холодная сварка: виды и практическое применение

Оглавление:
Холодная сварка: что это такое и какие ее разновидности бывают
Холодная сварка для металла: инструкция к применению

Сегодня смело можно утверждать, что технология холодной сварки металлов и других материалов известна практически каждому человеку – каждый первый слышал о ней, а каждый второй уже успел опробовать ее. Но вот парадокс, большинство людей просто не в состоянии до конца оценить эту технологию – всему виной неправильное использование. Ну не умеет наш народ читать инструкции и уделять внимание мелочам, без которых ни одна современная технология не обходится, в том числе и холодная сварка. Именно об этом в основном и пойдет разговор в данной статье. Вместе с сайтом stroisovety.org мы разберемся с вопросом использования этой технологии дома и ответим на следующие вопросы: что представляет собой холодная сварка, какими свойствами она обладает, как работает и, в конце концов, для чего применяется?

Холодная сварка фото

Холодная сварка: что это такое и какие ее разновидности бывают

Коротко охарактеризовать холодную сварку для металлов можно следующим образом – это высокопластичный клей, изготавливаемый на основе эпоксидной смолы. Может быть как однокомпонентным, так и двухкомпонентным – во втором случае появляется возможность длительного хранения состава. Первый используется сразу весь, иначе он просто пропадает.

Изготавливают такой клей в виде трубки или колбаски (как вам будет угодно) – наружная часть этой колбаски (скажем, шкурка) представляет собой отвердитель, а внутренняя начинка не что иное, как эпоксидная смола, перемешанная с металлической пылью, в задачи которой входит обеспечение прочного и стойкого соединения. Не обходится дело и без добавок, в качестве которых выступает сера и некоторые другие компоненты, которые, как правило, являются засекреченными, так как они в полной мере отвечают за качество и технические характеристики холодной сварки.

Виды холодной сварки фото

Данный тип клея особыми разновидностями не отличается – его виды обусловлены исключительно назначением, а вернее способностью склеивать те или иные материалы. Эта способность в полной мере зависит от наполнителя.

1. Холодная сварка для металла. Сегодня этот незаменимый клей находится в багажнике или бардачке каждого автолюбителя – с его помощью можно достаточно просто поставить машину на ноги и без проблем не только доехать до ближайшей автомастерской, но и полноценно эксплуатировать автомобиль некоторое время.
   Посредством холодной сварки для металлов можно легко подлатать пробитый поддон картера, радиатор и другие части машины, которые не испытывают при езде больших нагрузок. Мало того, эта разновидность клея широко используется сантехниками для временного устранения течей. Вообще слово «временный» является ключевым моментом во всей истории с холодной сваркой, несмотря даже на поговорку, что нет ничего более постоянного, чем временное. Как бы вы ни старались, любая течь, устраненная с помощью клея холодная сварка, со временем возобновляется – следует понимать, что через некоторое время течи лучше устранять капитально.
2. Холодная сварка для пластика. Это менее распространенный вид клея, и его можно назвать специфическим. Несмотря на это, он широко используется как в быту, так и на производстве – бытовое назначение подобных клеевых составов сводится все к тому же ремонту. Пластик сегодня применяется для изготовления многих бытовых приборов, в том числе и их корпусов, которые очень часто лопаются.
3. Холодная сварка для линолеума – исключительно строительный клей узкой специализации. Стоит единожды применить его для соединения линолеума стык в стык и большие никакие двусторонние скотчи или клеи будут вам не по «вкусу». Клей для линолеума холодная сварка также может быть использован и для соединения жестких резиновых изделий.

   Холодная сварка для линолеума фото

Существуют и другие виды холодной сварки, призванные решать аналогичные задачи соединения различных материалов. Все они неплохо справляются с поставленными задачами, если, конечно, их использование осуществлялось без нарушения технологии. Именно об этом и пойдет речь дальше.

Холодная сварка для металла: инструкция к применению

Все виды клея холодная сварка имеют схожую технологию применения – разницы между ними нет никакой. Именно по этой причине вопрос, как пользоваться холодной сваркой, мы рассмотрим на примере устранения течей в железных трубопроводах. Представим эту технологию по пунктам, но для начала разберемся с одним моментом – холодная сварка с одинаковым успехом может устранять течи как в пустых емкостях, так и находящихся под небольшим давлением. Если в автомобильном радиаторе имеется охлаждающая жидкость, то для заделки пробоины сливать ее не обязательно. То же самое можно сказать и о трубопроводах.

Но вернемся к непосредственной технологии использования холодной сварки. Выглядит она следующим образом.

1. Для начала готовим склеиваемую или склеиваемые поверхности. Самым тщательным способом зачищаем ее крупной наждачной шкуркой, так, чтобы не только удалилась грязь и старая краска, но и на поверхностях образовались видимые невооруженным глазом царапины. Они нужны для того, чтобы обеспечить качественное склеивание – без них не обойтись, поэтому стесняться не нужно и царапать необходимо капитально. Естественно, в пределах разумного.
2. Просушиваем поверхность – можно даже феном. Если склеиваемые холодной сваркой поверхности будут нагреты, это пойдет только на пользу. Сразу оговорюсь – холодная сварка пристает и на мокрую поверхность, но делает это во много раз хуже. Хорошего качества в таком случае ждать не приходится, и такой подход к делу является правильным только в случае временного устранения течей.

   Как пользоваться холодной сваркой фото

3. Обезжириванием склеиваемые поверхности. Это обязательный этап работ, который обеспечивает надежность соединения. Даже если наглядно на поверхностях не видно жира, то это еще не означает, что его там нет – даже мизерной доли жира, перенесшегося на склеиваемую поверхность с пальцев рук, вполне достаточно для того, чтобы стык оказался нестабильным и некачественным. Этот этап работ игнорировать не стоит.
4. Пока ацетон высыхает, готовим холодную сварку. Для этого отрезаем от колбаски небольшое количество материала – режем строго поперек, так как в большинстве случаев мы имеем дело с двумя компонентами, расположенными один внутри другого. Отрезанный кусочек тщательно разминаем руками до получения пластичной, мягкой, а главное однородной массы. В процессе перемешивания материал немного нагреется – это нормально и заострять внимание на этом не стоит.
5. Наносим приготовленную холодную сварку на склеиваемую или заклеиваемую поверхность. Делать это нужно сразу же по окончании смешивания – большинство составов начинают полимеризироваться (застывать) уже спустя пару минут после приготовления. Если речь идет о заделке пробоины, то холодную сварку нужно нанести так, чтобы она проникла и внутрь отверстия. Если оно слишком большое, то на него лучше установить латку из листового железа, приклеив ее с помощью этой же холодной сварки.

   Клей холодная сварка в действии фото

Все! Оставляем ремонтируемый участок высыхать. Полное застывание данного типа клея происходит в течение 24 часов. По истечении этого времени ремонтируемый участок можно зачищать, грунтовать, шпаклевать и красить – в общем, имеются все предпосылки для того, чтобы устранить пробоины даже в лицевых декоративных поверхностях. Например, в бензобаке мотоцикла.

И в заключение темы несколько небольших советов, которые помогут использовать холодную сварку безопасно, а главное обеспечить с ее помощью надежное и герметичное соединение. Во-первых, тщательно ознакомьтесь с инструкцией – слова словами, а вот нюансы применения у различных производителей могут быть свои. Во-вторых, не забывайте о правилах использования таких веществ, как ацетон – они являются отнюдь не безопасными и при попадании в глаза могут вызвать серьезные травмы. А вообще холодная сварка является неприхотливым материалом – в этом отношении ее можно сравнить с обычным клеем, например, для обуви.

Автор статьи Александр Куликов

Что это? Как это работает

Холодная сварка соединяет металл практически без тепла. Это один из самых интересных методов сварки, и многие металлы можно сваривать холодным способом благодаря законам физики и нашему пониманию материаловедения.

В этой статье вы узнаете, что такое холодная сварка, как она работает и какие металлы можно сваривать холодным способом.

Что такое холодная сварка?

Процесс холодной сварки не требует подвода тепла для соединения металлических деталей. Металл остается в твердой фазе и никогда не расплавляется. Таким образом, холодная сварка считается процессом сварки в твердом состоянии.

Вместо этого энергия, необходимая для связывания металла, применяется в виде давления. В отличие от сварки плавлением, такой как дуговая сварка и сварка трением, холодная сварка не имеет фазы расплавленного или жидкого металла, поэтому ее называют холодной сваркой.

Приложенное давление максимально сближает поверхности заготовок. После сжатия наноразмерное расстояние становится неважным, и атомы металла перескакивают с одного куска на другой. Это приводит к почти идеальному соединению практически без последствий, и два отдельных куска металла становятся однородной массой.

Но для этого нужно идеально очистить металлические поверхности. Каждый металл имеет оксидные слои, которые необходимо удалить перед попыткой холодной сварки. Но об этом мы поговорим далее в статье более подробно, но сначала давайте рассмотрим некоторые плюсы и минусы этого процесса.

Pros

• Идеальный процесс для сварки алюминия, особенно соединения алюминия с медью, двух металлов, которые являются сложной задачей при использовании других способов сварки
• Устраняет проблемы в зоне термического влияния (ЗТВ), поскольку отсутствует концентрированное тепло и, следовательно, ЗТВ от сварочной дуги
• Обеспечивает почти идеальное сварное соединение без хрупких интерметаллидов, микротрещин и других дефектов соединения
• Способен соединять широкий спектр разнородных металлов, которые иначе трудно сварить вместе
• Снижает требования к навыкам сварки экзотических металлов

Минусы

• Поверхность должна быть тщательно очищена; может потребоваться несколько этапов очистки и подготовки металла
• Неровности поверхности, загрязнения и наноразмерные молекулярные структуры могут исказить результаты
• Трудно достичь в промышленных условиях из-за пыли и других частиц в воздухе
• Углеродистая сталь и закаленные металлы не подлежат холодной сварке, работают только с цветными пластичными металлами, такими как медь, алюминий, свинец, золото и т. д.
• Неправильные формы плохо поддаются холодной сварке, и наилучшие результаты достигаются с плоскими поверхностями

Для чего используется холодная сварка?

Холодная сварка используется во многих отраслях промышленности, в том числе в аэрокосмической, автомобильной, электронной и производственной.

Чаще всего используется при сварке проводов, особенно из разнородных металлов. Холодная сварка также идеальна при прокладке подземных проводов, когда существует опасность возгорания горючих газов в процессе сварки, вызывающей тепло.

Кроме того, часто используется для герметизации емкостей, чувствительных к теплу, например, контейнеров со взрывчатыми веществами.

Как правило, холодная сварка используется, когда высокая температура может вызвать слишком большие повреждения или представлять опасность.

Как работает холодная сварка

Процесс холодной сварки до приложения давления

Холодная сварка соединяет металл при температуре окружающей среды без нагревания или прохождения электрического тока в соединении. Применение силы к металлическим деталям устраняет шероховатость поверхности и устраняет мелкие неровности поверхности. Но самая важная причина применения давления — способствовать межатомному притяжению между двумя металлическими поверхностями.

Перед холодной сваркой необходимо удалить оксидные слои с обоих металлов. Каждый металл образует оксиды на поверхности, что делает внутренний, чистый металл недоступным. Вот почему, например, сжатие двух неочищенных, окисленных медных деталей не даст сварного шва.

Цитируя известного физика Ричарда Фейнмана:

«Причина такого неожиданного поведения в том, что, когда соприкасающиеся атомы все одного и того же типа, атомы не могут «знать», что они находятся в контакте. разные куски меди. Когда есть другие атомы, в оксидах и жирах и более сложных тонких поверхностных слоях загрязнителей между ними, атомы «знают», когда они не находятся на одной и той же части».

Итак, когда мы очистим поверхность металла и приложим достаточное давление, металлы образуют однородную металлургическую связь. Новообразованный металл будет вести себя так, как если бы он всегда был однородным куском.

Но для этого требуется исключительная чистота и отсутствие неровностей поверхности. В реальных приложениях такой уровень однородности достигается в основном при холодной сварке проволоки. Это связано с тем, что в процессе сварки холодной проволокой загрязнения удаляются практически с идеальной точностью.

Давление, приложенное к границе стыка, вызывает деформацию (осадку) и приводит к вспышке

Предпосылки для холодной сварки

Основными условиями для холодной сварки являются первозданная очистка поверхности металла и подготовка геометрии стыка. Плоские поверхности соединения работают лучше всего, поэтому рекомендуется сгладить любые неровности формы.

Оксидный слой и другие загрязнения можно удалить обезжириванием, проволочной щеткой или механическими и химическими методами. Жир и масло обычно присутствуют на поверхности металла и должны быть удалены перед чисткой проволочной щеткой. Это важно, потому что щетка может вдавить эти примеси глубже в металл. Благодаря острой щетине проволочной щетки мягкие металлы, такие как алюминий, медь, золото, серебро и другие, наиболее восприимчивы к проникновению поверхностных масел под поверхность.

После того, как вы очистите масла, вы можете приступить к удалению самого оксидного слоя. В зависимости от металла могут быть рекомендованы различные материалы щетины и типы щеток. Всегда полезно проверить спецификацию металла.

Надежна ли холодная сварка?

Холодный сварной шов будет таким же прочным, как основной металл, если правильно провести необходимую подготовку. Прочность соединения зависит от свойств металла. В отличие от других методов сварки, прочность соединения при холодной сварке не может превосходить первоначальную прочность металла.

Прочность соединения снижается, если соединяемые поверхности недостаточно очищены или имеют неправильную форму. Но для типичных применений холодной сварки, таких как соединение проволоки, добиться максимального сцепления несложно.

Возможные сварные соединения

Поскольку холодная сварка давлением лучше всего работает при большой контактной поверхности, лучше всего использовать соединения встык и внахлестку.

Сварка встык в основном используется при сварке проволоки и труб. Это потому, что легко обрезать концы, получить чистый металл на контактной поверхности и прижать провода друг к другу.

При сварке встык расстояние между точками зажима и контактной поверхностью не должно быть слишком большим, так как мягкие металлы вместо соединения могут изгибаться вбок.

Холодное соединение внахлест немного сложно. Сжатие листового металла вместе уменьшит его толщину из-за приложенного давления. Таким образом, вы должны учитывать как минимум 50% потери толщины при подготовке вашего проекта. В противном случае готовая сварная деталь не будет соответствовать требованиям проекта.

Даже если сварка выполнена идеально, утончение детали может быть неприемлемо. Учитывайте пластичность и мягкость металла и сделайте несколько пробных сварных швов, чтобы определить результирующую толщину.

Аппараты для холодной сварки для соединения проводов

Аппараты для холодной сварки с ручным управлением для проволоки малого диаметра. Но большие диаметры требуют пневматического или электропневматического управления. Большинство этих машин являются портативными и могут работать с проволокой, стержнями и полосами.

С помощью пневмогидравлического усилителя портативный аппарат для холодной сварки создает экстремальное давление. Со стороны оператора находится «сварочная головка». Он расположен в верхней части машины и служит для установки сварочной матрицы, обеспечения стабильности и контроля приложенного давления.

После того, как матрица помещена и закреплена в кармане матрицы, по бокам в нее подаются проволоки/стержни. Приложение давления заставляет матрицу захватывать провода рядом с конечными точками и плотно прижимать их друг к другу. В результате мельчайшие загрязнения, оставшиеся на поверхности поперечного сечения проводов, выдавливаются из их жил наружу. Вот почему проволока для холодной сварки создает лучшее соединение, чем сварка листового металла. Это возможно только потому, что провода имеют небольшую площадь поверхности соединения, в отличие от листового металла.

Давление применяется не менее четырех раз для удаления всех примесей. Этот процесс называется «принцип множественных нарушений». После того, как провода склеены, вы можете снять их с машины и удалить остатки вокруг места соединения.

Холодная сварка по сравнению с горячей сваркой

Методы горячей сварки включают электрическую дугу, внутреннее сопротивление или активное пламя для расплавления и сплавления металла. Холодная сварка лучше всего подходит для цветных металлов и специальных применений, в то время как горячая сварка имеет гораздо больше применений.

Особенность	Холодная сварка	Горячая сварка
Требуется тепло	№	Да
Требуется электрическая дуга	№	Да
Сварка Все металлы	Цветные и не содержащие углерода	Да (несколько редких исключений)
Область применения	Лимитед	Гораздо шире

Какие металлы можно сваривать холодным способом?

К металлам, пригодным для холодной сварки, относятся медь, алюминий, свинец, цинк, латунный сплав 70/30, никель, серебро, сплавы серебра, платина и золото. Он также может сваривать алюминиевые сплавы серий 2xxx и 7xxx. Их нельзя сваривать плавлением, потому что они склонны к растрескиванию под воздействием тепла, и их сложно соединить другими методами сварки, кроме холодной сварки.

Холодная сварка углеродистой стали или любого другого металла, содержащего углерод, невозможна. Это сильно ограничивает применение холодной сварки, потому что углеродистая сталь является наиболее свариваемым металлом.

Холодная сварка лучше всего подходит для металлов с гранецентрированной кубической структурой атомов, которые не затвердевают быстро. Все металлы, которые быстро затвердевают при работе, имеют тенденцию к растрескиванию до того, как давление холодной сварки сможет создать соединение. Вот почему только высокопластичные металлы, описанные выше, могут подвергаться холодной сварке.

Различные виды холодной сварки

Не существует различных видов холодной сварки. Вместо этого есть три метода с одинаковыми названиями. Кратко рассмотрим эти процессы.

Холодный перенос металла

Холодный перенос металла (CMT) — это процесс сварки плавлением, в котором для создания соединения используется сварочная дуга. Его часто ошибочно называют «холодной сваркой», что вызывает путаницу. CMT — это процесс сварки MIG, который требует примерно на 90 % меньше тепловложения, чем обычный процесс сварки MIG.

Поскольку этот метод дуговой сварки настолько «холодный», он решает многие проблемы, такие как сам процесс холодной сварки. Тем не менее, вы не должны путать эти два.

В СМТ используется электрическая дуга, присадочная металлическая проволока, и мы можем использовать ее для металлов, где сварка холодным давлением невозможна. Но CMT полагается на точное втягивание присадочной проволоки при зажигании дуги для контроля подвода тепла.

Это может сделать только робот, и это неэкономично, если возможна холодная сварка давлением.

Холодная сварка ВИГ

Как и в случае CMT выше, холодная сварка ВИГ не имеет отношения к методу, описанному в этой статье.

Некоторые сварочные аппараты для сварки ВИГ имеют «холодную» настройку, которая существенно ограничивает подвод тепла. Это достигается путем приложения электрической дуги к крошечному пятну всего за долю секунды.

Температура минимальна, поскольку любое генерируемое тепло быстро рассеивается, особенно в случае металла с высокой проводимостью, такого как алюминий.

Это полезно при сварке очень тонких листов металла и проволоки. Но вы можете добиться чего-то подобного с любым продвинутым аппаратом для сварки TIG, используя настройки импульса.

Вы получите низкотемпературную сварку TIG, установив низкий импульсный ток и большую временную задержку между импульсами. Но низкой температуры иногда недостаточно, поэтому, когда возможна холодная сварка давлением, она улучшит соединение.

JB Weld

JB Weld — торговая марка системы эпоксидного склеивания, используемой для металла, бетона, кирпича, стекловолокна и т. д. Хотя она называется «Оригинальной формулой холодной сварки», на самом деле она не создает сварка между металлами.

В отличие от процесса холодной сварки, здесь отсутствует межатомное притяжение, и два металла не сливаются в однородную массу.

JB Weld — хороший метод склеивания металла, но его нельзя сваривать. Продукт представляет собой двухкомпонентную эпоксидную смолу, основу и активатор. Когда вы смешаете и нанесете этот продукт на металлические детали, вы должны закрепить их зажимами и начать процесс отверждения.

Прочность соединения при растяжении составляет 5020 фунтов на квадратный дюйм, что обеспечивает более слабое соединение по сравнению с типичным стержневым электродом E6010 с давлением 60 000 фунтов на квадратный дюйм.

Это не заменит настоящего сварного шва, если вы не делаете мелкий ремонт по дому. Но некоторые люди путают его с процессом холодной сварки.

Краткая история холодной сварки

История холодной сварки началась в бронзовом веке, около 700 г. до н.э., но она была не такой сложной, как сегодня. Археологи раскопали множество инструментов и посуды того периода, которые были изготовлены с использованием примитивного процесса холодной сварки.

Однако первый задокументированный научный эксперимент по холодной сварке был проведен в 1724 году преподобным Ж. И. Дезагюлье. Он обнаружил, что если сжать и скрутить два свинцовых шарика вместе, они образуют прочное соединение. Он проверил прочность связи на безменах с хорошими результатами.

Следующим знаменательным моментом в истории стала Вторая мировая война, когда в Германии методом холодной сварки были сварены легкосплавные детали самолетов. С последовавшим промышленным прогрессом холодная сварка стала более продвинутой и привела к тому, чем она является сегодня — хорошо изученному процессу, используемому в специализированных условиях.

Что такое холодная сварка? (Преимущества, недостатки и области применения)

Холодная сварка, или контактная сварка, представляет собой процесс сварки в твердом состоянии, при котором для соединения двух или более металлов требуется небольшое количество тепла или плавления, или они вообще не требуются. Вместо этого энергия, используемая для создания сварного шва, имеет форму давления. Во время процесса холодной сварки, в отличие от процессов сварки плавлением, в соединении нет жидкой или расплавленной фазы, что можно наблюдать при других методах, включая дуговую сварку, сварку трением или лазерную сварку.

Этот процесс соединения металлов без нагревания, также известный как холодная сварка давлением, был впервые признан в 1940-х годах, хотя история холодной сварки уходит далеко в прошлое. Широко используемый для соединения проводов, а также для соединения двух металлов в космосе, этот процесс нашел широкое применение в различных отраслях промышленности.

Содержание

Нажмите на ссылки ниже, чтобы перейти к разделу руководства:

• Как это работает?
• История
• Преимущества
• Недостатки
• Приложения
• Часто задаваемые вопросы
• Заключение

Прежде чем холодная сварка сможет соединить два или более металлов вместе, необходимо удалить оксидные слои с поверхностей материалов. Большинство металлов (при нормальных условиях) имеют на поверхности оксидный слой, который образует барьер, препятствующий связыванию атомов металла. Как только этот оксидный слой удален, металлы могут быть спрессованы вместе под высоким давлением для создания металлургических связей. Оксидный слой можно удалить проволочной щеткой, обезжириванием или другими химическими или механическими методами.

После очистки металлы можно спрессовывать, но материалы должны быть пластичными и не подвергаться сильному затвердеванию. В результате для холодной сварки часто предпочитают более мягкие металлы.

Процесс холодной сварки вызывал механические проблемы в ранних спутниках и других космических аппаратах, поскольку этот процесс не исключает относительного движения между соединяемыми поверхностями. Это означает, что адгезия, истирание и прилипание могут перекрываться, так что, например, холодная сварка и истирание могут происходить одновременно. Однако, с положительной стороны, возможность сплавлять металлы без жидкой или расплавленной фазы позволяет астронавтам быстро и эффективно работать вне космического корабля для выполнения любых необходимых ремонтных работ.

Холодная сварка также может выполняться в наномасштабе, при этом демонстрации показывают, что монокристаллические ультратонкие нанопроволоки золота (диаметром менее 10 нм) могут быть соединены в течение нескольких секунд посредством механического контакта. Было показано, что результаты почти идеальны, с той же ориентацией кристаллов, электропроводностью и прочностью, что и остальная часть нанопроволоки. Такая высококачественная сварка достигается за счет наноразмерных размеров образца, механической поверхностной диффузии и ориентированных механизмов крепления. Наноразмерная холодная сварка была продемонстрирована для соединения золота с серебром и серебра с серебром.

Объясняя, как работает холодная сварка, Ричард Фейнман отметил в своих «Фейнмановских лекциях», что «причина такого неожиданного поведения заключается в том, что, когда соприкасающиеся атомы все одного и того же типа, атомы не могут «узнать». ‘, что они находятся в разных кусках меди. Когда есть другие атомы, в оксидах и смазках и более сложных тонких поверхностных слоях загрязняющих веществ между ними, атомы «знают», когда они не находятся на одной и той же части».

Впервые явление холодной сварки было признано в 19 в.40-х годов, но история методов холодной сварки уходит далеко в прошлое.

Археологи нашли инструменты бронзового века, которые соединялись с помощью холодной сварки, но первый научный эксперимент по этому методу не проводился до 1724 года, когда преподобный Джон Теофил Дезагюлье использовал два свинцовых шарика, чтобы проверить концепцию, скрепив их вместе и скрутив их в в этот момент он заметил, что они слиплись. Дальнейшие испытания показали, что образовавшаяся связь имеет ту же прочность, что и основной металл.

Холодная сварка имеет ряд преимуществ по сравнению с другими методами сварки, в том числе:

1. Без ЗТВ

Холодная сварка не создает зоны термического влияния (ЗТВ), что значительно снижает риск негативных химических или механических изменений в основные материалы соединяются.

2. Прочные, чистые сварные швы

Холодная сварка может обеспечить чистые сварные швы, прочность которых не меньше прочности самого слабого из исходных материалов. Этот процесс сварки не приводит к образованию хрупких интерметаллических соединений в месте соединения.

3. Соединение разнородных материалов

Разнородные металлы, которые трудно соединить другими методами, например алюминий и медь, можно соединить с помощью холодной сварки.

4. Сварка алюминия

Холодная сварка показывает свои преимущества не только при соединении меди с алюминием, поскольку этот метод также может использоваться для сварки алюминия серий 2xxx и 7xxx, что невозможно при использовании любого другого метода сварки металлов. .

Несмотря на то, что холодная сварка имеет ряд заметных преимуществ, этот метод также имеет ограничения. Эти недостатки затрудняют рассмотрение холодной сварки в качестве основного метода соединения в большинстве случаев. Однако, как показано выше, в некоторых случаях холодная сварка все же может быть полезной. К проблемам и задачам холодной сварки относятся:

1. Чистота

Основная проблема с холодной сваркой заключается в том, что материалы должны быть чистыми и не содержать оксидов для получения удовлетворительного сварного шва. Это может быть труднодостижимым, а также дорогим и сложным в управлении в среде с большими объемами производства.

2. Типы материалов

Существуют ограничения на типы материалов, которые можно сваривать вместе холодной сваркой, поскольку металлы должны быть пластичными и не должны подвергаться суровым процессам закалки. Кроме того, металлы, содержащие углерод в любой форме, не могут быть соединены с помощью этого метода.

3. Форма материала

Неровности на металлических поверхностях могут затруднить их соединение, даже если были предприняты все остальные шаги. Холодная сварка требует, чтобы материалы имели правильную форму и не имели неровностей на поверхности. Самые прочные холодные сварные швы получаются с плоскими, ровными поверхностями.

При всех проблемах, связанных с этой технологией, холодная сварка имеет целый ряд различных применений в различных отраслях промышленности.

Чаще всего этот метод применяется для сварки проволоки, где тепловая энергия может быть проблемой. Холодная сварка может обеспечить быстрое и прочное соединение проводов и обычно используется с алюминием, латунью 70/30, медью, золотом, никелем, серебром, серебряными сплавами и цинком.

Холодная сварка также подходит для соединения разнородных металлов, которые в противном случае было бы трудно эффективно сварить. Особенно полезен для соединения меди и алюминия, этот метод также может соединять вместе материалы серии 2xxx и 7xxx.

Холодная сварка, используемая в таких отраслях, как аэрокосмическая и автомобильная, часто используется для создания стыковых или нахлесточных соединений.

Какие металлы можно сваривать холодным способом?

Металл, подлежащий холодной сварке, должен быть пластичным, но этот метод обычно используется для соединения алюминия (включая несвариваемые марки, такие как серия 7XXX), латунных сплавов 70/30, меди, цинка, сплавов серебра и серебра, никеля и золота, особенно в виде проводов.

Холодная сварка также может использоваться для соединения металлов, таких как нержавеющая сталь, под большим давлением.

Металлы, содержащие углерод, не могут подвергаться холодной сварке.

Надежна ли холодная сварка?

Холодная сварка может обеспечить такое же прочное соединение, как и сами основные материалы, если условия правильные. Как было сказано выше, это означает, что металлы должны быть пластичными, очищенными от окислов на поверхности и в идеале правильной формы. Материалы не могут быть сильно закалены или содержать углерод.

Несмотря на эти факторы, холодная сварка позволяет создавать одни из самых прочных швов.

Является ли холодная сварка постоянной?

Холодная сварка позволяет создавать неразъемные сварные швы при определенных условиях. Если все сделано правильно, соединение может быть изменено только с повреждением заготовок. Однако, если холодная сварка не выполняется в правильных условиях, соединения могут выйти из строя.

Холодная сварка — это уникальная технология соединения, позволяющая создавать очень прочные соединения без использования тепла.