Что такое холодная сварка: виды и особенности применения

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.

Другие материалы в этой категории: « Шесть способов, как устранить течь из металлической трубы Как подделывают сухие строительные смеси и как распознать подделку »

Наверх

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

Зачем нужна холодная сварка? Преимущества. Для каких металлов подходит — Гала Центр

Зачем нужна холодная сварка? Преимущества. Для каких металлов подходит galacentre.ru

Вернуться к списку статей
28.09.2020

(irina.panteleeva) Ирина Пантелеева

2020-09-18 2022-09-04 Зачем нужна холодная сварка? Преимущества. Для каких металлов подходит — Гала Центр Как вы представляете себе процесс сварки? В голове сразу возникает картина нагрева материалов до точки плавления и их соединение в расплавленном состоянии. Однако технологии не стоят на месте, а сварочные аппараты в быту уверено вытесняет холодная сварка. https://www.galacentre.ru/instrument/articles/

Как вы представляете себе процесс сварки? В голове сразу возникает картина нагрева материалов до точки плавления и их соединение в расплавленном состоянии. Однако технологии не стоят на месте, а сварочные аппараты в быту уверено вытесняет холодная сварка. На первый взгляд звучит дико, но при первом же использовании приходит понимание, что это дико удобно. Холодная сварка позволяет соединять металлические детали без использования тепла. Вместо нагрева применяется процесс твердотельной диффузии, в котором для создания сварных швов используется давление. 

Когда два материала прижимаются друг к другу, они обычно не свариваются, потому что на их поверхности находится оксидный слой, не позволяющий диффундировать с другим металлом. Данная проблема решается тщательной чисткой материалов до полного удаления барьерного слоя. Сначала материал обезжиривается, а затем обрабатывается металлической щеткой. После достижения нужной чистоты, материалы прижимаются друг другу с нужным усилием. Сила давления зависит от материала, так как некоторые из них могут свариваться только при высоком давлении.  Одним из условий для проведения успешной холодной сварки является наличие одного пластичного материала. А потому лучшими кандидатами для проведения процедуры являются мягкие металлы. 

Самые популярные виды фиксации, возможные с холодной сваркой:

• Стыковое соединение — устранение оксидного слоя не требуется, поскольку он удаляется в процессе фиксации.
• Соединение внахлест — требуют предварительной обработки для удаления защитного барьера, в противном случае материалы не смогут прилипнуть друг к другу.

Лучший выбор для бытового применения — универсальная холодная сварка Ермак. Универсальная — значит, подходит для быстрого, прочного и герметичного соединения стекла, дерева, керамики, пластмасс, черных и цветных металлов, мрамора и других твердых материалов. С ее помощью можно быстро устранить неисправности в автомобиле и отремонтировать множество вещей в доме. Легко смешивается руками и гарантирует надежное сцепление. То есть фиксирует «на мертво», что и делает ее лучше клея. Незаменимый помощник автомобилиста. Поможет устранить утечки в масляном поддоне, блоке цилиндров или радиаторе прямо на дороге.

Как использовать универсальную холодную сварку Ермак? Обработайте стыки деталей наждачной бумагой, чтобы снять загрязнения и ржавчину. Отрежьте необходимое количество смеси и разомните влажными руками. Состав должен разогреться, стать пластичным и липким. Нанесите на нужные элементы и прижмите на 30 минут. 

Где пригодится холодная сварка 

• Для создания многослойных ленточных прокатов или армирования алюминиевых проводов медными накладками

• Во время ремонта сантехники, металлических/пластиковых водопроводных и отопительных труб
• Для фиксации медных и алюминиевых проводов
• Для ремонта линолеума и соединения резины
• Можно заделать утечку в радиаторе автомобиля
• Во время ремонта металлических ванн и поврежденной посуды (после затвердевания продукт не реагирует на нагрев, а потому отреставрированная кастрюля может дальше использоваться, но не для приготовления пищи)
• Незаменима при реставрации статуй и памятников, позволяет зафиксировать предмет на бетоне без сверления
• Идеально подходит для восстановления недостающих кусочков определенного предмета. Например, можно заполнить скол на столешнице. После застывания, отшлифуйте и покрасьте поверхность. Столешница преобразится на глазах.

---

Также читайте: Клеевые пистолеты:15 креативных идей использования

---

Преимущества холодной сварки

• Устойчива к высоким температурам, не поддается горению
• Не нужны инструменты. Вы сможете работать руками, максимум используя нож
• Не требуется покупка дорого аппарата, его подключение к сети и трат электричества
• Вы получаете аккуратные, супер прочные, надежные швы
• Безопасная процедура не несет никаких опасностей, как это бывает со сварочным аппаратом
• Вы можете соединять даже мокрые детали, например, трубы под водой
• В процессе работы не остаются отходы, состав продукта полностью экологически безопасный
• После затвердевания приобретает каменную твердость, даже если вы наложили несколько слоев.
• Удобно применять в качестве моделирующей шпаклевки. 

Подводим итоги: Стоит ли покупать холодную сварку?

Главное преимущество данного продукта — способность создавать крепкие сварные швы. Также это идеальный вариант для работы с алюминием серий 2ххх (сплав алюминия с медью) и 7ххх (алюминиево-цинковый сплав), что часто невозможно с другими видами сварки.

---

Не пропустите: Как выбрать рабочие перчатки? Виды и сферы применения

---

В промышленности данная методика популярна при сваривании алюминия и меди, которые просто невозможно соединить другими способами. Между этими двумя металлами создается очень прочная связь. Швы — чистые и прочные, в качестве которых не придется сомневаться. 

Вместе с тем нужно учитывать несколько важных нюансов. Идеальная фиксация возможна если поверхности двух материалов не имеют оксидного слоя и загрязнений. Чем ровнее поверхность, тем равномернее и качественнее будет сварка. Также существует ограничения по материалам. Цветные мягкие металлы — единственные кандидаты, пригодные для холодной сварки. Самые популярные из них — алюминий, свинец, серебро, медь, никель, кадмий, железо. Металлы с углеродом в составе, данному методу соединения не поддаются. 

Купить холодную сварку оптом вы можете в каталоге Ермак. Производитель предлагает первоклассные товары по доступной цене, которые вы можете получить уже сегодня с бесплатной доставкой.

полезно для чтения

19.05.2021 Какая аккумуляторная дрель-шуруповерт лучше — на 14, 18 или 20 Вольт? 07.05.2021 Какая длина шины бензопилы вам нужна — 16 или 18 дюймов? 30.03.2021 Полное руководство как выбрать лучшую бензопилу для вашего сада

«Холодная сварка» — клей, но не сварка

Сейчас на рынке представлено множество клеевых смесей и клеевых стержней под общим торговым названием «Холодная сварка» или «Быстрая сталь». На самом деле никакого отношения к сварке они не имеют потому что:

Холодная сварка

сварка давлением при значительной пластической деформации без внешнего нагрева соединяемых частей

Это не холодная сварка т.к. не происходит пластической деформации соединяемых деталей.

Сварка

процесс получения неразъемных соединений деталей посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местном (общем) нагреве или пластическом деформировании, или совместном действии того и другого

Это не сварка, поскольку нет нагрева или пластического деформирования и тем более установления межатомных связей между соединяемыми частями.

ВНИМАНИЕ! Если вам все-таки интересно: «Что такое холодная сварка?» см. статью Холодная сварка металлов – никакого волшебства!

В данной статье мы подробно остановимся на рассмотрении клея и стержней «Холодная сварка».

«Холодной сваркой» называют композиционные полимерные материалы, используемые как для ремонта металлов (сталь, чугун, алюминий, медь, титан и т.д.), так и для ремонта изделий из дерева, пластика и керамики.

Клей «Холодная сварка» двухкомпонентный и поставляется в двух тюбиках:

1. эпоксидная смола с пластификатором и наполнителем
2. отвердитель

Рисунок 1 – Двухкомпонентный клей

Эпоксидные смолы в чистом виде непрочны и плохо выдерживают вибрации и ударные нагрузки, именно поэтому необходим пластификатор (компонент для  повышения эластичности эпоксидной смолы). Наполнитель необходим для предания особых свойств эпоксидным смолам: теплопроводности, термостойкости, абразивостойкости и т.п. В зависимости от требуемых свойств «холодной сварки» в качестве наполнителя выступают порошки металлов (алюминий, сталь, чугун и т.д.) а также минеральные и искусственные наполнители.

В качестве отвердителя преимущественно используют полиэтиленполиамин или аминный отвердитель, который вступая в химическую реакцию с эпоксидной смолой, производит процесс затвердевания.

Механические свойства, время застывания, рабочая температура и область применения клея «холодная сварка» зависит от входящих в его состав компонентов.

Ниже представлена обобщенная инструкция для клея и замазки «холодная сварка», которая может меняться в зависимости от марки и производителя:

Инструкция для клея «холодная сварка»:

1. Перед «сваркой» тщательно зачистить и обезжирить поверхность. Поверхность должна быть чистой, сухой без следов масла и жира.
2. Подготовку клея и «сварку» производить в проветриваемом помещении. Пары клея могут оказывать раздражительное действие на слизистую глаз и носа.
3. В емкость для смешивания выдавить в равных объемах (для разных клеев объемы могут быть разными) компоненты клея и тщательно смешать до получения однородной по цвету и вязкости массы. Время использования клея в зависимости от температуры окружающей среды, марки и производителя — от 10 до 60 минут.
4. Нанести клей на обе «свариваемых» поверхности деталей и соединить вместе. Удалить излишки клея сухой или смоченной в растворителе тряпкой. При соединении поверхности нет необходимости прикладывать большие усилия или использовать пресс.
5. Оставить склеиваемую деталь для первоначального застывания клея, в зависимости от марки и производителя минимум от 5 — 60 минут, в состоянии покоя.
6. Время полного застывания клея зависит от температуры окружающей среды и марки, и варьируется в пределах от 12 до 24 ч.
7. Хранить в сухом помещении при температуре 25±10°С.

Стержни или замазка «холодная сварка» производится в виде двух однородных или одного двухслойного бруска.

Рисунок 2 – Срез двухслойного бруска

Инструкция для замазки «холодная сварка»:

1. Перед «сваркой» тщательно зачистить и обезжирить поверхность. Поверхность должна быть чистой, сухой без следов масла и жира.
2. Отрезать нужное количество клея, смочить руки водой или одеть защитные перчатки и тщательно размешать клей 3 — 5 минут до состояния пластичности и однородности. В процессе смешивания замазка может нагреться. Время использования клея в зависимости от температуры окружающей среды, толщины слоя, марки и производителя — от 4 до 60 минут.
3. Нанести необходимое количество компаунда для ремонта или формовки детали. Для разглаживания допускается использовать мокрый шпатель.
4. Оставить деталь для застывания замазки от 10 до 60 минут в зависимости от температуры окружающей среды, толщины слоя, марки и производителя.
5. Время полного застывания замазки зависит от температуры окружающей среды и марки, и варьируется в пределах от 12 до 24 ч. После чего можно произвести шлифовку и покраску места «сварки»
6. Хранить в сухом помещении при температуре 25±10°С.

Рекомендации по применению «холодной сварки»:

1. Склеивать только материалы, указанные в инструкции к «холодной сварке»

2. Применять холодную сварку только для условий указанных в инструкции (температура, влажность, маслостойкость и т.д.)

3. Для стыковых и нахлесточных соединений плоских деталей лучше применять клей, а для таврового, углового соединения или заделки отверстия – замазку

Рисунок 3 – Результат применение «холодной сварки» для склейки разбитого вазона

Рисунок 4 – Применение «холодной сварки» для заделки отверстий в крышке

4. При исправлении трещины в горизонтальном или в вертикальном положении предпочтение стоит отдать замазке. Но также допускается применение и клеевой смеси при условии использования армировочной сетки, заплатки из стеклоткани или металлической сетки. Напоминаем, что при исправлении трещин концы трещины необходимо обязательно засверлить.

Рисунок 5 – Применение замазки «холодная сварка» для заделки отверстия в трубе

Рисунок 6 – Применение замазки для таврового соединения трубы с пластиной

5. При исправлении вмятин независимо от положения предпочтительно использовать замазку, но при необходимости вмятину на горизонтальной поверхности можно залить клеем.

Холодная сварка металлов – никакого волшебства!

Холодной сваркой называется соединение металлов в твердой фазе, достигаемое совместным пластическим деформированием соединяемых элементов без применения нагрева. Процесс осуществляется на воздухе при комнатной температуре, которая для большинства материалов ниже температуры рекристаллизации (чаще всего – путем приложения давления). Поэтому в ГОСТ 2601 данный способ имеет следующее определение:

Холодная сварка

сварка давлением при значительной пластической деформации без внешнего нагрева соединяемых частей

ВНИМАНИЕ! Если вы искали клей «холодная сварка» см. статью «Холодная сварка» – клей, но не сварка

Содержание

1. Экскурс в историю
2. Что такое холодная сварка?
3. Виды материалов пригодных к свариванию
4. Параметры режимов холодной сварки
5. Условия получения надежного сварного соединения
6. Виды холодной сварки
7. Область применения

Холодная сварка металлов – экскурс в историю

Холодная сварка металлов известна с древних времен. Как показывают археологические исследования и исторические хроники – «Колосс Родосский» был снаружи покрыт тонкими медными листами, которые были соединены между собой с использованием холодной сварки. То есть данная технология была применена и при создании шедевров античного периода.

В Национальном музее в Дублине (Ирландия) хранятся золотые коробочки, которые по заключению экспертов, изготовлены в эпоху поздней бронзы с применением данного способа.

В 1724 году священником Дезагюлье (J. L. Desaguliers) был представлен способ соединения свинца с помощью холодной сварки. Опыт заключался в том, что два свинцовых шарика диаметром около 25 мм сдавливали вместе и вращали, в результате они соединялись. Последующие попытки разорвать данное соединение и измерить величину разрыва с помощь весов показали, что прочность соединения некоторых образцов оказалось ничем не хуже основного металла. Результаты данных опытов были опубликованы в научных журналах.

На данный способ получения соединения впервые всерьез посмотрели в 1940-х годах, именно в это время ученые обнаружили странный эффект взаимодействия нескольких кусков одного и того же металла в абсолютном вакууме – при наличии чистых плоских граней они притягиваются.

Начиная со второй половины 1940-х годов она начала применяться в промышленно развитых странах: в 1947 — 1948 гг. появилась в США, а в 1949 г. началось использование и в СССР.

В настоящее время она успешно применяется для соединения изделий из пластичных металлов, таких как медь, алюминий, свинец, олово, никель и др.

Что такое холодная сварка?

Холодная сварка – процесс, при котором происходит соединение двух твердых тел без нагрева свариваемых деталей на стыке соединения. Отличительной особенностью холодной сварки металлов является отсутствие фазы расплавления.

На первый взгляд, холодная сварка может показаться волшебством. Многие люди не могут понять, как может производится процесс соединения без нагрева, электрического тока или специальных растворов. Если посмотреть видео – у многих возникает мысль: «Это что-то магическое». На самом деле никакой магии нет.

Метод холодной сварки основан на использовании пластической деформации, с помощью которой разрушают на свариваемых поверхностях хрупкую пленку окислов. В настоящее время известно, что сила сцепления от контакта может быть значительно увеличена благодаря сильному сжатию деталей между собой, увеличению времени контакта, повышению температуры деталей, а также от комбинирования вышеперечисленных факторов.

Основная трудность подготовки поверхности деталей заключается в тщательном удалении с нее органических и окисных пленок. Органические пленки – это тонкие пленки масел, жирных кислот и парафинов, покрывающие свариваемые поверхности. Препятствуют сцеплению также пленки адсорбированных на поверхности газов.

При контакте с кислородом или другими реактивными веществами происходит образование поверхностных слоев, которые в значительной мере или полностью исключают вероятность возникновения эффекта холодной сварки. Ведь именно образующаяся из-за содержания кислорода в воздухе на поверхности металла оксидная пленка не дает соединиться свариваемым деталям в нормальных условиях. Кстати, даже при помещении в вакуум оксидная пленка не исчезает, то есть поверхность металла требует дополнительной очистки.

Интересные факты:

1. Золотые самородки в природе образуются благодаря методу холодной сварки, а происходит это потому, что у золота попросту нет оксидной пленки, как всем известно – золото не окисляется.
2. При возникновении механических проблем на первых моделях искусственных спутников Земли все списывалось именно на эффект холодной сварки. Однако позже было доказано, что причиной возникновения проблем стали простые недоработки в конструкции, а возникновение данного эффекта на орбите до сих пор не подтверждено (конечно же, кроме случаев, когда в определенных экспериментах он вызывался человеком преднамеренно).

При холодной сварке металлы соединяются благодаря совместному пластическому деформированию по поверхности их взаимного контакта. Образование цельнометаллического соединения происходит за счет возникновения металлических связей между соединяемыми металлами. Эти связи возникают между атомами при сближении поверхностей соединяемых материалов в результате образования общего электронного облака, взаимодействующего с ионизированными атомами обеих металлических поверхностей. Сварное соединение образуется только путем деформации, без нагрева извне. Это обстоятельство позволяет сваривать термически разупрочняемые материалы без нарушения их физических свойств. Отсутствие нагрева исключает опасность образования хрупких интерметаллических прослоек в зоне контакта разнородных металлов (например, алюминия и меди). Холодную сварку можно выполнять во взрывоопасной среде, возможна герметизация объектов, нагрев которых недопустим (это широко используют в промышленности).

В реальных условиях нет идеально чистых и гладких металлических поверхностей. На них имеются неровности, выступы, окисные, адсорбированные пленки, органические пленки, которые препятствуют сближению поверхностей на расстояния действия межатомных сил. Поэтому получение сварного соединения возможно только при значительных пластических деформациях, приводящих к сминанию выступов, разрушению и раздроблению поверхностных слоев и их удалению из зоны сварного соединения вследствие пластического течения. В результате в контакт вступают по всей свариваемой поверхности чистые слои металла, между которыми образуется металлическая связь.

Исследования показали, что даже у самых гладких поверхностей металлических деталей есть шероховатости, и именно эти высокие точки прикасаются к противоположной детали. В процессе образования сварного шва фактически участвуют лишь несколько тысячных долей процента площади поверхности детали, но этих микроскопических участков вполне достаточно для создания мощных молекулярных соединений. Так что при соблюдении необходимых показателей гладкости свариваемых поверхностей деталей между точками соприкосновения создается мощнейшая связывающая сила.

Снижение прочности сварного соединения за счет уменьшения толщины металла в месте соединения до известной степени компенсируется повышением прочности деформированного металла, получающего наклеп. Например, предел прочности технически чистого алюминия в зоне максимальной деформации возрастает примерно в два раза.

Виды материалов пригодных к свариванию

Применение холодной сварки ограничивается физическими свойствами материалов и пригодна для различных металлов и их сплавов, достаточно пластичных при комнатной температуре:

• алюминий
• медь
• кадмий
• никель
• свинец
• олово
• цинк
• титан
• серебро
• индий
• золото
• платина и др.

Пластичность соединяемых материалов может быть повышена подогревом до соответствующей температуры. Так, например, высокопрочные алюминиевые сплавы при температуре 300-350°С свариваются за счет соответственно направленной пластической деформации подобно чистому алюминию при комнатной температуре.

Если на металл нанести твердые пленки электролитическим способом, например на медь пленку твердого никеля, или принять меры к предотвращению загрязнения, выполняя холодную сварку сразу же после окончания обработки механической щеткой, то в этих случаях связь происходит при значительно меньших деформациях.

Свариваемость при данном способе может быть оценена максимальной остающейся толщиной металла в месте соединения, выраженной в процентах по отношению к первоначальной толщине детали до сварки.

Параметры режимов холодной сварки

Основной параметр, определяющий процесс – величина деформации в месте соединения, которая зависит от свойств металла, его толщины, типа соединения и способов подготовки поверхностей.

Основными параметрами режима холодной сварки являются:

• удельное давление
• глубина вдавливания пуансона
• величина вылета деталей из цанг (при стыковом способе)
• диаметр пуансона
• степень деформации

Величина удельного давления выбирается в зависимости от физико-механических свойств свариваемых материалов. Рекомендуемое удельное давление при стыковой холодной сварке:

• алюминиевых деталей: 180-250 кг/мм²
• медных деталей: 650-800 кг/мм²
• для разнородных металлов, например, алюминий – медь: 500-650 кг/мм²

Усилие зажатия образцов в зажимах с насечкой должно превышать усилие осадки для алюминия более чем на 50%, а для меди – более чем на 80%

Зависимость деформации от свойств

Металл	Относительная глубина вдавливания пуансона, %
Алюминий	55 – 60
Алюминиевые сплавы	75 – 80
Медь	85 – 90
Олово	85 – 88
Титан	70 – 75
Серебро	82 – 86
Армко-железо	85 – 92
Свинец	80 – 85
Никель	85 – 90
Индий	10 – 15

Величина вылета стержня составляет:

• для алюминия 1-1,2 диаметра стержня
• для меди 1,25-1,5 диаметра стержня
• для разнородных металлов алюминий – медь: вылет медного стержня должен быть на 30-40% больше, чем алюминиевого

Степень необходимой деформации при холодной сварке разнородных материалов определяется свойствами того из свариваемых металлов, при соединении которого требуется меньшая деформация. Этим пользуются при необходимости сварить малопластичные материалы, применяя прокладки из пластичных металлов.

Предварительные исследования свариваемости показывают следующие результаты:

Металл	Свариваемость в %
Алюминий особо чистый	40
Алюминий технически чистый	30
Дюралюминий	20
Кадмий	16
Свинец	16
Медь	14
Никель	11
Цинк	8
Серебро	6

Из этих данных видно, что наилучшие результаты холодной сварки дают алюминий и алюминиевые сплавы, удовлетворительные результаты дает медь. Довольно удовлетворительную свариваемость дает никель, имеющий высокую температуру плавления (1450°С).

Условия получения надежного сварного соединения

Надежное сварное соединение холодной сваркой может быть получено при соблюдении следующих условий:

• тщательная подготовка поверхности свариваемых изделий. При точечном и роликовом способах поверхность рекомендуется зачистить механическими щетками, торцы деталей при стыковом способе для соединения проводов сравнительно небольшого диаметра – с помощью специальных ручных кусачек или механического ножа, а торцы деталей большого сечения подвергают механической обработке. При этом необходимо обеспечить параллельность свариваемых поверхностей обеих деталей и отсутствие на них жировых загрязнений;
• одновременная пластическая деформация соединяемых деталей;
• значительное и симметричное относительно центра зоны соединения растекание металла в плоскости соединения. Данное растекание вызывает разрушение оксидных или иных пленок, вытеснение их обломков из зоны соединения. Одновременно, растекание создает условия для интенсивного движения дислокаций с образованием активных центров на соединяемых поверхностях. Симметричное растекание необходимо для более полного удаления пленок из зоны сварного шва;
• сжатие заготовок на заключительной стадии образования сварного соединения, что требует значительных давлений в зоне контакта;
• очистка кромок соединяемых заготовок от загрязнений (промывка растворами, бензином, спиртом) и окисных пленок. Применение абразивного инструмента недопустимо, так как шаржированные в поверхность заготовок абразивные зерна затруднят получение сварного соединения;
• предварительная подготовка поверхностей заготовок (шероховатость – Rz не более 10 мкм; неплоскостность поверхности не более 0,1 мм).

Виды холодной сварки

В зависимости от способа приложения давления и схемы деформации определяют следующие виды:

Области применения холодной сварки металлов

Как мы уже писали в статье данным способом успешно соединяют металлы, обладающие хорошими пластическими свойствами. Этот способ нашел применение главным образом в приборостроении, для соединения алюминиевой оболочки кабелей, при изготовлении корпусов полупроводниковых приборов, при изготовлении бытовых приборов из алюминия – чайников, подставок, каркасов, в электромонтажном производстве для соединения проводов и шин внахлестку и встык при монтаже сетей связи, троллейбусных проводов, электропроводки в домах. В летательных аппаратах встык варят шпангоуты. В последнее время достигнуты успехи в соединении полупроводниковых материалов.

Одним из направлений применения данного способа является его сочетание с обработкой давлением: прокаткой, высадкой, штамповкой, вытяжкой и т.п. С помощью последней, например, получают биметаллические переходники из алюминия и коррозионно-стойкой стали, которые затем используются в бесфланцевых соединениях трубопроводов летательных аппаратов.

Последние исследования открывают широкие возможности применения в процессе производства на микроуровне и наноуровне. Кроме того, экономически оправдано её применение при соединении небольших деталей из мягких, пластичных металлов, а также тонких металлических пленок, использующих полимеры в качестве подложки.

Холодную точечную сварку можно выполнять на любых прессах: гидравлических, эксцентриковых и т. п. Если сваривается несколько точек за один ход пресса, то требуются прессы усилием 500-1000 кг. Для холодной сварки одной точки достаточно пресс усилием 50-100 кг.

Холодная сварка учимся правильно пользоваться – Мои инструменты

Содержание

• 1 Что такое холодная сварка и какой она бывает
• 2 Где применяется
• 3 Инструкция по применению холодной сварки
• 4 Как склеить стекло
• 5 Как соединить линолеум холодной сваркой
• 6 Склеиваем сваркой трубы отопления
• 7 Итоги правильного применения холодной сварки

О способе сваривания деталей без специального инструмента известно всем, только такой метод имеет большой недостаток — это необходимость иметь специальный аппарат. Альтернативой сварочного аппарата является холодная сварка, которая имеет вид мягкого вещества. Многие считают такой способ не надежным, но чтобы в этом разобраться, надо попробовать ее в действии. Что это такое, а также как пользоваться холодной сваркой, выясним в деталях.

Что такое холодная сварка и какой она бывает

Холодная сварка — это специальный тип высокопрочного клея, который применяется соединения разных материалов, в том числе и стали. В основу состава входит эпоксидный клей или смола с разными наполнителями, за счет чего и обеспечивается высокая прочность соединения деталей. Только достичь высокого качества соединения удается не всегда, поэтому многие жалуются и отказываются от дальнейшего использования материала. Причиной является вовсе не плохое качество клея или его низкая эффективность, а несоблюдение инструкции по применению состава.

Чтобы холодная сварка обеспечила желаемую надежность соединения, к ее применению нужен соответствующий подход. Перед тем, как пользоваться холодной сваркой, необходимо разобраться с особенностями ее правильного применения. После появления клеящего состава высокой прочности, его начали выпускать разные производители. С целью экономии на производстве, некоторые производители нарушают стандарты изготовления холодной сварки, что отражается в итоге на качестве соединений. Чтобы этого не случилось, надо покупать сварку только с сертификатами качества, которые гарантируют эффективность материала.

Холодная сварка классифицируется на два вида:

• Однокомпонентная
• Двухкомпонентная

И обоих видах клея присутствует эпоксидное вещество, а также наполнители — сера, металлический порошок и другие составы. По типу состава холодная сварка бывает сухой и жидкой.

Сухая сварка из двух компонентов находится в цилиндрической упаковке. Когда необходимо воспользоваться средством, компоненты необходимо перемешать, получив смесь, похожую на пластилин. Работать пластилином очень удобно, поэтому обеспечить соединение холодной сваркой сухого типа можно даже в самых труднодоступных местах. Эффективность материала зависит от качества замешивания состава. Оба компонента необходимо использовать в одинаковом количестве, и тщательно произвести их перемешивание.

Жидкая сварка состоит также из двух компонентов, которыми являются эпоксидное вещество и отвердитель. Эти компоненты также следует соединить вместе перед непосредственным применением. Качество и надежность склеивания зависит от такого фактора, как тщательность смешивание. Чем тщательнее будут смешаны вещества, тем надежней место соединения.

Классифицируют холодную сварку также и по способам применения, что зависит от поставленных технологических задач:

1. Шовная — применяется для создания прочного и непроницаемого шва, когда необходимо не только соединить детали, но и обеспечить их герметичность. Шовный состав подходит для случаев, когда надо предотвратить протекание металлических труб и т.п.
2. Точечная — такой клей наносится точками, что позволяет достичь высокой надежности, однако герметичность при этом отсутствует. Используется преимущественно в исключительных случаях, когда надо обеспечить соединение двух деталей
3. Стыковая — особый вид клея, который используется для соединения металлических деталей путем их стыкования. При использовании стыковой сварки необходимо понимать, что соединить таким клеем можно только тонкий металл
4. Тавровая — такой тип клеевого состава используется исключительно в электромонтаже
5. Сдвижная или нахлестная сварка — клей, применяющийся для объединения труб разного диаметра. При помощи сдвижного клея можно соединять трубы разных диаметров, но исключительно методом объединения внахлест

Это интересно! В зависимости от материала, который планируется соединить, различают холодную сварку для металла, пластика, линолеума и т.п. Применение такого клея значительно снижает затраты на использовании других методов соединения.

Где применяется

Чтобы соединить две металлические заготовки, можно использовать сварочный аппарат. Однако этот инструмент достаточно дорого стоит, но даже если его купить, то перед применением, понадобится научиться пользоваться. Холодной сваркой также необходимо научиться пользоваться, только обучение намного легче и проще, чем со сварочным аппаратом.

Кроме того, что холодная сварка применяется для соединения металлических деталей, ее также применяют для восстановления целостности других материалов. Сфера использования рассматриваемого соединителя достаточно широкая, и применяется сварка в следующих случаях:

1. При ремонте транспортных средств — это специальные вещества, которые применяют непосредственно для заделывания трещин, старых швов, а также с целью присоединения деталей к основанию кузова
2. При соединении деталей, подверженных воздействию высоких температур. Для этого применяются специальные термостойкие клеящие составы. Кроме стойкости к высоким температурам, такие материалы должны обладать устойчивостью к перепадам, при которых происходит расширение и сужение металлов
3. При выполнении соединительных работ в сантехнической сфере — применяется для заделывания и герметизации мест повреждения труб, а также для их нахлестного стыкования. Главное требование, предъявляемое к холодной сварке для сантехники, заключается в устойчивости к влаге
4. Для бетона — если появилась трещина в бетоне, то попадание влаги и мусора будет приводить к увеличению размеров дефекта. Предотвратить дальнейшее разрушение материала поможет специальный состав для бетона
5. Универсальные — позволяют соединять разного рода материалы, такие как пластик, линолеум, металл, пластмасса и другие

Перед тем, как научиться пользоваться холодной сваркой, нужно правильно выбрать средство для соединения тех или иных материалов. В быту и хозяйстве необходимость применения холодной сварки возникает для выполнения таких задач:

• Соединить трубы отопления
• Устранить течь, возникшую по причине прохудившейся трубы
• Заделать возникшие отверстия в посуде
• Герметизировать соединение дымоходной трубы с выводом из котла
• Склеить разные детали, предметы интерьера и т.п.

Рано или поздно необходимость в использовании холодной сварки возникает у каждого, поэтому рекомендуется не только купить высокопрочный клей, но еще и научиться его использовать. Разобравшись с видами и особенностями высокопрочного клея, можно выяснить принцип работы с холодной сваркой.

Инструкция по применению холодной сварки

Покупая холодную сварку, необходимо прочитать инструкцию по применению средства для приклеивания. Каждый тюбик или упаковка содержит инструкцию, с которой нужно ознакомиться даже в том случае, если вы уверены, что знаете, как правильно пользоваться. При использовании клея под названием «Холодная сварка» не возникает трудностей, но особенности применения необходимо знать. Рассмотрим подробно, как пользоваться компонентом при соединении разных материалов.

Как склеить стекло

Для склеивания треснувшего стекла понадобится воспользоваться прозрачным клеем. Если сделать все правильно, то после окончания работ на стекле не будет видно никаких следов. Инструкция по применению прозрачной холодной сварки по склеиванию стекла имеет следующий вид:

1. Для начала нужно подготовить поверхность. От качества выполнения подготовки зависит эффективность приклеивания стекла. Поверхность стекла следует очистить от загрязнений, а также обезжирить
2. Когда поверхность готова к приклеиванию, надо приступать к подготовке клеящего состава. Если используется жидкая консистенция, то вещество соединяется с отвердителем. При использовании сухой сварки нужно соединить вещества и размешать их до получения однородной консистенции. При работе с жидким клеем понадобится использовать подручные средства, исключив контакт с кожными покровами. Сухую сварку также нельзя брать в руки, поэтому работать необходимо в медицинских перчатках
3. После того, как смесь будет готова к применению, ее следует сразу же наносить. Оставлять состав на время более 3-5 минут нельзя, так как снижаются клеящие свойства, а также происходит отвердение средства
4. Соединить детали и прочно прижать их. Оставить на время, пока состав не высохнет. Обычно время высыхания указывается производителем на упаковке. Когда состав полностью застынет, можно приступать к зачистке клеящего шва

Таким простым и быстрым способом можно склеить стекло, используя для этого холодную сварку. Соединительный шов получается достаточно прочным, поэтому даже при разбивании стекла можно наблюдать такую картину, что оно не трескается в месте склеивания.

Как соединить линолеум холодной сваркой

Одним из самых популярных запросов в Яндексе и Google является правило склеивания линолеума при помощи холодной сварки. Напольный линолеум пользуется популярностью, и поэтому при его укладке в больших помещениях возникает необходимость склеивания швов. Для этого применяется специальная холодная сварка для линолеума, а сам процесс приклеивания двух листов выполняется по следующей схеме:

1. Сначала необходимо обеспечить идеальное стыкование двух листов линолеума. Достигается это путем наложения двух частей внахлест, с выступом не менее 5 см. Этот выступ нужен, чтобы место стыка не имело свободного пространства. Место нахлёста необходимо проклеить малярным скотчем, а затем при помощи острого строительного ножа произвести удаление верхней и нижней части выступов линолеума. Проклеивать малярным скотчем не обязательно, но рекомендуется, так как при этом место соединения не будет смещаться. Этим простым способом достигается высокая точность соединения
2. На следующем шаге нужно также воспользоваться малярным скотчем, и проклеить место стыка с двух сторон снизу и сверху. Проклеивать нижнюю часть также не обязательно, но это позволит исключить приклеивание линолеума к влагозащитной пленке. Сверху проклейка малярной лентой выполняется для того, чтобы исключить попадание холодной сварки на декоративную часть материала
3. На месте стыкования нужно прорезать линию в скотче, через которую будет вноситься холодная сварка
4. Взять в руки тюбик специального клея для линолеума, и наносить его в место стыка при помощи тонкой иголочки, закрученной на тюбик. Если клей будет выходить за пределы соединения, то его следует оперативно удалять при помощи тампона
5. Кроме этого способа, есть и другой, который заключается в том, что на одну торцевую часть линолеума наносится равномерный слой клея, а затем выполняется его укладка и соединение со вторым листом. Этот способ подходит, если место стыка имеет практически незаметный шов, который не позволяет провести по нему тонкой иглой

Время застывания клея составляет не менее 2 часов, поэтому рекомендуется выдержать это время, и только после этого к удалению малярной ленты. Если на месте шва имеется выступ клея, то его можно удалить при помощи канцелярского ножа или шпателя.

Это интересно! Зачистку шва рекомендуется выполнять не раньше, чем через 5 часов, пока клей полностью не застынет.

Склеиваем сваркой трубы отопления

При использовании холодной сварки для труб отопления, необходимо учитывать, что применять следует специальный термостойкий состав. Если пренебречь этим требованием, то уже при первом повышении температуры сварочный шов возьмется трещиной, и продолжит сочиться вода из системы.

Для ремонта системы отопления в случае возникновения течи необходимо использовать сухой тип холодной сварки. Принцип его применения для ремонта металлических труб отопления имеет следующий вид:

1. Из системы нужно слить воду. Если место нанесения вещества будет влажным, то говорить о качестве в таком случае не приходится
2. Обязательно произвести зачистку места ремонта от удаления краски и ржавчины, а также выполнить обезжиривание
3. Просушить поверхность
4. Замешать холодную сварку, и тщательно приклеить необходимое количество вещества для герметизации прохудившейся части трубы
5. Дождаться высыхания, и только после этого можно наполнять систему водой

Использование клеящего состава для заделывания мест повреждения стальных труб отопления предусматривает соблюдение таких рекомендаций:

• Толщина сухого состава должна быть незначительная, так как от нее зависит качество приклеивания вещества
• Диаметр места повреждения должен быть не более 5-6 мм. Чем больше диаметр отверстия, который заклеивается холодной сваркой, тем ниже надежность такого соединения. Если необходимо заделать большое отверстие холодной сваркой, то рационально воспользоваться металлической латкой
• После высыхания материала можно произвести окрашивание поверхности трубы

Надо также понимать, что заделывать таким способом можно отопительные и водопроводные трубы с незначительным давлением до 1 атмосферы. Чем больше давление, тем ниже эффективность применения рассматриваемого вещества. Аналогичным способом можно заделать не только трубы отопления, но еще и батареи. Ниже показано видео, по которому видно, что перед тем, как производить ремонт системы отопления или водопровода, находящихся под давлением, нужно хорошо подумать.

Итоги правильного применения холодной сварки

Независимо от того, какие материалы склеиваются холодной сваркой, при использовании этого состава необходимо учитывать главные требования, чтобы получить надежное соединение:

1. Тщательно очистить, зачистить и обезжирить поверхности, на которые наносится состав
2. Правильно приготовить клеящее вещество. Чтобы научиться, рекомендуется для начала потренироваться
3. Нанести и тщательно разгладить состав по поверхности в течение 1-2 минут после приготовления
4. Дождаться полного застывания средства

Руководствуясь этими рекомендациями, можно склеивать холодной сваркой металл, пластмассу, линолеум, пластик, сантехнику и прочие материалы. При высыхании, мягкий пластилин или клей (в зависимости от типа) становятся дубовыми, и по прочности напоминают ударопрочный пластик.

Это интересно! Достоинство холодной сварки перед горячей в том, что ее можно использовать для соединения различных материалов. Горячая сварка позволяет работать только со стальными материалами.

Даже если вы понимаете и знаете, как пользоваться холодной сваркой, то почитать инструкцию и посмотреть видео никогда не будет лишним. При ознакомлении можно узнать некоторые нюансы, которые помогут избежать ошибок. В итоге следует отметить, что применение рассматриваемого средства позволяет оперативно, недорого и эффективно устранить незначительные дефекты самостоятельно. Конечно, заменить полноценное сварочное соединение холодная сварка не сможет, однако всегда выручит при незначительных дефектах. И правильно нужно не только уметь приготовить и нанести смесь, но еще и принять решение о применении  этого состава для устранения дефектов.

Публикации по теме

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

Холодная сварка, или контактная сварка, представляет собой процесс сварки в твердом состоянии, который требует небольшого количества тепла или плавления для соединения двух или более металлов вместе или вообще не требует их. 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.

Также известный как холодная сварка давлением, этот процесс соединения металлов без нагревания 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 накладываться друг на друга, 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 нанопровода из 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 «знать ‘, что они находятся в разных кусках меди. Когда есть другие атомы, в оксидах и жирах, а также в более сложных тонких поверхностных слоях загрязняющих веществ между ними, атомы «знают», когда они не находятся на одной и той же части».

Холодная сварка впервые была признана явлением в 1940-х годов, но история методов холодной сварки уходит далеко в прошлое.

Археологи нашли орудия 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 для проверки концепции, скрепляя их и скручивая 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. Нет 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 можно использовать 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, у этой технологии также есть 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 процессам жесткой 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 серий 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 самые прочные швы.

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. Он использовался с бронзового века, но по-настоящему стал пониматься с научной точки зрения только в 16 веке.

Несмотря на то, что с холодной сваркой возникают проблемы, при правильном выполнении она может соединять разнородные материалы и даже некоторые «несвариваемые» сорта алюминия. Холодная сварка, обычно используемая для соединения проводов, также находит применение в таких отраслях, как аэрокосмическая и автомобильная.

Связанные часто задаваемые вопросы (FAQ)

Что это такое? 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 сближает поверхности деталей как можно ближе. 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 большинство проблем в зоне термического влияния (ЗТВ), поскольку отсутствует концентрированное тепло и, следовательно, ЗТВ от сварочной дуги
• Обеспечивает почти идеальное сварное соединение без хрупких интерметаллических соединений, микротрещин и других дефектов соединения
• Способен соединять широкий спектр разнородных металлов, которые трудно сварить другим способом
• Снижает требуемые навыки, необходимые для 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 мешать получению результатов
• 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, его часто используют для герметизации емкостей, чувствительных к теплу, например, контейнеров со взрывчаткой.

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 нагрева 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, а также в 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

Необходимые условия для холодной сварки

Основными условиями для холодной сварки являются первоначальная очистка поверхности металла и подготовка геометрии соединения. 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 масло, 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 вместе. 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 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	Намного 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 аппараты для сварки ВИГ имеют «холодную» настройку, которая существенно ограничивает подачу 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 — это 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 элементы 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 и как она работает?

Последнее обновление 07 сентября 2022 г.

Сварка должна быть горячей, верно? Много искр, может загореться тряпка или штанина — вот что мы думаем, когда слышим «сварка». Так как же сварка может быть холодной? Холодная сварка, или контактная сварка, представляет собой процесс сварки в твердом состоянии. Обычно мы не думаем о сварке таким образом, но технически процессы дуговой сварки находятся в жидком состоянии. То есть дуга разжижает металл, чтобы он мог плавиться.

Как металл может плавиться по-другому? Один из способов – холодная сварка. Холодная сварка заключается в удалении оксидного слоя на кусках металла путем удаления смазки и очистки металла проволочной щеткой. Затем металл прижимают друг к другу достаточно сильно, чтобы он соединился.

Существует некоторая путаница с терминологией, которую мы рассмотрим. Часто сварщики, когда слышат термин «холодная сварка», думают либо о сварке холодным переносом металла, либо о сварке JB. Частично это происходит из-за разрыва между тем, что делают инженеры «наверху», и тем, что делают сварщики и изготовители на уровне земли цеха. Итак, давайте попробуем объединить оба мира и получить целостное представление о том, что может означать «холодная сварка».

---

Как это работает?

Когда металл формируется на сталелитейном заводе, окисление не обязательно является частью производственного плана. Вместо этого после охлаждения начинает происходить окисление (воздействие кислорода). Это происходит с разной скоростью в зависимости от типа металла. Например, калий, который является чрезвычайно мягким металлом (вы можете резать его ножом для очистки овощей), окисляется в течение нескольких секунд на воздухе. Другие черные (с высоким содержанием железа) металлы окисляются медленнее.

В любом случае перед холодной сваркой необходимо удалить этот оксидный слой с любого типа металла, поскольку он препятствует склеиванию. Почему? Когда обнажается голый, неокисленный металл, два соединительных элемента могут соединиться под достаточным давлением. Это связано с тем, что общая кристаллическая форма металлов имеет молекулярную структуру, имеющую решетчатую структуру. Между атомами решеток находятся электроны, которые, если они не охвачены окислением, могут свободно течь, вызывая соединение обоих элементов соединения на поверхности. Все это делается без тепла или электричества любого рода, индуцированного в материале.

Какие бывают виды холодной сварки?

Как мы уже упоминали, когда люди слышат «холодную сварку», они обычно думают о вещах, отличных от того, о чем мы говорили до сих пор, имея в виду контактную сварку. Итак, мы рассмотрим еще пару видов «холодной сварки».

О холодной сварке мы говорили как о контактной сварке. Оксидный слой металлов удаляется, так что электроны в молекулярной структуре каждого металла могут свободно течь к другому соединительному элементу. Но как это делается? Склеивание можно даже начать нажатием вручную. Но обычно используются разнообразные прессы, чаще всего аппараты для сварки давлением. Они специально разработаны для создания силы, достаточной для соединения кристаллических зерен материала.

Когда люди слышат «холодную сварку», они часто думают о процессе сварки плавлением, в котором используется электрическая дуга. В данном случае холод – гораздо более относительное понятие. Холодный перенос металла (CMT) — это процесс сварки MIG, при котором выделяется примерно на 90 % меньше тепла, чем при обычной сварке MIG. Существенное различие между этим процессом и контактной сваркой заключается в том, что это процесс дуговой сварки, тогда как контактная сварка использует давление. Поскольку CMT представляет собой процесс дуговой сварки, в нем используется электродная проволока, подаваемая в расплавленную сварочную ванну. Это контролируется электроникой, которая регистрирует короткое замыкание дуги, чтобы провод втягивался. Это приводит к тому, что тепловложение намного меньше, чем при стандартной сварке MIG.

Существует также процесс сварки TIG, также известный как холодная сварка. Иногда аппарат для сварки ТИГ, который включает в себя постоянный и переменный ток, имеет настройку, называемую «холодной». Это ручной процесс, при котором каждый раз, когда дуга зажигается с помощью горелки ТИГ, возникает эффект «защелки». То есть он вводится только на долю секунды. Этого времени вряд ли хватит, чтобы расплавить любой присадочный металл, но если вы это сделаете, предпочтительнее использовать более мягкие металлы, такие как алюминий. Холодная установка обычно используется для сплавления двух кусков металла, которые могут окислиться или расплавиться при слишком сильном нагреве.

• JB Weld

JB Weld — торговая марка эпоксидной связующей системы. Это рекламируется как «оригинальная холодная сварка». Собственно говоря, это вообще не сварка. Нет расплавленной сварочной ванны, так как не используется электричество, а также нет молекулярного контакта между свариваемыми деталями. Вместо этого это смесь двух компонентов: активатора и основы. Вы смешиваете оба из них и наносите их на склеиваемую область. Затем детали закрепляются зажимами или чем-то еще, что будет стабилизировать их, пока эпоксидная смола затвердевает.

Где используется?

• Контактная сварка

Вряд ли вы увидите его в обычном цеху по производству металлоконструкций. Это для очень специфических приложений, которые должны быть предварительно одобрены инженером. Инженер может назначить контактную сварку, потому что слишком много тепла, введенного в материал, может привести к деформации или ослаблению материала. Контактная сварка чаще всего используется для сварки проволокой, которая должна быть пригодной для сварки сплавов. Например, никелевая проволока и проволока из мягкой стали могут быть сварены в холодном состоянии.

• Холодный перенос металла

CMT часто используется в тех случаях, когда металл не может деформироваться, как при контактной сварке. Автомобильная промышленность и производство листового металла широко используют CMT.

• JB Weld

JB Weld десятилетиями пользуется популярностью у профессионалов и домашних мастеров. При отверждении соединение может быть таким же прочным, как сталь. Его можно использовать на чем угодно, от сцепки прицепа до старых барных стульев. Это очень удобно.

Преимущества холодной сварки

• Очевидным преимуществом холодной сварки является то, что тепло не передается материалу. Это снижает вероятность деформации или ослабления материала. Он также позволяет соединять металлы разных типов, не обладая такими же навыками или ловкостью, как дуговая сварка.

Недостатки холодной сварки

• Конечно, сварка JB и некоторые «холодные» настройки аппаратов для сварки TIG широко доступны даже для домашнего использования. Но контактная сварка — это отдельная ниша. Аппараты для сварки давлением могут быть дорогими и труднодоступными.

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Что такое холодная сварка?

И снова в дело вмешивается другое понимание термина «холодная сварка». Холодный сварной шов – это дефект сварного шва при дуговой сварке. Это также описывается как отсутствие слияния. Здесь скорость перемещения электрода слишком мала. Сварной шов начинает накапливаться и не плавится должным образом. Металл сварного шва также может попасть перед дугой во время движения. Это не связано с процессом контактной сварки.

Вам нужен газ для холодной сварки?

Для контактной сварки защитный газ не требуется, так как используется давление только после удаления оксидного слоя металлов. Однако для CMT требуется защитный газ, поскольку это процесс сварки MIG.

Прочна ли холодная сварка?

Несмотря на то, что для соединения двух соединительных элементов не используется плавление или нагрев, холодная сварка может быть чрезвычайно прочной. По сути, происходит создание нового куска металла. В этом смысле это не сустав как таковой. Связь будет иметь ту же прочность, что и исходный материал, поскольку она связана на молекулярном уровне.

---

Заключение

Термин «холодный» сбивает с толку, когда речь идет о сварке. Частично это связано с отсутствием связи между инженерами. Люди на первом этаже производственного цеха вряд ли сталкивались с контактной сваркой. Но они хорошо знакомы с машиной, работающей в холодном состоянии, или JB Weld. Все эти процессы имеют огромное значение. Вопрос лишь в том, что больше подходит для проекта.

---

Избранное изображение предоставлено: Мануэль Тринидад Меса, Shutterstock

• Как это работает?
• Какие бывают виды холодной сварки?
• Где используется?
• Преимущества холодной сварки
• Недостатки холодной сварки
• Часто задаваемые вопросы (FAQ)
  • Что такое холодная сварка?
  • Вам нужен газ для холодной сварки?
  • Прочна ли холодная сварка?
• Заключение

Объяснение холодной сварки | Fractory

Холодная сварка — это процесс сварки в твердом состоянии, при котором для соединения двух или более металлических поверхностей требуется небольшое количество тепла или вообще его не требуется. Первое научное доказательство холодной сварки было зарегистрировано в 1724 году, когда два свинцовых шарика были соединены вместе путем их скручивания после контакта. В 19В 40-х годах процесс холодной сварки был официально признан общим феноменом материалов, при котором две чистые металлические поверхности, спрессованные вместе, прилипают к контакту в вакууме.

Несмотря на то, что на освоение холодной сварки ушли годы, она стала незаменимой техникой для некоторых отраслей промышленности, будучи простым, но гениальным процессом.

Что такое холодная сварка?

Нахлесточные соединения холодной сварки имеют уменьшенное поперечное сечение; стыковые соединения создают заусенец, который впоследствии удаляется.

Холодная сварка, также известная как холодная сварка давлением или контактная сварка, представляет собой процесс сварки, при котором две чистые металлические поверхности соединяются вместе с использованием достаточного давления для создания металлургических связей. В отличие от других процессов сварки, в которых используется тепло и расплавленный материал для сплавления металлов, холодная сварка позволяет соединять металлы без тепловой энергии, создавая почти идеальное соединение между материалами.

При нормальных атмосферных условиях поверхность металла вступает в реакцию с кислородом, образуя оксидный слой. Этот оксидный слой действует как барьер, который не позволяет атомам образовывать связь. Для очистки металлов для холодной сварки оксидный слой удаляют скалыванием, очисткой щеткой или другими механическими и химическими методами.

Металлы должны быть хотя бы в некоторой степени пластичными и не подвергаться сильной закалке. Еще одним ограничением этого процесса является то, что металлы не могут содержать углерод. Холодная сварка работает лучше всего, когда она проводится в вакууме, где нет кислорода.

Некоторые люди не знакомы с холодной сваркой, так как это нетрадиционный сварочный процесс, отличающийся от общего представления о сварке, где задействовано тепло. Лучше всего понять некоторые так называемые методы холодной сварки, которые на самом деле представляют собой процессы горячей сварки, в которых используется либо проводящий электрод, либо поверхность.

Холодный перенос металла

Холодный перенос металла — это процесс дуговой сварки плавлением, в котором для создания сварных соединений используется электрическая дуга. Этот процесс сварки MIG ошибочно называют холодной сваркой, поскольку тепло, подаваемое в сварочную ванну, составляет 9На 0% меньше, чем при обычном процессе MIG.

Холодная сварка ВИГ

Так называемая холодная сварка ВИГ достигается за счет значительного снижения тепловложения и точного приложения электрической дуги к крошечному участку всего за долю секунды. Тепло быстро рассеивается, поэтому этот метод не имеет плавления и эффективен только при соединении тонких металлических листов.

Процесс холодной сварки

Предварительным условием процесса холодной сварки является очистка металлов путем удаления оксидных слоев с поверхности с помощью проволочной щетки или резки поверхностей. После удаления загрязнения с поверхности металлы можно спрессовать вместе под высоким давлением с помощью промышленных машин.

Эта процедура сварки работает на микроструктурном уровне между атомами металла, так как электроны будут передаваться между двумя чистыми поверхностями, которые соприкасаются. Соединение холодной сварки прочное, с небольшим количеством примесей и шероховатостей, но также может быть заметно слабее, если присутствуют загрязнения или неровности поверхности.

Кроме того, время между подготовительным процессом очистки металлов и фактическим процессом холодной сварки имеет решающее значение. Это временное окно короткое, так как атомы на чистой поверхности металла начинают реагировать с атмосферой. Длительное воздействие может оставить исключительное количество примесей, которые позже повлияют на прочность соединения. Эти примеси можно выявить с помощью различных методов неразрушающего контроля.

Для этого относительно простого метода сварки требуется лишь небольшое количество инструментов: проволочная щетка для удаления поверхностного оксидного слоя и аппарат для холодной сварки давлением, чтобы обеспечить контакт со свежеоткрывшейся металлической атмосферой.

Аппарат для холодной сварки давлением

Аппарат для холодной сварки давлением в действии

Типичная машина для холодной сварки давлением содержит механизм приложения давления (пробивной пресс), штамп или штампы, которые действуют как направляющие для металлов, ролики для проволоки или листов, а также статическую нагрузку для приложения давления либо механически, либо пневматически.

При холодной сварке проволоки для проволоки выбирается матрица нужного размера, которая затем помещается в машину для холодной сварки. В большинстве случаев машины для холодной сварки проволоки оснащены гильотиной для обрезки/отрезания концов металла для удаления оксидных слоев и получения плоских поверхностей.

Затем две проволоки или полосы соединяются под высоким давлением. Вспышка создается в области контакта между двумя металлическими поверхностями, и лишние металлы удаляются. Проволока для холодной сварки и очень тонкие листы полностью используются в полупроводниковой промышленности, где детали компактны и чувствительны.

Размеры аппаратов для холодной сварки давлением могут сильно различаться в зависимости от типа и размера материала. Они могут варьироваться от ручных устройств, которые в основном используются для холодной сварки медных проводов, до машин с пневматическим управлением.

Металлы, подходящие для холодной сварки

Металлы с аналогичной металлической структурой и цветные мягкие металлы лучше всего подходят для холодной сварки, но также возможно соединение разнородных металлов. Вот некоторые из наиболее распространенных металлов, которые часто подвергаются холодной сварке:

Применения для холодной сварки

Наноразмерная холодная сварка

Ультратонкие золотые нанопроволоки могут быть соединены в течение нескольких секунд посредством механического контакта. Испытания показали отличные результаты, поскольку сварные швы имеют ту же ориентацию кристаллов и механические свойства, что и остальная часть нанопроволоки. Наноразмерная холодная сварка также выполнялась между золотом и серебром и серебряными сплавами, что указывает на то, что при дальнейших исследованиях этот процесс может быть общеприменимым.

Аэрокосмическая и автомобильная промышленность

Эти отрасли промышленности постоянно ищут сочетания легких и функциональных материалов для повышения производительности, снижения расхода топлива и т. д. Здесь на помощь приходит холодная сварка, особенно при сварке алюминия и нержавеющей стали. Этот метод позволяет не подвергать материалы чрезмерному нагреву, тем самым снижая риск слишком хрупкого строения.

Подземные кабельные линии

Холодная сварка является исключительным решением в ситуациях, когда воздействие тепла в окружающую среду может быть опасным. Хорошо известным примером является безопасное соединение подземных проводов с помощью холодной сварки, когда тепло может представлять опасность, поскольку оно может вступить в контакт с взрывоопасными газами.

Обрабатывающая промышленность

Теплообменники, используемые для охлаждения, используют холодную сварку при выполнении трубчатых проходов в крупногабаритных листах. Некоторые устройства для хранения или упаковки также используют холодную сварку при создании соединений встык или внахлестку. Дополнительным преимуществом является то, что соединение металлов без нагревания помогает сохранить целостность материалов.

Преимущества холодной сварки

1. Холодная сварка позволяет получить чистые и прочные швы. Прочность созданной связи близка к основному металлу, если не такая же.

2. Холодная сварка не создает зоны термического влияния (ЗТВ), что ослабляет структуру металла.

3. Холодная сварка позволяет соединять разнородные металлы, такие как сплавы меди и алюминия.

4. Процесс идет быстро, практически без деформации и коробления металлов.

5. Работы по холодной сварке могут выполняться в термочувствительных средах, где использование других сварочных процессов не считается безопасным.

Недостатки холодной сварки

1. Холодная сварка требует много времени на подготовку к очистке металлов.

2. Холодной сварке можно подвергать только определенные материалы. Металлы должны быть пластичными и не содержать углерода.

3. Холодная сварка неровных поверхностей сложна, процесс дает наилучшие результаты при выполнении на плоских поверхностях.

4. Прочность соединения может быть легко снижена из-за загрязнения. Это может быть вызвано оксидными слоями, неровностями поверхности и другими непредвиденными причинами.

5. Часть материала теряется при подготовке (стрижка, резка, чистка щеткой)

Случайная холодная сварка

Холодная сварка дает наилучшие результаты, когда процесс выполняется в вакууме, т. е. без кислорода. Вот почему бывают случаи, когда в деталях космических кораблей случайно применялась холодная сварка.

Космический корабль «Галилео» — отличный пример инженерного решения, в котором не учитывалась возможность случайной холодной сварки. Это чуть не помешало всей операции и обошлось НАСА в миллиарды долларов. 9 октябряВ 1989 году был запущен Galileo для сбора информации о Юпитере. Когда они, наконец, достигли планеты после 18 месяцев космического путешествия, три из восемнадцати специализированных антенн, которые должны были развернуться, были спонтанно сварены вместе.

Части подвижной конструкции антенны со временем очищались из-за нехватки кислорода и сплавлялись вместе, когда части соприкасались под высоким давлением. Относительное движение между поверхностями не исключает возможности возникновения холодных сварных швов. Это означает, что холодная сварка может происходить одновременно с истиранием и истиранием, поскольку металлы подвергаются повторяющимся ударам и вибрациям.

В настоящее время приняты контрмеры для предотвращения случайной холодной сварки. Некоторыми ключевыми областями, на которых дизайнеры и инженеры сосредотачиваются для предотвращения нежелательного сплавления, являются выбор материалов, смазка, покрытие и уменьшение контактной поверхности.

С другой стороны, явление холодной сварки позволяет астронавтам эффективно выполнять любые необходимые ремонтные работы вне космического корабля.

Важные моменты, которые следует помнить

В отличие от других методов сварки, при которых металлы проходят через жидкую или расплавленную фазу (дуговая сварка, сварка трением, точечная сварка и т. д.), холодная сварка позволяет соединять металлы без нагрева. Этот процесс характеризуется равномерный и прочный результат, так как не оставляет зоны термического влияния в сварном шве. Хотя для получения отличных результатов очень важно удалить оксидные слои и устранить любые неровности поверхности. Имейте в виду, что процесс лучше всего выполнять в вакууме.

Холодная сварка помогает решить некоторые сложные проблемы, с которыми сталкиваются некоторые отрасли промышленности, но она далека от совершенства, поскольку имеет некоторые ограничения в отношении материалов. Его нельзя проводить на металлах, содержащих углерод в любой форме. Это основной ограничивающий фактор, поскольку мягкая сталь является наиболее свариваемым металлом.

Что такое холодная сварка? — Сварочный центр

Всякий раз, когда мы думаем или говорим о сварке, мы рассматриваем ее с той же точки зрения, что и нагрев. Самое первое, что приходит на ум при обсуждении сварки, — это использование тепловой энергии для нагревания и сварки металлических предметов.

Большинство методов сварки работают, нагревая металлы до их точки плавления, а затем соединяя их вместе, чтобы создать сплав, который не только прослужит дольше, но и станет более прочным и функциональным.

Все методы сварки, такие как сварка трением, дуговая сварка, лазерная сварка и ультразвуковая сварка, так или иначе связаны с нагревом. Тепло считается необходимым дополнением к процессу сварки и облегчает процесс.

Однако наши представления и представления о сварке далеки от истины. Холодная сварка является одним из очень популярных видов сварки, который работает без необходимости или присутствия тепла.

Для упрощения процесса холодная сварка является достаточно эффективной процедурой соединения двух металлов без использования термической или тепловой энергии. Для невооруженного, неопытного глаза вся эта процедура может показаться слишком невероятной, чтобы быть правдой.

Но холодная сварка занимает важное место в сварочной промышленности, и это невозможно отрицать.

Как мы соединяем металлы без нагревания?

Чтобы понять, как металлы могут быть соединены вместе без тепла, нам сначала нужно понять, как работает этот процесс, когда вы выполняете его с использованием тепловой энергии. Наличие тепла в процессе сварки помогает сделать металлические детали достаточно пластичными.

После того, как детали стали пластичными и гибкими, процесс сварки переходит к рассеиванию атомов. В процессе диффузии участвовали либо две заготовки, с которыми вы работаете, либо совершенно другая среда, помещенная между ними.

Однако, вопреки распространенному мнению, для выполнения сварочных работ на самом деле не требуется тепловая энергия. Холодная сварка с использованием энергии, вырабатываемой свободными ионами и электронами, является живым доказательством того, что сварка может выполняться без тепловой энергии.

Холодная сварка демонстрирует в реальном времени пример того, как сварка может выполняться без использования тепловой энергии. Холодная сварка, которая также широко известна как контактная сварка или сварка холодным давлением, использует давление для соединения и диффузии атомов двух материалов вместе.

Этот процесс получил научное признание и известен в научных кругах как твердотельная диффузия. С научной точки зрения возможно сварить два куска металла вместе, используя силы давления.

Когда вы прижимаете две металлические поверхности или материалы друг к другу, они, как правило, не свариваются вместе. Независимо от силы, которую вы прикладываете к материалам, одно только давление не поможет создать сварной шов.

Это препятствие особенно заметно из-за наличия дополнительного оксидного слоя на поверхности обоих этих материалов. Этот оксидный слой работает как барьер, предотвращая соединение слоев друг с другом только за счет приложения давления.

Поскольку сварка чаще всего применяется к металлам, возьмем их пример. Почти все металлы имеют дополнительный поверхностный оксидный слой на поверхности, который действует как своего рода барьер.

Поверхностный слой предотвращает сварку металлов друг с другом только за счет приложения силы или давления. Вы не можете сварить две части вместе, потому что поверхностный оксидный слой не позволяет обоим металлам рассеивать атомы друг друга.

Холодная сварка рассматривает этот вопрос и возможности сварки давлением в перспективе и подготавливает обе эти металлические поверхности к тому, что должно произойти. Процесс подготовки обширен и включает в себя очистку и чистку всех металлических поверхностей до такой степени, что удаляется самый верхний слой оксида.

Поскольку оксида больше нет, вы можете легко сваривать вещества вместе с помощью давления. Термическая энергия не нужна, и вы можете придать сварке совершенно новое определение с помощью холодной сварки.

Процесс очистки и чистки требует тщательного нанесения, чтобы на поверхности не осталось нетронутых кусочков. Процесс включает обезжиривание всех металлических поверхностей, участвующих в процессе.

После обезжиривания тщательно проволочной щеткой очистите всю металлическую поверхность.

После того, как вы добились желаемой чистоты обеих задействованных поверхностей, вы можете приступить к очень важному процессу приложения давления. Помните, что не следует торопиться с процессом, так как необходимо, чтобы вы чистили и очищали поверхность со всеми необходимыми корректировками.

Переходя к этапу приложения давления, необходимо убедиться, что материалы прижаты друг к другу и к ним приложено нужное усилие. Величина силы не одинакова для всех металлов.

Различные материалы обладают разными свойствами, поэтому лучше всего понимать их сварочные свойства и сваривать их при требуемом высоком давлении.

Холодная сварка также имеет свои условия, которые также следует изучить перед началом проекта. Во-первых, холодная сварка будет работать только с материалами, которые не подвергались какой-либо обширной процедуре закалки и являются пластичными по своей природе.

Этот процесс не может применяться на объектах, подвергшихся жестким процедурам закалки, а также на объектах, обладающих пластичностью по своей природе.

После применения этого условия многие материалы будут отрезаны. В конечном итоге это сузит список материалов, которые могут быть кандидатами на холодную сварку.

Чтобы упростить процесс принятия решений, холодная сварка должна быть вашим лучшим вариантом для сварки мягких металлов.

Холодная сварка может использоваться для изготовления широкого спектра соединений, но наиболее распространенные соединения, которые могут быть выполнены с помощью этого процесса, включают:

• Соединения внахлестку
• Стыковые соединения

При стыковых соединениях нет необходимости зачищать поверхностный слой свариваемых металлов. В этом соединении вы можете легко разрушить дополнительный слой на поверхности за счет давления, которое на него действует.

Это сэкономит вам дополнительное время и усилия, которые вы в противном случае потратили бы на чистку и чистку щеткой.

Соединения внахлест, с другой стороны, требуют специальной очистки и очистки поверхности щеткой, так как без очистки металлы не будут сцепляться друг с другом. Эти соединения требуют от вас дополнительных усилий в процессе.

История холодной сварки

Холодная сварка может показаться вам относительно новой концепцией, но она имеет многовековую историю. Экскаваторы, изучающие реликвии и выдержки из прошлого, обнаружили посуду, сваренную методом холодной сварки.

Некоторые из этих предметов относятся к бронзовому веку, что доказывает, насколько стара концепция холодной сварки.

Хотя холодная сварка практиковалась гражданами мира с давних времен, первый научный эксперимент по этой технике был проведен преподобным Дж. И. Дезагюлье в 1724 году. Этот эксперимент был первым в своем роде и способствовал дальнейшим исследованиям. в этом отношении.

Компания Desaguliers протестировала концепцию холодной сварки с использованием двух свинцовых шариков. Оба свинцовых шара были одинакового диаметра, и за ними внимательно наблюдали.

Дезагюлье держал оба этих свинцовых шарика вместе, а затем скручивал их, оказывая давление. Когда он сделал это, Дезагюлье заметил, что шары слипаются.

Это было первое научное испытание такого рода, открывшее двери в науку о холодной сварке.

Дальнейшие испытания в этом отношении показали, что связь, образованная после приложения давления, имеет ту же прочность, что и основной металл. Следовательно, связь, образованная между свинцовыми шариками, имела ту же силу, что и сами свинцовые шарики.

Это доказало, что сварному шву можно доверять, и он не развалится внезапно.

Холодная сварка была интересным предметом науки, и многие подающие надежды ученые и исследователи пролили на нее свет. Теперь у нас есть более дюжины теорий, объясняющих формирование этой связи.

Некоторые из этих теорий указывают и сосредотачиваются на рекристаллизации, в то время как другие также полагают, что энергетическая гипотеза сварного шва. Однако все эти исследования были дискредитированы и опровергнуты из-за отсутствия достаточных доказательств.

Единственным приемлемым объяснением образования шва посредством холодной сварки является образование металлической связи.

Металлическая связь обладает теми же характеристиками и прочностью, что и исходные металлы, потому что она образуется за счет взаимодействия между свободными электронами и ионами обоих металлов, когда они прижимаются друг к другу, и для оказания давления применяется определенная сила.

Холодная сварка при правильной обработке материала и соответствующих процедурах может помочь создать прочный сварной шов, который будет держаться долгое время. Однако это может произойти только в том случае, если сварной шов между металлами такой же прочный, как и сам основной металл.

Эта сила и стойкость могут быть достигнуты только в том случае, если неукоснительно соблюдаются все необходимые процедуры и методы лечения.

Ограничения холодной сварки

Учитывая, что мы только что объяснили вам положительную сторону картины, вы можете задаться вопросом, почему холодная сварка до сих пор не стала основным направлением в отрасли. Справедливости ради, его используют многие отдельные сварщики, но он по-прежнему не является наиболее популярным методом сварки в отрасли.

Это связано с тем, что холодная сварка имеет несколько ограничений.

Начнем с того, что идеальной холодной сварки добиться очень сложно. Сварной шов, полученный с помощью холодной сварки, будет таким же прочным, как и основной металл, только если используемые методы холодной сварки совершенны.

Отсутствие совершенства и сложность его получения, как правило, связаны с разными причинами, такими как наличие оксидных слоев на поверхности металла, загрязнение поверхности, неровности поверхности и многое другое.

Оксидный слой часто бывает трудно удалить, даже если вы чистите его щеткой, насколько это возможно. Более того, неровности на поверхности металлов могут затруднить слипание металлов, даже если поверхность очищена и обработана щеткой.

Идеальный холодный сварной шов может быть получен только в том случае, если обе поверхности, с которыми вы работаете, чисты, свободны от различных загрязнений, имеют правильную форму и не имеют неровностей на поверхности. Также важно знать, что чем более плоской и ровной будет ваша поверхность, тем легче вам будет сформировать равномерный сварной шов.

Если ваш окончательный сварной шов неоднородный или плоский, он не будет иметь желаемой прочности.

Кроме того, холодная сварка не является отраслевым стандартом из-за ограничений на количество металлов, которые можно сваривать вместе с помощью методов холодной сварки. Как мы уже говорили выше, непластичные металлы или металлы, подвергшиеся жестким процедурам закалки, не будут эффективно реагировать на процессы холодной сварки.

Даже если вы сможете создать на них холодный сварной шов, он не будет держаться долго. Если вы сузите круг возможных вариантов, то поймете, что цветные мягкие металлы можно сваривать между собой только посредством холодной сварки.

В качестве примера отметим, что алюминий и медь являются двумя наиболее распространенными металлами, свариваемыми вместе с помощью процедур холодной сварки. Кроме того, металлы, содержащие любую форму углерода, не могут быть сварены друг с другом методом холодной сварки.

Эти ограничения затрудняют для предприятий и отдельных сварщиков адаптацию этого метода сварки в качестве основного источника сварки. Конечно, холодная сварка может оказаться полезной в определенных сценариях, но в большинстве случаев вы обнаружите, что этот процесс мучительно долгий и неэффективный.

Преимущества холодной сварки

Так же, как мы обсудили ограничения холодной сварки, есть и некоторые преимущества этой процедуры, которые требуют особого упоминания. Наиболее значительным и заслуживающим внимания преимуществом холодной сварки является то, что она обеспечивает ту же прочность соединения, что и основной материал.

Хотя создать подходящие условия для холодной сварки может быть непросто, вам будет приятно узнать, что как только вы создадите нужные условия, сварной шов будет довольно прочным. Этот подвиг чрезвычайно трудно воссоздать с помощью других методов сварки металлов.

Методы холодной сварки могут оказаться чрезвычайно полезными для сварки алюминия серий 2xxx и 7xxx. Как мы уже упоминали выше, методы холодной сварки идеально подходят для алюминиевых и медных поверхностей.

Ни один другой вариант сварки металлов не может сваривать алюминий серий материалов 2xxx и 7xxx.

Холодная сварка также является достойным вариантом для сварки алюминия и меди. Известно, что алюминий и медь чрезвычайно трудно свариваются другими способами сварки.

Холодная сварка упрощает процедуру и позволяет легко сварить их вместе. Кроме того, конечная связь, которую вы создаете между этими двумя металлами посредством холодной сварки, довольно прочная и будет длиться долгое время.

Наконец, холодная сварка дает вам простое решение для создания прочных и чистых сварных швов на поверхностях, поддерживающих процедуру. Процедура сварки помогает создать прочную связь без образования интерметаллических соединений хрупкого характера.

Применение холодной сварки

Хотя холодная сварка не является общепринятой процедурой в промышленности, она по-прежнему широко используется для сварки проволоки. Процедура применяется для сварочной проволоки из-за того, что она образует четкий сварной шов, а также из-за отсутствия нагрева.

Тепловая энергия может быть губительна для проводов, поэтому холодная сварка является требованием дня.

Холодная сварка обеспечивает прочный и безупречный сварной шов с проволокой, в основном изготовленной из латуни 70/30, цинка, меди, алюминия, серебряных сплавов, серебра, золота и никеля, а также золота. Интересно, что вы также можете купить простые в использовании ручные инструменты для работы с проволокой для холодной сварки.

Эти инструменты чрезвычайно портативны, и их легко носить с собой. Они могут помочь сэкономить время и усилия.

Холодная сварка также возможна при соединении разнородных металлов, таких как медь и алюминий. Мы уже обсуждали, как холодная сварка может образовать прочную связь между медью и алюминием.

Этот сварной шов прочнее того, что может быть создано между этими металлами любым другим методом.

Прочна ли холодная сварка?

Как мы уже обсуждали в этой статье, холодная сварка может создать прочное соединение, когда условия и металлы подходят для ее использования. Если условия идеально подходят для холодной сварки, сварной шов между металлами будет таким же прочным, как и сами основные металлы.

Однако создать идеальные условия может быть сложно, так как этот метод нельзя применять к непластичным и сильно закаленным поверхностям. Кроме того, процесс чистки и очистки требует значительных усилий, а металлы должны быть правильной формы.

Тем не менее, в итоге холодная сварка может создавать одни из самых твердых и прочных швов, если окружающие условия подходят для ее использования.

Резюме

Вот и все, что вам нужно знать о холодной сварке. Понимая, как это сделать, преимущества и ограничения, вы только расширяете свои знания в области сварки.

Помните, однако, что вы всегда можете перейти на следующий уровень с дополнительным материалом для чтения 🙂

Холодная сварка: соединение металлов без нагрева

Холодная сварка — один из лучших методов сварки цветных металлов.

Veritasium/YouTube

Когда вы думаете о процедуре сварки, самое первое, что приходит на ум, это, вероятно, использование тепла. Такие методы, как дуговая сварка, сварка трением, ультразвуковая сварка и лазерная сварка, так или иначе связаны с нагревом. Фактически, тепло считается синонимом сварки и в приведенных выше примерах имеет решающее значение для соединения двух металлов вместе.

Однако это не единственный способ. Вы можете, хотите верьте, хотите нет, на самом деле сплавлять металлы вместе в процессе, называемом холодной сваркой.

Широко используется в авиации и электротехнике и считается одним из лучших способов соединения металлов (и других материалов) друг с другом.

Это может показаться невозможным, но на самом деле это один из самых популярных методов сварки. Давайте узнаем немного больше об этом.

Тепловая сварка эффективно делает детали достаточно пластичными, чтобы могла происходить диффузия атомов либо между двумя деталями, либо с другой средой посередине. Хотя это традиционно делается путем применения тепла, существуют и другие способы уговорить атомы диффундировать.

Холодная сварка является одним из предпочтительных методов в авиационной промышленности. Источник: US Gov. Military Air Force/Wikimedia Commons

Холодная сварка (также известная как холодная сварка давлением и контактная сварка) использует давление в условиях вакуума, а не тепло, для соединения двух материалов посредством процесса, называемого твердотельной диффузией.

Его также можно использовать для склеивания других материалов, таких как пластмассы.

Тем не менее, возникает вопрос: «Прочна ли холодная сварка?» Как оказалось да.

Полученная связь обычно такая же прочная, как и у исходных материалов после завершения процесса.

Во время процесса металл не расплавляется, и материалы обычно не нагреваются до заметной степени. Однако этот процесс зависит от необходимости сначала удалить любые оксидные слои с рассматриваемых металлов.

В основном это связано с тем, что металлы обычно содержат поверхностный оксидный слой, который действует как тонкий барьер на поверхности материалов, предотвращая диффузию атомов металла между металлическими частями.

Большинство металлов при нормальных условиях имеют оксидный слой на открытых поверхностях, даже если он не виден невооруженным глазом. Они также могут собирать слои других загрязняющих веществ, таких как жир, пыль и т. д. 

Холодная сварка решает эту проблему путем подготовки металлов перед сваркой. Процесс подготовки включает очистку или чистку металлов щеткой до такой степени, что верхний оксидный или барьерный слой удаляется.

Самый популярный

Металлы должны быть максимально очищены от жировых и оксидных слоев при холодной сварке. Источник: Андрезадник/Викисклад

Это обычно включает сочетание химических и механических методов. Обезжиривание, проволочная щетка. и другие методы используются для обеспечения того, чтобы любые металлические поверхности были максимально свободны от оксидного слоя.

Как упоминалось ранее, любые металлы, которые будут подвергаться холодной сварке, должны быть предварительно очищены от оксидных слоев.

После достижения желаемой чистоты поверхности оба материала механически прижимаются друг к другу с применением необходимого усилия. Это усилие зависит от самого материала, так как некоторые материалы можно сваривать только при высоком давлении.

Но есть и другие требования.

Одним из условий, необходимых для холодной сварки, является то, что по крайней мере один из материалов должен быть пластичным и не должен подвергаться сильной закалке. Это, очевидно, сужает список материалов, которые могут быть кандидатами на холодную сварку.

Мягкие металлы, такие как алюминий или медь, лучше всего подходят для холодной сварки.

Холодная сварка может использоваться для соединения разнородных металлов, таких как медь и алюминий. Источник: mtiwelding

Наиболее распространенные соединения, которые возможны при холодной сварке:

• Стыковое соединение
• Соединение внахлестку

В стыковом соединении удаление барьерного слоя металла требуется не часто, так как пластическая деформация, возникающая в процессе соединения, автоматически разрушает барьер. Этот тип соединения чаще всего применяется к металлам, таким как алюминиевые или медные провода, диаметром от 0,02 дюйма (0,5 мм) до 0,4 дюйма (10 мм).

Стыки внахлестку, напротив, требуют специальной обработки, поскольку в противном случае материалы не будут прилипать друг к другу. Соединения внахлест чаще используются при сварке листов вместе или листов к стержням.

Холодная сварка также широко используется с проволокой, включая алюминий, медь, цинк, латунь 70/30, никель, серебро, серебряные сплавы и золото.

Впервые холодная сварка была официально признана еще в 1940-х годах, но есть некоторые свидетельства того, что она может иметь еще более раннее происхождение.

В 1724 году, например, преподобный Дж. И. Дезагюлье успешно соединил два металла методом холодной сварки. Он показал, что если сжать и скрутить вместе два свинцовых шарика одинакового диаметра, они прилипнут друг к другу. Суставы были несколько неустойчивыми, но оказались такими же прочными, как и у родительских свинцовых шаров.

Какой бы полезной ни была холодная сварка, она далеко не без ограничений — как и любая другая форма сварки.

Холодная сварка имеет некоторые преимущества перед другими видами сварки. Источник: Силы обороны Новой Зеландии/Flickr

Очень сложно добиться идеального холодного сварного шва. Это связано с несколькими причинами, включая оксидные слои, которые образуются поверх металла в атмосферных условиях, неровности поверхности, загрязнение поверхности и многое другое. Достичь идеальных условий может быть сложно и дорого, особенно для крупномасштабных сварочных проектов.

Оптимальные холодные сварные швы получаются только тогда, когда две сжимаемые поверхности чистые и не содержат каких-либо загрязнений. Это требует дополнительных подготовительных шагов и может занять некоторое время.

Кроме того, чем ровнее и ровнее будет поверхность, тем легче и равномернее будет сварка. Идеально ровная и гладкая поверхность не всегда возможна, особенно на микро- и наноуровне.

Другим ограничением являются типы металлов, которые можно сваривать холодной сваркой. По крайней мере, один из них должен быть пластичным, а мягкие цветные металлы — единственные реальные кандидаты, подходящие для холодной сварки. Медь и алюминий являются двумя наиболее часто свариваемыми металлами.

Металлы, содержащие углерод, обычно не подлежат холодной сварке.

Наиболее примечательным преимуществом холодной сварки является то, что получаемые сварные швы имеют такую ​​же или очень близкую прочность соединения основного материала. Этот подвиг очень трудно воссоздать в других формах металлообработки без полной плавки и повторной отливки.

Холодная обработка также может использоваться для сварки алюминиевых сплавов серий 2xxx и 7xxx, которые нельзя сваривать плавлением из-за их склонности к горячему растрескиванию и которые очень трудно соединить с другими формами сварки.

Пример ручного аппарата для холодной сварки. Источник: PWM Cold Pressure Welding Machines/YouTube

. В промышленности холодная сварка известна своей способностью сваривать алюминий и медь, которые также часто трудно сваривать другими методами сварки. Однако связь между двумя материалами при холодной сварке очень прочная.

Холодная сварка обеспечивает чистые и прочные швы без образования хрупких интерметаллидов.

Холодная сварка в основном применяется в сварочной проволоке. Поскольку нет нагрева и процесс может быть выполнен быстро, холодная сварка может обеспечить идеальное сваривание проволоки, в основном с алюминием, медью, латунью 70/30, цинком, серебром и серебряными сплавами, никелем и золотом.

Существуют даже ручные инструменты, которые можно использовать для холодной сварки проволоки, что делает их очень портативными и простыми в использовании — конечно, после того, как металлические поверхности будут достаточно очищены.

Холодная сварка также используется в тех случаях, когда необходимо соединить разнородные металлы, например, между медью и алюминием.

Холодная сварка обеспечивает один из самых прочных сварных швов для создания соединений, подобных основному металлу. Не требует тепловой энергии и специальных инструментов. Среди самых популярных методов сварки холодная сварка показывает, что нагрев не нужен, если вы соединяете определенные типы материалов.