Холодная сварка характеристики по температуре: Холодная сварка температура эксплуатации

Какую температуру выдерживает холодная сварка для металла? Условия эксплуатации, недостатки, стойкость

Холодная сварка применяется во многих случаях при ремонте металлических и неметаллических изделий и деталей. Многие из ремонтируемых с помощью холодной сварки металлических деталей работают при повышенной температуре. Поэтому одной из важных характеристик любой марки является ее максимальная рабочая температура.

Содержание

• 1 Общие условия использования
• 2 Недостатки
• 3 Типы холодной сварки по температуре применения
• 4 Стойкость к действию температуры

Общие условия использования

Характеристики марок холодной сварки, приведенные в их документации, будут выполняться только в том случае, когда соблюдается технология нанесения холодной сварки и основные условия ее применения, которые обычно приведены в инструкции по использованию.

В частности, для соединения двух деталей необходимо:

• зачистить поверхности соединяемых деталей;
• обезжирить поверхности с помощью ацетона или другого растворителя;
• отрезать от двухкомпонентного бруска необходимый для использования кусок;
• размять сварку до получения пластичной массы;
• нанести состав на поверхности и соединить их;
• оставить соединение неподвижным до полного затвердения;
• после полного отвердевания обработать шов наждачной бумагой и окрасить.

При применении холодной сварки надо учитывать, что подготовленная масса начинает быстро отвердевать, поэтому работу с составом необходимо производить очень быстро. Если требуется произвести ремонт в большом объеме, то сварку лучше готовить небольшими частями, так как, в противном случае, она затвердеет и не будет годна к работе.

Для улучшения свойств холодной сварки в ее состав вводят наполнитель. Тип такого наполнителя зависит от того материала, на сварку которого рассчитана данная марка. Например, для сварки стали в качестве наполнителя используется железный порошок, а для сварки алюминия – пудра из алюминия. Поэтому для качественного соединения деталей необходимо подбирать соответствующую марку.

Недостатки

К недостаткам холодной сварки необходимо отнести:

• малая прочность на разрыв, что не позволяет использовать эту сварку в ответственных соединениях;
• неэстетичный вид шва, что требует его последующей обработки;
• невозможность применения в капитальных работах.

Типы холодной сварки по температуре применения

По температуре применения марки холодной сварки можно разделить на два типа – общего назначения и термостойкие.

При ремонте автомобиля часто требуется восстановить структуру металла. Это могут быть трещины, скол, износ из-за трения, раковины. Если восстанавливать металл с помощью обычной сварки, то это потребует демонтажа деталей, наличия сварочного аппарата, соответствующих условий, опыта сварщика. Во многих случаях задачи ремонта решаются с помощью холодной сварки.

Средства холодной сварки общего назначения хотя и являются более универсальными, но они не учитывают температурного режима работы деталей.

В автомобиле существует большое количество систем, работающих при повышенных температурах. Такие температуры присутствуют не только в глушителях и выхлопных коллекторах, но в двигателе, в масляной и охлаждающей системах, системе торможения, а также в некоторых электрических частях автомобиля.

Примерная стоимость холодной термостойкой сварки на Яндекс.маркет

Для рабочих температур свыше + 200 °С в автомобилях рекомендуется применять составы высокотемпературной холодной сварки.

Стойкость к действию температуры

В процессе применения холодной сварки для различных случаев ремонта требуется знание допустимой рабочей температуры этого средства.

Обычные марки сварки имеют максимальную температуру порядка +(260…275) °С. Для специальных случаев промышленность выпускает термостойкую сварку, допустимая температура которой достигает + 900°С и даже +1316 °С.

В таблице приведены максимальные температуры для некоторых видов и особенности их характеристик.

Для увеличения рабочей температуры в состав добавляются различные добавки.

Например, термостойкая сварка «Термо» в своем составе содержит металлосиликатную композицию с повышенной вязкостью. С помощью марки такого состава, армированного стекловолокном, можно устранять дефекты (трещины, сколы) на деталях из стали, чугуна, титана и других жаропрочных сплавов, а также на керамике и теплоизоляционных материалах. Такая сварка может быть использована для ремонта без демонтажа прогоревших глушителей и систем выпуска газа автомобиля. Кроме высокой термостойкости, сварка «Термо» может выдерживать вибрации и механические нагрузки.

Какую максимальную температуру выдерживает холодная сварка?

Современные технологии не стоят на месте. Ещё относительно недавно не было такого понятия как холодная сварка. Однако и сейчас многие люди не в курсе о существовании такого материала. По сути, от классической сварки в этом веществе осталось только название. На самом деле холодная сварка – это не что иное, как клей. Правда он не обычный, он может скреплять практически любые материалы, причём не обязательно, чтобы они были строго однородные.

Такие широкие возможности применения заставляют многих людей задаться вопросом о максимально возможной температуре, которую может выдержать холодная сварка. Большое количество деталей, чаще всего металлических, при выполнении своей задачи сталкиваются с достаточно высокими температурами, соответственно, если температура будет превышать то значение, которое способно выдержать соединение, созданное с помощью холодной сварки, его прочность будет сохраняться очень короткий срок.

Соединения холодной сваркой, конечно же, не может сравниться по прочности с классической. Однако её вполне для ремонта сантехники, автомобилей, бытовых предметов и т.д. Отличительной особенностью этого вещества является то, что его можно использовать не только для создания прочных соединений, но и для заделывания отверстий. Эта возможность становится доступной, благодаря тому, что вещество имеет густую консистенцию, его можно использовать по принципу обычного пластилина. Большое влияние на прочность итогового соединения оказывает чистота склеиваемых поверхностей, срок сушки и правильное использование клея.

Классификация холодной сварки

На современном рынке строительных материалов имеется несколько видов клея холодная сварка. Помимо названия производителя, они могут различаться по агрегатному состоянию, по сроку полного высыхания и по спецификации (холодная сварка может быть универсальной или же для чего-то конкретного). Среди достаточно большого количества разновидностей стоит выделить несколько типов:

• Жидкая консистенция – чаще всего холодная сварка такого типа реализуется в двух компонентах, которые начинают активироваться только при смешивании из расчёта один к одному (у большинства производителей, но могут быть исключения).
• Густое вещество – это тип сварки внешне похож на обычный канцелярский пластилин, в том случае если в упаковке находятся несколько различных брусков, тогда непосредственно перед началом работ компоненты также необходимо смешивать.
• Универсальный клей – он может поставляться как в жидком, так и в густом виде, а также может иметь в составе один или два компонента. Данный тип клея предназначен для проведения небольших ремонтных работ, он без проблем может прочно соединить ПВХ, дерево, металл, пластик, керамику и т.д.
• Холодная сварка, в составе которой присутствует определённый металлический компонент. Соединения, созданные с применением подобного рода клея, обладают повышенной прочностью относительно вышеперечисленных разновидностей. Помимо этого, сварка может придавать соединению определённые свойства, которые зависят от наличия того или иного компонента в составе вещества.
• Холодная сварка, которая создаётся специально для небольшого ремонта автомобилей. Этот подвид способен выдерживать гораздо большие температуры, чем любая разновидность из всех вышеперечисленных.
• Сварка для создания прочных соединений под водой. С помощью этого вещества можно обеспечить прочность соединения, которое находится в постоянном контакте с водой. Стоит отметить, что оно абсолютно невосприимчиво к влаге и никак не влияет на чистоту воды.

Свойства, которыми может быть наделена холодная сварка

Наличие тех или иных свойств у соединения определяется дополнительными веществами, находящимися в составе клея. Холодная сварка, основное применение которой ориентирована на соединения металлических деталей, в своём составе чаще всего имеет:

• Металлический компонент – он играет роль наполнителя, задачей которого является повышение прочности соединения и надёжности.
• Эпоксидная смола – этот компонент обеспечивает пластичность вещества. Он является главным звеном между всеми остальными добавками.
• Дополнительные вещества – разнообразные химически вещества, которые добавляют клею те или иные свойства.

Холодная сварка, которая оснащена составом из вышеперечисленных компонентов, чаще всего ориентировано на склеивание металлических деталей. Например, клей для линолеума, имеет абсолютно другой состав:

• Различные пластификаторы.
• Поливинилхлорид.
• Тетрагидрофуран.

Такая смесь компонентов не пригодна для использования на металлических изделиях. Однако она без проблем справится со склеиванием линолеума. Дополнительные вещества создают ровные края у материала, это добивается его плавлением без применения каких-либо инструментов. Этот эффект достигается только с помощью применения клея холодная сварка.

Условия использования

Для того чтобы применять тот или иной тип холодной сварки, нужно знать несколько её свойств. Однако самым главным свойством, которое должно учитываться, это значение максимальной температуры, при котором соединения не будет терять своих свойств.

Соединение подвержено максимальному уровню опасности в первую пару часов после своего создания.

За это время, как правило, происходит только первичная сушка, поэтому и использовать отремонтированное вещество ещё нельзя. Изделие сможет вновь выполнять свои функции только по истечению двадцати четырёх часов. Как правило, максимальная возможная температура использования указывается на упаковке вещества.

Важно знать: максимальное значение температуры, которое способно выдержать соединение холодной сваркой универсального типа от одного производителя, может отличаться от вещества такого же типа от другого бренда.

Например, популярные марки сварок, такие как Poxipok, Абро, Hi-Gear способны выдержать температуру, равную примерно 250-270 градусов по Цельсию, а холодная сварка Алмаз без проблем может применяться при температурах выше одной тысячи градусов.

Рекомендации по применению

Вне зависимости от бреда и типа сварки, начальной процедурой, всегда является подготовка изделий к ремонту. Для этого требуется очистить обе склеиваемые поверхности от следов жира, разводов, масла и т.д. Металл также нужно очистить от следов коррозии. Только после выполнения данной манипуляции можно приступать к склеиванию. Если пропустить этот шаг, соединения будет непрочным и срок его службы будет очень мал.

После очистки поверхностей, нужно извлечь компоненты из упаковки. Если их несколько, в этом случае их необходимо смешать в соотношении один к одному. Холодная сварка твёрдого типа в этом шаге должна приобрести высокую пластичность. Стоит отметить, что все работы нужно проводить в резиновых перчатках, так как вещество при контакте с кожным покровом может вызывать сильные аллергические реакции. Если оно попало на кожу, первым делом нужно промыть данное место большим количеством проточной воды, после чего во избежание проблем со здоровьем, в кратчайшие сроки обратится к врачу, показав ему упаковке от клея.

После того как вещество примет пластичный вид, его необходимо сразу же использовать. Важно понимать, что время сохранения клеем густого состояния, ограничено. Его нужно наносить на поверхность слоем, толщина которого не должна превышать отметку в шесть миллиметров.

Если необходимо использовать слой большей толщины, процесс склеивания нужно выполнять в два этапа, причём второй слой можно наносить только после полного высыхания первого.

После выполнения склеивания и сушки изделие можно применять в обычном рабочем режиме, не боясь за качество и прочность соединения.

Что это? Как это работает

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

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

Что такое холодная сварка?

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

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

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

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

Pros

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

Минусы

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

Для чего используется холодная сварка?

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

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

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

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

Как работает холодная сварка

Процесс холодной сварки до приложения давления

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

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

Цитируя известного физика Ричарда Фейнмана:

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

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

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

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

Надежна ли холодная сварка?

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

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

Возможные сварные соединения

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

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

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

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

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

Аппараты для холодной сварки для соединения проводов

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

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

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

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

Холодная сварка по сравнению с горячей сваркой

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

Какие металлы можно сваривать холодным способом?

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

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

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

Различные виды холодной сварки

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

Холодный перенос металла

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

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

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

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

Холодная сварка ВИГ

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

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

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

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

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

JB Weld

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

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

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

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

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

Краткая история холодной сварки

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

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

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

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

Холодная сварка, или контактная сварка, представляет собой процесс сварки в твердом состоянии, 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 первых 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 золотые нанопроволоки (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».

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

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

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

1. 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, которые по прочности не уступают самому слабому из исходных материалов. Этот процесс сварки не приводит к образованию хрупких интерметаллических соединений в месте соединения.

3. Соединение разнородных материалов

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

4. Сварка алюминия

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

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

1. Чистота

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

2. Типы материалов

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

3. Форма материала

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

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

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

Холодная сварка также подходит для соединения разнородных металлов, которые в противном случае было бы трудно эффективно сварить. Особенно полезен для соединения меди и алюминия, этот метод также может соединять вместе материалы 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 одни из самых прочных швов.

Является ли холодная сварка постоянной?

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

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