Что такое холодная сварка. Холодная сварка: принцип работы, применение и особенности

Что такое холодная сварка и как она работает. Какие металлы подходят для холодной сварки. В чем преимущества и недостатки холодной сварки. Где применяется холодная сварка. Как правильно подготовить поверхности для холодной сварки.

Что такое холодная сварка и как она работает

Холодная сварка — это процесс соединения металлов в твердом состоянии без использования высоких температур. При холодной сварке две металлические поверхности сжимаются под огромным давлением, в результате чего атомы на поверхностях сближаются настолько, что между ними возникает межатомное притяжение и образуется прочное соединение.

Основные особенности холодной сварки:

• Процесс происходит при комнатной температуре, без плавления металла
• Не используется электрическая дуга или открытое пламя
• Соединение образуется за счет пластической деформации металла под высоким давлением
• Получается однородное соединение с характеристиками основного металла
• Требуется тщательная очистка поверхностей от оксидных пленок

Какие металлы подходят для холодной сварки

Для холодной сварки подходят пластичные металлы, способные деформироваться под давлением. Наиболее распространенные металлы для холодной сварки:

• Алюминий и его сплавы
• Медь и медные сплавы
• Серебро
• Золото
• Никель
• Свинец
• Цинк

Важно отметить, что стали и чугуны, содержащие углерод, плохо поддаются холодной сварке из-за низкой пластичности. Возможна холодная сварка разнородных металлов, например, меди с алюминием.

Преимущества и недостатки холодной сварки

Основные преимущества холодной сварки:

• Отсутствие зоны термического влияния, сохранение структуры металла
• Возможность соединения разнородных металлов
• Высокая прочность соединения, близкая к прочности основного металла
• Отсутствие деформаций и напряжений от нагрева
• Возможность сварки в пожаро- и взрывоопасных условиях

Недостатки холодной сварки:

• Необходимость тщательной подготовки поверхностей
• Ограниченный выбор свариваемых металлов
• Сложность сварки деталей сложной формы
• Высокие требования к оборудованию для создания большого давления
• Потери металла при подготовке поверхностей

Где применяется холодная сварка

Основные области применения холодной сварки:

• Соединение проводов и кабелей в электротехнике
• Герметизация емкостей в пищевой и химической промышленности
• Изготовление теплообменников
• Производство биметаллических деталей
• Ремонт подземных трубопроводов
• Соединение деталей в авиационной и космической технике
• Приборостроение и электроника

Холодная сварка особенно эффективна там, где недопустим нагрев деталей или требуется соединение разнородных металлов.

Как правильно подготовить поверхности для холодной сварки

Качественная подготовка поверхностей — ключевой фактор для успешной холодной сварки. Основные этапы подготовки:

1. Механическая очистка поверхностей от загрязнений и оксидных пленок (шлифовка, зачистка щеткой)
2. Обезжиривание поверхностей растворителями
3. Химическое травление для удаления оксидных пленок
4. Выравнивание и полировка контактных поверхностей
5. Защита очищенных поверхностей от повторного окисления

Чем тщательнее будут подготовлены поверхности, тем прочнее получится соединение при холодной сварке. Важно минимизировать время между очисткой и сваркой.

Оборудование для холодной сварки

Для выполнения холодной сварки используется следующее оборудование:

• Прессы и гидравлические установки для создания высокого давления
• Специальные матрицы и пуансоны для формирования соединения
• Установки для очистки и подготовки поверхностей
• Ручные инструменты для холодной сварки проводов
• Вакуумные камеры для сварки в отсутствии кислорода

Выбор конкретного оборудования зависит от свариваемых материалов, размеров деталей и требуемой производительности процесса холодной сварки.

Перспективы развития технологии холодной сварки

Холодная сварка продолжает развиваться и находить новые применения. Перспективные направления развития этой технологии:

• Разработка новых составов для подготовки поверхностей
• Создание автоматизированных комплексов для холодной сварки
• Применение холодной сварки для соединения композитных материалов
• Использование холодной сварки в аддитивных технологиях
• Разработка методов холодной сварки труднодеформируемых материалов

Дальнейшее совершенствование технологии позволит расширить области применения холодной сварки и повысить качество получаемых соединений.

виды и особенности применения — Строительный портал ПрофиДОМ

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

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

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

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

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

Где применяется холодная сварка

Холодная сварка, в наше время, применяется очень широко:

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

<

Преимущества холодной сварки

К преимуществам использования холодной сварки относятся:

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

Вся холодная сварка делится в зависимости от сферы применения:

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

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

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

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

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

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

Как работать с холодной сваркой

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

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

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

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

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

вгору

Холодне зварювання — універсальний клей для швидкого ремонту.

Холодне зварювання це високопластичний клей, який виготовлений на основі епоксидних смол і призначений для швидкого склеювання або відновлення різних деталей, в тому числі металевих, пластмасових, полімерних і багатьох інших. За структурою буває однокомпонентним, який вимагає максимально швидкого застосування, так як з часом втрачає свої властивості або двокомпонентним, з тривалим терміном зберігання. Двокомпонентне зварювання, як правило, випускається у вигляді двошарового циліндра, у якого зовнішня сторона — це затверджувач, а внутрішня — смола, змішана з наповнювачем, наприклад, металевий пил, і іншими добавками, які гарантують високу міцність з’єднання.

Області застосування клейового складу

Основною перевагою холодного зварювання є можливість склеювання металевих поверхонь, які піддаються різним впливам, таким як:

• електрична напруга — клей підходить для відновлення корпусів блоків живлення, трансформаторів, генераторів;
• рідини — це дозволяє зупиняти течі в радіаторах, бензобаках, розширювальних бачках, металевих труб і багато інших, в тому числі що знаходяться під водою.
• високі температури — клей можна використовувати навіть для латання наскрізних пошкоджень у вихлопній системі.

Крім металевих деталей, склад чудово підходить для різних матеріалів, включаючи: всі види пластмас, крім поліетилену — на відміну від інших клейових складів, забезпечує міцне з’єднання навіть при впливі високого тиску або температур; кераміка, камінь, скло, дерево в будь-яких поєднаннях; ковроліни  та лінолеум — для з’єднання стиків. Стійкість до впливів і чудова адгезія практично до будь-яких матеріалів робить холодне зварювання універсальним продуктом, який відмінно підійде як для ремонту автомобіля, так і для сантехніки, наприклад, при протіканнях в трубах або батареях.
 

 

Види холодного зварювання

Холодне зварювання поділяється на два великих види: для металу і для пластмас. Для металу, в свою чергу, підрозділяється на кілька підвидів: точкове, шовне, стикове, таврове і зсувне, однак, поділ носить умовний характер і холодні зварювання для металу взаємозамінні і підходять для більшості завдань по ремонту. Холодні зварювання для пластиків застосовуються рідше, як правило, для оперативного ремонту.
Окремо варто виділити клейові склади для лінолеуму:

• Тип А — рідкий склад, з великою кількістю розчинника, призначений для з’єднання нових листів з рівними краями.
• Тип С — володіє меншою кількістю розчинника і густішою, підходить для заповнення зазорів до 4 мм і з’єднання листів старого лінолеуму.
• Тип Т — особливий склад, призначений для з’єднання багатокомпонентних видів лінолеуму.

Переваги

Висока екологічність — в процесі використання не виділяються шкідливі речовини. 
Відсутність енерговитрат і необхідності в спеціальних інструментах.
Висока швидкість і простота ремонту — досить слідувати інструкції на етикетці і гідний результат буде забезпечений, навіть при найпершій спробі ремонту.
Дозволяє робити ремонт різних ємностей, які забороняється нагрівати або деформувати.
Відсутність відходів після застосування.
Невисока вартість клейового складу.
Стійкість до впливу води — холодне зварювання здатне зупиняти течі навіть під водою.

Висновок

Холодне зварювання — це засіб, що дозволяє виробляти екстрений і при цьому якісний ремонт за будь-яких умовах. Холодне зварювання запобігає протіканню, має стійкість до нагрівання, впливу рідин, вібрацій і тиску, завдяки чому знаходить безліч застосувань в автомобілі, на виробництві і в побуті.

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 1940-х годах процесс холодной сварки был официально признан общим явлением для материалов, при котором две чистые металлические поверхности, сжатые вместе, прилипали к контакту в вакууме.

Несмотря на то, что на освоение холодной сварки ушли годы, она стала незаменимой техникой для некоторых отраслей промышленности, являясь 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 давления, достаточного 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.

В 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 используется 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 только что открытой металлической атмосферы.

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 попадание 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)

Непреднамеренная холодная сварка

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

Космический корабль «Галилео» — прекрасный 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 возможность 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 подвергаются жидкой или расплавленной фазе (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? | ДаСварщик

перейти к содержанию

Когда большинство из нас думает о сварке, в качестве источника энергии мы представляем либо открытое пламя, либо электрическую дугу. Металл доводится до жидкой или расплавленной фазы в соединении, и с наполнителем или без него металл соединяется.

Но холодная сварка не похожа на другую. Нет ни расплавленной фазы, ни электрической дуги, ни пламени как источника энергии.

Фото wikiwand.com

Холодная сварка — это процесс сварки в твердом состоянии, при котором два твердых куска металла соединяются вместе под огромным давлением. Металл никогда не плавится в процессе холодной сварки, а соединение происходит при комнатной температуре.

В этой статье вы узнаете, как работает холодная сварка, ее применение, преимущества и недостатки.

Как работает холодная сварка

В процессе холодной сварки две металлические поверхности сжимаются вместе. Прикладываемое давление максимально сближает поверхности. Поскольку пространство между поверхностями становится чрезвычайно узким, наноразмерное расстояние становится неважным, заставляя атомы прыгать с одной поверхности на другую.

На изображении показан ручной инструмент для холодной сварки и холодные сварные швы между медными, низкоуглеродистыми стальными и алюминиевыми пластинами. Источник изображения: Сварка: книга «Принципы и приложения», 8-е изд. Ларри Джеффус, стр. 736.

Формованное соединение имеет те же характеристики, что и основные металлы. Две части становятся однородной массой, что затрудняет поиск линии стыка и различение двух исходных частей.

Этот процесс контактной сварки не требует подачи тепла или электрического тока. Все работает при температуре окружающей среды.

Фото quora.com

Поверхность металлов имеет неровности, даже если невооруженным глазом поверхность выглядит совершенно плоской. Давление, приложенное во время холодной сварки, устраняет эти неровности и шероховатость поверхности, в конечном итоге сближая два металла достаточно близко для межатомного притяжения между двумя металлами, образуя прочную связь.

Процесс холодной сварки имеет одно важное требование перед сваркой. У обоих металлов должны быть удалены оксидные слои. Если чистый металл под оксидным слоем недоступен, холодная сварка невозможна. Атомы не будут прыгать с одной поверхности на другую, если между ними есть оксидные слои.

Photo by alumeco.com

Известный физик Ричард Фейнман в своей знаменитой книге « Фейнмановские лекции по физике» сказал следующее о холодной сварке0174 «:

» Причина такого неожиданного поведения заключается в том, что когда соприкасающиеся атомы относятся к одному типу, атомы не могут «знать», что они находятся в разных кусках меди. Когда есть другие атомы, в оксидах и смазках и более сложных тонких поверхностных слоях загрязняющих веществ между ними, атомы «знают», когда они не находятся на одной и той же части. »

Фото engineeringclicks.com

Итак, для осуществления холодной сварки соединяемые металлические поверхности должны быть идеально зачищены. Чем они чище, тем лучше сустав. Если они полностью свободны от загрязнений и окислов, новообразованный металл станет однородной массой без явных признаков того, что сварка имела место.

Подготовка металла к холодной сварке

Для получения идеальной холодной сварки давлением необходимо очистить поверхности и подготовить геометрию соединения. При холодной сварке проволоки вместе на этапе подготовки не требуется особого внимания, кроме чистого надреза на концах обеих проволок перед приложением давления. Однако при сварке более сложных участков необходимо соответствующим образом подготовить металл.

Поверхность соединения

Если вы свариваете трубы, провода или другой профиль, рекомендуемая поверхность представляет собой простую плоскую область между двумя металлами. Неровности и шероховатость поверхности затрудняют межатомное притяжение для образования однородной массы. Таким образом, вы должны максимально выровнять площадь поверхности соединения, прежде чем пытаться получить холодный сварной шов.

На изображении показан пример неровностей поверхности золотого металла. Источник изображения: https://www.researchgate.net/figure/Microscopic-images-of-NPOP-and-gold-surface-roughness-samples-a-SEM-image-of-the-NPOP_fig2_301313717

Очистка поверхностей для Холодная сварка давлением

Наиболее важным этапом является очистка поверхности двух металлов от оксидного слоя, масел, жира и любых других загрязнений. Если вы хотите получить идеальное холодное сварное соединение, недопустимо загрязнение.

При холодной сварке проволоки сварщик обрезает проволоку перед соединением. Это обнажает почти полностью чистое поперечное сечение провода. А вот при сварке труб и других металлических профилей приходится все зачищать вручную.

На изображении показан алюминий с оксидным слоем. Источник изображения: https://www.materialwelding.com/how-to-clean-aluminum-oxide-layer-before-welding-easy-steps/

Хотя каждый металл имеет оксиды на своей поверхности, удаление оксидного слоя не является первый шаг. Смазка и масло также присутствуют на поверхности, даже если они не видны невооруженным глазом.

Попытка сначала удалить оксидный слой с помощью абразивных материалов, таких как проволочные щетки и т.п., может привести к проникновению жира и других загрязнений вглубь металлической поверхности. Мягкие металлы, такие как золото, медь, серебро и алюминий, наиболее восприимчивы к проникновению примесей под поверхность.

Источник: quora.com

Это затруднит холодную сварку, так как металлическая часть теперь будет иметь примеси внутри себя. Если вы попытаетесь выполнить холодную сварку, эти примеси могут не выдавиться и привести к тому, что определенная часть зоны соединения не достигнет межатомных связей, потому что загрязнения будут мешать.

Итак, сначала необходимо тщательно очистить поверхность от масел, используя чистящий раствор, подходящий для свариваемого металла. Затем оксидный слой удаляют проволочной щеткой, проволочным кругом, шлифовальным кругом или другим абразивом, подходящим для свариваемого металла.

Источник: Андрезадник/Викисклад.

Насколько прочны соединения холодной сварки

Если вы успешно подготовите металлические поверхности и тщательно их очистите, соединение холодной сварки будет таким же прочным, как основной металл.

При других процессах сварки возможно, что прочность соединения и другие механические свойства превзойдут основной металл, потому что добавленный присадочный металл может быть из другого сплава, или термическая обработка может повлиять на материал в зоне сварки, изменив его характеристики.

Фото @Massimo

Однако холодная сварка не может обеспечить лучших характеристик соединения, чем сам металл.

Легче всего добиться почти идеального соединения при холодной сварке проволоки. Но при сварке других металлических профилей неправильная подготовка может снизить прочность соединения.

Преимущества холодной сварки

• Наиболее значительным преимуществом процесса холодной сварки является отсутствие зоны термического влияния («ЗТВ»), ответственной за многие проблемы сварки. Поскольку нет дуги или концентрированного тепла, нет и ЗТВ
• При правильном выполнении холодная сварка обеспечивает идеальные швы без хрупких интерметаллидов, микротрещин, пористости, загрязнений и других дефектов соединения
• Относительно легко выполнить, поскольку большая часть работы фактически связана с подготовкой металла
• Процесс холодной сварки идеально подходит для сварки алюминия, особенно при соединении его с медью. Добиться такого соединения очень сложно при использовании других сварочных процессов
• Сваривает широкий спектр металлов, особенно подходит для соединения разнородных металлов
• Это быстрее, чем многие другие методы сварки

Недостатки холодной сварки

• Металл должен быть идеально очищен для получения высококачественного соединения холодной сваркой
• Очень сложно использовать метод холодной сварки в промышленных условиях из-за загрязняющих веществ в воздухе, таких как металлическая пыль, искры от шлифовки в фабричных цехах и других источников перекрестного загрязнения
• Наноразмерные молекулярные неровности могут ослабить получаемое соединение металлических деталей
• Холодная сварка лучше всего подходит для плоских поверхностей, в то время как неправильные формы трудно получить
• Процедуры холодной сварки не могут соединять металлы с содержанием углерода, такие как углеродистая сталь. Соединение холодной сваркой возможно только с пластичными цветными металлами, такими как медь, алюминий, сплавы серебра, свинец, золото и т. д.

Для чего используется холодная сварка

Процесс холодной сварки в основном используется для сварки проводов, особенно при прокладке проводов под землей, если существует опасность горючих газов.

Дуговая сварка или подобные процессы могут вызвать воспламенение этих газов, в то время как холодная сварка совершенно безопасна.

Этот процесс является подходящим методом соединения при работе с легковоспламеняющимися или взрывоопасными веществами, и необходима сварка. Например, герметизация контейнеров, содержащих такие вещества, может быть достигнута с помощью холодной сварки.

На рисунке показан аппарат для холодной сварки. Источник изображения: https://www.thefabricator.com/tubepipejournal/article/tubepipeproduction/custom-cold-welding-power-supply-streamlines-tube-production

Холодная сварка давлением также используется во многих отраслях промышленности, включая стоматологию, электронику, автомобилестроение, производство и аэрокосмическую промышленность, особенно для соединения разнородных металлов.

Какие материалы можно сваривать в холодном состоянии

Материалы, которые можно сваривать в холодном состоянии, ограничиваются неуглеродистыми и цветными металлами. Однако для холодной сварки подходят большинство других более мягких металлов, включая медь, алюминий, золото, серебро и его сплавы, никель, латунь 70/30, цинк и даже такие сплавы, как Aldrey, Tripple E и Constantan.

Photo by mobileweldinglondon.co.uk

Этот процесс также позволяет получить прочные сварные швы с алюминием серий 2xxx и 7xxx, что невозможно при использовании любого процесса дуговой сварки. Это потому, что эти алюминиевые сплавы имеют сильную склонность к растрескиванию под воздействием тепла.

Одним из самых больших преимуществ холодной сварки является возможность соединения разнородных металлов. Например, он значительно превосходит качество соединения меди и алюминия по сравнению с такими процессами, как сварка трением, пайка пламенем или контактная сварка.

Источник: mtiwelding

Оксиды и воздух являются причиной неудач при сварке плавлением при соединении алюминия и меди. Процесс холодной сварки решает эту проблему, выдавливая оксиды и воздушные полости и обеспечивая почти идеальное соединение без нагрева, которое может повлиять на металлургические характеристики этих металлов.

Возможные сварные соединения

Стыковые и нахлестные соединения лучше всего работают при холодной сварке, поскольку этот процесс зависит от контактной поверхности.

Для сварки проволоки и труб применяют стыковые соединения. Концы легко подготовить, обрезав провода или обрезав трубы. Это создает блестящую, чистую металлическую поверхность в области контакта между двумя деталями, что позволяет добиться прочного соединения.

Источник: Stirweld.com

При холодной сварке внахлестку необходимо учитывать уменьшение толщины металла, которое происходит из-за приложенного давления. Ваша сварная деталь может потерять до 50% своей первоначальной толщины, в зависимости от материала. Это должно быть рассчитано заранее, потому что ваш готовый продукт может не соответствовать вашим ожиданиям.

Источник: Stirweld.com

Заключение

Холодная сварка имеет долгую историю. Этот процесс впервые появился в бронзовом веке, но он не применялся в промышленности до 1950-х годов, когда он стал признанным процессом, который мы используем сегодня.

Сегодня доступны машины для холодной сварки проволоки, которые могут выполнять стыковые сварные соединения за считанные секунды. А вот сварка более сложных элементов требует более детального подхода. Сварка без тепловой энергии звучит очень странно для начинающих сварщиков, но это определенно возможно, и ее часто используют, когда дуговая сварка сложна или непрактична.

Это был обзор того, что такое холодная сварка и что с ней можно делать. В отличие от процесса сварки MIG или чего-то вроде лазерной сварки, холодная сварка не требует ничего, кроме чистой поверхности и сильного давления.

6 комментариев

---

Назад к YesWelder

Обзор защитного газа для сварки

Как сваривать алюминий — MIG, TIG и дуговая сварка объясняются

{{ tier_title }}

«,»reward_you_get_popup»:»Вы получаете»,»reward_they_get_popup»:»Они получают»,»reward_free_shipping_popup»:»Вы получаете скидку на бесплатную доставку\r\n Они получают скидку на бесплатную доставку»,»reward_you_get_free_popup «:»Бесплатная доставка»,»popup_item_tier_benefits_title»:»Преимущества»,»popup_item_tier_benefits_next_tier»:»Следующий уровень»,»popup_item_tier_benefits_list_of_tiers»:»Список уровней»,»reward_tier_achieved_on»:»Достигнуто {{ month }} {{ day } }, {{ year }}»,»reward_tier_multiply»:»Множитель»,»reward_tier_multiply_points»:»{{multiply_points }}x»,»earn_tier_more_points»:»Заработано {{ more_points }}/{{ next_tier_points }} {{ points_name }}»,»reward_as_discount»:»{{ сумма }} скидка»,»reward_as_points»:»{{ сумма }} {{ points_name }}»,»reward_as_gift_card»:»{{ сумма }} подарочная карта»,»flexible_discount «:»Скидка»,»flexible_discount_price»:»Цена со скидкой»,» available_discount_title»:»В данный момент у вас нет доступных наград»,»reward_your_tier»:»Ваш уровень:»,»reward_next_tier»:»Следующий t tier:»,»reward_page_confirm»:»Подтвердить обмен»,»reward_redeem_cancel»:»Отменить»,»reward_redeem_confirm»:»Подтвердить»,»reward_page_earn_points»:»Заработать баллы»,»reward_not_enough_points»:»Недостаточно баллов»,» select_rewards»:»Выберите награду»,»shop_now»:»Купите сейчас»,»reward_birthday»:»День рождения»,»reward_enter_birthday»:»Введите день рождения»,»reward_please_enter_birthday»:»Пожалуйста, укажите день рождения»,»reward_enter_valid_birthday» :»Введите действительную дату рождения»,»warning_title_for_reward»:»К сожалению, похоже, что программа лояльности и вознаграждений недоступна для этой учетной записи. «,»warning_title_for_reward_requirelogin»:»Чтобы участвовать в нашей программе лояльности и вознаграждений, вы должны подтвердить свой аккаунт первый. Пожалуйста, войдите в систему, чтобы проверить свое право на участие.»,»reward_notifications_earned_points»:»Вы заработали {{ points_name }}!»,»reward_notifications_spend_your_points»:»Потратьте свои баллы! У вас есть {{ point_balance }} {{ points_name }}»,»reward_activity_reset_points»:»Сбросить баллы»,»reward_activity_reset_tiers»:»Сбросить уровни»,»reward_activity_reset_tiers_description»:»»,»reward_notifications_you_have»:»У вас есть
{{ points_name }}»,»reward_notifications_discount_check»:»Используйте скидку на странице оформления заказа»,»reward_notifications_add_discount_to_your_cart»:»У вас есть доступная скидка. Добавьте скидку в корзину!»,»reward_discount_unavailable»:»Скидка недоступна»,»reward_program_emails»:»Письма по бонусной программе»,»reward_title_earn_for_place_order»:»Купите этот товар и заработайте {{ points_count }} {{ points_name }}»,» награда_title_earn_for_place_order_on_cart_or_checkout»:»Вы зарабатываете {{points_count}} {{points_name}} за эту покупку»,»reward_save_btn»:»Сохранить»,»reward_delay_points_pending_status_rule»:»В ожидании»,»referral_page_inviting_text»:»Пригласив друга»,» referral_page_your_benefit»:»Ваша выгода»,»referral_page_your_friends_benefit»:»Привилегия вашего друга»,»referral_page_get»:»Получите»,»referral_page_no_reward_text»:»похвалите, пригласив своих друзей!»,»referral_link»:»Реферальная ссылка»,»copy_link «:»Копировать ссылку»,»referral_page_share_title»:»Поделиться в социальных сетях»,»referral_page_active_discounts»:»Активные скидки»,»claim_referral»:»Claim»,»referral_notification_label»:»Пожалуйста, введите адрес электронной почты, чтобы получить подарок», «email_sent_successfully»:»Ваше письмо успешно отправлено полностью!»,»referral_page_share_link_not_log_in»:»Войдите, чтобы начать делиться ссылкой»,»reward_activities_order_refund»:»Возврат заказа»,»reward_activities_order_updated»:»{{rule_title}} (Заказ обновлен)»,»activity_refund_earn_point»:»-{ { points_count }} {{ points_name }}»,»activity_refund_earn_points»:»-{{ points_count }} {{ points_name }}»,»activity_order_tier_lowered»:»Уровень понижен ({{ tier_title }})»,»order_refunded_activity_spend»:» +{{ points_count }} {{ points_name }}»,»reward_activity_discount_refund»:»Возврат скидки»,»reward_activity_gift_card_refund»:»Возврат подарочной карты»,»refund_tier_activity_discount_refund»:»Возврат скидки ({{ Discount_code }})»,»referrer_guest_notify_message «:»Зарегистрируйтесь, чтобы получить скидку»,»reward_sender_block_list_in_referral_program»:»К сожалению, эта реферальная ссылка больше не активна»,»referral_title_history»:»История»,»referral_not_allowed_to_use_referral_program»:»Вам не разрешено использовать реферальную программу», «referral_no_activity»:»Нет активности»,»referral_history_c ustomer_name»:»Имя»,»referral_history_customer_email»:»Электронная почта»,»referral_history_status»:»Статус»,»referral_history_date»:»Дата»,»order_redeem_discount_name»:»Скидка на заказ ({{ name_order }})», «discount_expire_in_day»:»Скидка действует через {{ days_count }} день»,»discount_expire_in_days»:»Скидка действует через {{ days_count }} дней»,»activity_discount_expired_code»:»Скидка истекает {{ code }}»,»activity_discount_expired»: «Срок действия скидки истек»,»current_balance»:»Текущий баланс»,»birthday_gift_multiply_message»:»Баллы за каждый заказ, сделанный в день вашего рождения, будут умножены на {{multiply_points }}!»,»your_discount_code»:»Ваш код скидки:», «verify_account_message»:»Чтобы получить вознаграждение за создание учетной записи, подтвердите свой адрес электронной почты.