Что это такое холодная сварка: Холодная сварка. Виды и применение. Работа и особенности. Плюсы

alexxlab | 21.10.1984 | 0 | Разное

Содержание

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

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

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
МеталлОтносительная глубина вдавливания пуансона, %
Алюминий55 – 60
Алюминиевые сплавы75 – 80
Медь85 – 90
Олово85 – 88
Титан70 – 75
Серебро82 – 86
Армко-железо85 – 92
Свинец80 – 85
Никель85 – 90
Индий10 – 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:

МеталлСвариваемость в %
Алюминий особо чистый40
Алюминий технически чистый30
Дюралюминий20
Кадмий16
Свинец16
Медь14
Никель11
Цинк8
Серебро6

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: соединение металлов без нагрева

Когда вы думаете о процедуре сварки, первое, что приходит в голову, это, вероятно, использование тепла. Такие методы, как дуговая сварка, сварка трением, ультразвуковая сварка и лазерная сварка, так или иначе связаны с нагревом. Фактически, нагрев 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 сплавить металлы вместе в процессе, называемом холодной сваркой.

Обычно используется в авиации и электротехнике, он считается одним из лучших способов соединения металлов (и других материалов) вместе.

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

Как соединить металлы без нагрева?

Сварка под воздействием тепла эффективно  делает детали достаточно пластичными, так что может происходить диффузия атомов либо между двумя деталями, либо с другой средой в середине.  Традиционно это делается путем нагревания, но есть и другие способы заставить атомы рассеяться.

Холодная сварка — один из предпочтительных методов в авиационной промышленности. Источник:  Военно-воздушные силы правительства США / Wikimedia Commons.

Холодная сварка (также известная как сварка холодным давлением и контактная сварка) использует давление в условиях вакуума вместо нагрева для соединения двух материалов посредством процесса, называемого диффузией в твердом состоянии.

Его также можно использовать для склеивания других материалов, например пластмасс.

Однако возникает вопрос: «Сильна ли холодная сварка?» Оказывается, да.

После завершения процесса образующаяся связь обычно оказывается такой же прочной, как и у исходных материалов.

Во время процесса металл не разжижается, и материалы обычно не нагреваются до значительной степени. Однако процесс основан на необходимости удаления любых оксидных слоев 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 в нормальных условиях будет иметь некоторый оксидный слой на открытых поверхностях, даже если он не виден невооруженным глазом. Они также могут собирать слои других загрязнений, таких как жир, пыль и т. Д.

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

При холодной сварке металлы должны быть как можно более чистыми от жировых и оксидных отложений. Источник: Андрезадник / Wikimedia Commons

Обычно это включает сочетание химических и механических методов. Обезжиривание, чистка проволочной щеткой. и другие методы используются, чтобы гарантировать, что любые металлические поверхности максимально свободны от оксидного слоя.

Что нужно для холодной сварки?

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

Как только достигается желаемая чистота поверхности, оба материала механически прижимаются друг к другу, прилагая необходимое усилие. Это количество силы зависит от самого материала, так как некоторые материалы могут свариваться только при высоких давлениях.

Но есть и другие требования.

Одним из условий, необходимых для холодной сварки, является то, что хотя бы один из материалов должен быть пластичным и не должен подвергаться сильному упрочнению. Это, очевидно, сужает список материалов, которые могут быть кандидатами для холодной сварки.

Мягкие металлы, такие как алюминий или медь, являются лучшим выбором 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 не требуется, поскольку пластическая деформация, возникающая в процессе соединения, автоматически разрушает барьер.  Этот тип соединения чаще всего применяется к металлам, таким как алюминий или медная проволока, диаметром от 0,02 дюйма (0,5 мм) до 0,4 дюйма (10 мм).

С другой стороны, соединения внахлестку требуют специальной обработки, потому что в противном случае материалы не будут прилипать друг к другу. Соединения внахлест чаще используются при сварке листов вместе или листов со стержнями.

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

История холодной сварки

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

В 1724 году, например,  преподобный Дж. И. Дезагюльерс, похоже, успешно сварил два металла методом холодной сварки. Он показал, что когда он сжимал и скручивал вместе два свинцовых шарика одинакового диаметра, они прилипали друг к другу. Суставы были несколько неустойчивыми, но оказались такими же прочными, как и у исходных свинцовых шаров.

Ограничения холодной сварки

Как бы ни была полезна холодная сварка, она далеко не без ограничений — как и любой другой вид сварки .

Холодная сварка имеет ряд преимуществ перед другими видами сварки. Источник:  NZ Defense Force / Flickr.

Идеальной холодной сварки добиться очень сложно. Это происходит по нескольким причинам, включая оксидные слои, которые образуются на поверхности металла в атмосферных условиях, неровности поверхности, поверхностное загрязнение и многое другое. Достижение идеальных условий может оказаться труднодостижимым и дорогостоящим, особенно для крупномасштабных сварочных проектов.

Оптимальная холодная сварка возможна только в том случае, если две прижимаемые друг к другу поверхности чистые и не содержат каких-либо загрязнений. Это требует дополнительных подготовительных шагов и может занять некоторое время.

Кроме того, чем ровнее и ровнее поверхность, тем легче и равномернее будет сварной шов. Идеально ровная и гладкая поверхность не всегда возможна, особенно в микро- и наномасштабе.

Еще одно ограничение — это типы металлов, которые можно сваривать в холодном состоянии. По крайней мере, один из них должен быть пластичным, а цветные мягкие металлы — единственные реальные кандидаты, пригодные для холодной сварки. Медь и алюминий — два наиболее часто свариваемых методом холодной сварки.

Металлы, содержащие углерод, обычно исключаются из возможности холодной сварки.

Преимущества использования холодной сварки

Наиболее заметным преимуществом холодной сварки является то, что полученные сварные швы имеют такую ​​же прочность сцепления или очень близкую к прочности соединения основного материала . Этот подвиг очень сложно воссоздать в других формах обработки металла без полного плавления и переделки.

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

Пример ручного аппарата для холодной сварки. Источник:  Сварочные аппараты холодным давлением с ШИМ / YouTube

В промышленности холодная сварка известна своей способностью сваривать вместе алюминий и медь, которые также часто трудно сваривать с помощью других методов сварки. Однако связь, созданная между двумя материалами при холодной сварке, очень прочная.

Холодная сварка обеспечивает чистые и прочные швы без образования хрупких интерметаллических соединений.

Применение холодной сварки

Холодная сварка в основном применяется в сварочной проволоке. Поскольку при этом не требуется тепла и процесс может быть выполнен быстро, холодная сварка может обеспечить идеально свариваемую проволоку, в основном из алюминия, меди, латуни 70/30, цинка, серебра и серебряных сплавов, никеля и золота.

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

Холодная сварка также используется в 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 наиболее популярных методов сварки холодная сварка показывает, что нагрев не требуется, если вы соединяете определенные типы материалов.

 

Source: interestingengineering

Теги: МеталлыПроизводственные технологииПромышленные технологии

Холодная сварка давлением. Обзор технологии. — «Вебер Комеханикс»

Холодная сварка давлением это сварка в твердой фазе, она является уникальной, поскольку проводится при температуре окружающей среды. Другие виды сварки в твердой фазе проводятся при повышенной температуре. Например, при сварке сопротивлением. Однако, хотя температура и высокая, расплавления материала не происходит, нагрев производится до температуры пластической деформации.

Еще 3000 лет до н.э. египтяне обрабатывали железо при помощи ковки, сваривая при этом раскаленные детали. Кузнецы также столетиями сваривали железо, используя метод ковки. Этот вид сварки всегда проводился при повышенной температуре.

В Великобритании первый известный пример сварки ковкой при температуре окружающей среды (то есть холодной сварки давлением) относится к позднему периоду Бронзового века, примерно 700 лет до н.э. При раскопках были обнаружены золотые шкатулки, изготовленные подобным образом, исходным материалом которых было золото.

Открытие холодной сварки давлением

Машина AW 813 с электроприводом для сварки проволоки больших сечений круглой и прямоугольной формы

Первые научные исследования холодной сварки давлением провел Реверенд Десагулирс в 1724 году. Он продемонстрировал этот процесс Королевскому научному обществу и затем опубликовал результаты в научных журналах. Рев Десагулирс обнаружил, что если взять два свинцовых шарика диаметром 25 мм, затем сжать их и скрутить, то они соединятся. Прочность соединения замерили на безмене и, хотя процесс был довольно нестабильным, были достигнуты хорошие результаты, полученная прочность материал соединения не отличалась от прочности основного материала.

Как оказалось, мало что изменилось в способе сварки ковкой с момента открытия его Ревом Десагулирсом в 18 веке вплоть до начала Второй мировой войны. Новые потребности военного времени способствовали появлению новых открытий, особенно в Германии, где при помощи холодной сварки давлением были сварены детали из легкосплавного материала для авиационной промышленности, хотя сварка проводилась при повышенной температуре.

Волшебный процесс сварки

Примеры соединений алюминиевых и медных прутков, полученных холодной сваркой давлением

На первый взгляд холодная сварка давлением может показаться волшебным процессом. Людям, не знакомым с данным методом сварки, бывает довольно сложно его понять, поскольку он не подразумевает использование нагрева, электричества или присадочного материала. После демонстрации они обычно спрашивают: – “Каким образом соединились две металлические детали?”.

Существует несколько теорий, объясняющих, каким образом происходит холодная сварка давлением. Например, было предположение, что сварка происходит посредством рекристаллизации, также существовала энергетическая теория, но большинство предположений было опровергнуто либо экспериментальным путем, либо теоретически.

Общепринятая теория описывает холодную сварку давлением как процесс, при котором атомы металла соединяются между собой на молекулярном уровне, характерном для металлических сплавов. Данное соединение образуется в результате сил притяжения свободных, отрицательно заряженных атомов друг к другу.

Процесс сварки

Когда две металлические детали подходят друг к другу на расстояние в несколько ангстрем (в 1 сантиметре 300 млн. ангстрем), происходит реакция между свободными электронами и ионизированными атомами, которая устраняет потенциальный барьер для образования электронной пары. Это в свою очередь, приведет к образованию сварного соединения.

Более простой способ объяснения этого процесса таков: если рассматривать на уровне атомной структуры две ровные, хорошо зачищенные поверхности состыкованных деталей, получается соединение, близкое по структуре к исходному материалу.

Первоначальное применение

Ручные сварочные клещи CW 10 с возможностью сварки проволоки диаметром от 0.08 мм.

Однако на практике получить подобное соединение фактически невозможно по нескольким причинам, например, из-за неровностей поверхности, органического загрязнения поверхности и присутствия химической пленки, в том числе оксидной. Для получения максимально качественного сварного соединения необходимо удалять любые загрязнения с поверхностей контакта деталей, при этом поверхность соприкосновения деталей перед сваркой должна быть как можно больше.

На первоначальном этапе применения холодной сварки давлением практически всегда было гарантировано радиальное смещение границы между свариваемыми материалами. У данной технологии существовало несколько недостатков: было важно обеспечить плоскостность торцов соединяемых прутков, обе поверхности должны быть очищены от загрязнений, количество материала, который образуется при захвате электродами, было таковым, что могло произойти загибание проволоки, либо отклонение от соосности, тем самым, исключая правильное течение металла.

Принцип многократной осадки

Затем появился метод стыковой сварки, разработанный компанией GEC, который еще называют «принципом многократной осадки». При каждом рабочем движении машины, когда заготовка зафиксирована в электродах, она захватывается данными электродами и подается вперед.

Таким образом, два противостоящих торца материала растягиваются и расширяются по мере движения во встречном направлении. Оксидная пленка и другие посторонние включения выдавливаются из металла, и происходит сварка. Для того чтобы удалить все посторонние включения рекомендуется выполнить минимум 4 цикла осадки.

Преимущества данного вида сварки можно увидеть при практическом применении. При этом методе не нужно предварительно подготавливать к сварке торцы проволоки или прутка, кроме того, подгонка торцов происходит автоматически, когда материал находится в матрице, также нет необходимости нагрева материала, не нужно выдерживать зазор, поскольку он имеется в матрице, и не нужно устанавливать усилие пружины. В случае если вышеуказанные условия не будут соблюдаться, например, при стыковой сварке сопротивлением, то качественное соединение не получится.

Свариваемые материалы

Зона сварки в поперечном разрезе, где медный пруток диаметром 0.315″ (8мм) приварен к алюминиевому прутку диаметром 0.374″ (9.5мм)

Холодная сварка давлением применяется только для цветных металлов, в крайнем случае, для мягкой стали с очень низким содержанием углерода. Большинство цветных металлов можно сварить холодной сваркой давлением. Самые распространенные из них медь и алюминий, а также различные сплавы, такие как альдрей, сплав марки ЕЕЕ, константан, латунь 70/30, цинк, серебро и его сплавы, никель, золото и другие, которые обладают хорошей свариваемостью. Проволоку с покрытием, в том числе, луженую медь, посеребренные и никелированные прутки тоже можно сваривать друг с другом, либо просто с медью.

Если использовать обычные способы соединения разнородных металлов, таких как медь и алюминий, а именно контактную сварку, сварку трением или пайку с нагревом, то это может привести к разрыву полученного соединения. При соединении двух поверхностей металла, между алюминием и медью сразу же происходит реакция.

Данная проблема возникает скорее из-за присутствия оксидной пленки и воздушной прослойки, которые остаются на стыке двух металлов, чем по причине разнородности структуры металлов. Тем не менее, при холодной сварке давлением все оксиды и воздух выдавливаются из соединения в процессе сварки без тепловложения, и происходят только структурные изменения при температуре окружающей среды.

Холодная сварка давлением является наиболее эффективным способом сварки меди с алюминием, исключающим образование хрупких металлических соединений. Достигается высокое качество сварки, структура материала гораздо лучше литой структуры, которая возникает при сварке плавлением. Также, при этом отсутствует зона термического влияния с нежелательным влиянием на свойства материала.

При проверке прочности соединения большинство людей полагаются на данные машины для испытания на растяжение. Дополнительно можно провести испытание на знакопеременный изгиб. Тем не менее, самый оптимальный способ это протянуть сварное соединение через множество волоков волочильного станка.

Функция матрицы

Сварочная головка и проволока с гратом, образованным при холодной сварке давлением

Матрица играет очень важную роль в процессе холодной стыковой сварки. Прежде всего, зажимные губки должны надежно захватить материал, для чего в канавках наносятся рифления (насечка) электрогравером, либо, если необходимо захватывать алюминиевый пруток большого размера, механическим путем до их термообработки.

Очень важно, чтобы зазор в матрице был правильным. Если зазор слишком большой материал может порваться или погнуться. Зазор устанавливается на производстве и не может быть изменен.

И последнее, концы электродов имеют смещение, что приводит к эффекту отклонения линии вокруг длины окружности прутка. Назначением данного смещения является разделение грата на 2 половинки, что облегчает дальнейшее его удаление, иначе грат образуется в виде кольца и его сложнее будет удалить. Кроме того, концы электрода должны быть достаточно заострены, что, по сути, позволяет подрезать грат вокруг соединения, и в дальнейшем также облегчает его удаление.

Прочность и твердость электродов являются наиболее важными свойствами. В стадии зарождения холодной сварки обычным явлением была поломка электродов. Намного позже была произведена машина для сварки прутка диаметром 8 мм, и основные трудности заключались в приложении необходимых усилий на электроде для больших размеров.

Компания BWE осуществляет разработку и поставку аппаратов для холодной сварки начиная с 1969 года. За это время завод накопил огромный опты и является лидером в данной области. Оборудование этой марки хорошо зарекомендовало себя. Среди его преимуществ – долгий срок службы, простота эксплуатации, безопасность и эффективность.

Машины BWE позволяют добиться удаления всех включений и загрязнений благодаря технологии многократной осадки, применяемой при сварке. Подобная технология позволяет не только получать высококачественные сварные соединения, но и позволяет исключить операции по подготовке торцев перед сваркой, что существенно экономит время.

Широкий спектр оборудования для холодной сварки, который предлагает компания BWE, позволяет решать задачи по сварки большого диапазона диаметров прутка.

Электроды, используемые при сварке, изготавливаются с использованием новейших компьютерных технологий и доводятся вручную, обеспечивая самые высокие стандарты сварки.

Матрицы могут изготавливаться для различных форм профилей, причем только такого сечения, которое допускает применение разжимных электродов из 2-ух половинок – это обеспечит возможность вынимать сваренный пруток из матрицы – а площадь поперечного сечения должна соответствовать мощности машины.

Также существует возможность сваривать проволоку различных диаметров. В действительности, диаметр проволоки большего размера не может превышать диаметр проволоки меньшего размера более чем на 30%. Если медная проволока значительно меньше в диаметре, чем алюминиевая, то она будет просто вдавливаться в нее и сварка не получится.

Зачем нужны «холодная сварка», «жидкая резина» и иные «волшебные» средства? | Обслуживание | Авто

Владимир Гаврилов

Примерное время чтения: 4 минуты

15881

Категория:  Обслуживание Авто

Терминология автомобилистов изобилует мудреными названиями и терминами, некоторые из которых вгоняют в ступор. Что означают противоречащие себе термины «холодная сварка», «жидкая резина» и пр. Как ими пользуются и для чего они могут понадобиться?

Холодная сварка

Холодная сварка — это клей, способный создать высокопрочное соединение. Он представляет собой двухкомпонентный состав, в основе которого лежит эпоксидная смола, с добавками-загустителями и армирующими веществами. Удобство «холодной сварки» состоит в том, что она не требует применения какого-либо оборудования и приспособлений, а также нагрева ремонтируемых материалов. Ремонтно-восстановительные работы можно проводить в полевых условиях.

Холодную сварку можно использовать для заделывания отверстий в металлических крышках и даже в картере, а также для ремонта трещин или склеивания пластиков. «Холодная сварка» пригодится и для соединения изделий из разных материалов. С ее помощью клеятся пластмассовые и металлические детали, и дерево со стеклом и т. п.

Используют холодную сварку следующим образом: в фирменной упаковке находятся два стержня разного цвета. Отрезается два бруска нужной длины. Куски разминаются в руках подобно пластилину, смешиваются, а после этого вмазываются в подготовленную поверхность. Потом требуется дождаться затвердевания клея.

Жидкая сварка

Это тоже клей на основе эпоксидной смолы. При добавлении отвердителя, находящегося в отдельном тюбике, содержимое загустевает. При использовании армирующей сетки такой клей по прочности сравним с металлом. С помощью жидкого клея можно починить более качественное и однородное соединение.

Жидкая резина

Иногда для защиты автомобильного кузова и дорогих колесных дисков используется так называемая жидкая резина. Это полимерное вещество, продающееся в аэрозольных тюбиках. По внешнему виду материал действительно похож на резину. Он черный или темно-серый и прекрасно изолирует поверхность от воды. До нанесения и затвердевания он выглядит как эмульсия.

Настоящее название «жидкой резины» — бесшовная напыляемая гидроизоляция. Ее основой является битумная эмульсия с добавлением полимеров и стабилизаторов.

Жидкая резина находит применение не только у автомобилистов, но и в строительстве. С ее помощью изолируются крыши и прочие конструкции.

Горячий воск

Для покрытия автомобильного кузова после полировки используется защитное средство — горячий воск. Это природное вещество, именуемое еще как «карнаубский воск», производящийся из листьев пальмы Copernicia cerifera, произрастающей в северо-восточных штатах Южной Америки. В его составе нет грубых частиц, которые могут навредить лаку, и одновременно он хорошо течет и образует ровную блестящую поверхность. Наносят его в горячем виде при температурах от 40 до 90 градусов.

Карнаубский воск хорошо ложится на лакокрасочное покрытие и обладает великолепными водоотталкивающими свойствами. Он служит до полугода, а затем пленка теряет однородность и постепенно смывается водой.

Пушечное сало

Старым автомобилистам, начинавшим свой путь с ВАЗ 2101, «Волги» или с «Москвича 412», хорошо известно это яркое название. «Пушсало», или пушечное сало, изначально было синтезировано химическим путем из нефтепродуктов для нужд военных. В начале 70-х годов XX века препарат стал поставляться в армию и до сих пор используется для консервации артиллерийских систем и для защиты военной техники от коррозии. Консервационная смазка получила название УНЗ.

Почти сразу этот материал стал расходиться по рукам автомобилистов. В продаже смазка УНЗ именовалось как «смазка пушечная ПВК». В народе ее называли сокращенно «пушсало».

С ее помощью автомобилисты защищали открытые металлические поверхности кузова, наиболее подверженные вредному воздействию грязи и влаги. Сейчас «пушсало» вытесняется более стойкими химическими веществами.

Силиконовая смазка

Это вещество представляет собой водонепроницаемую эмульсию, в основе которой лежит обычный силикон и загуститель.

Применение смазки очень обширно, в том числе и в бытовых целях. Смазка способна быстро прилипать к любой поверхности и защищает от проникновения влаги. Обычно силиконовую смазку автолюбители применяют для защиты резиновых уплотнителей от попадания воды.

Силикон не вступает в реакции со щелочной средой, отчего нейтрален ко многим материалам. Он не загрязняет поверхности и хорошо смывается.

советы автомобилистам

Следующий материал

Новости СМИ2

Холодная сварка – Статьи о велосипедах

Что же такое быстросохнущая эпоксидная клей-шпатлевка с титановым наполнителем? Эта смесь схватывается всего за какие-то 5 минут. Процесс затвердевания происходит за 15 минут. Она подвергается механической обработке ровно через час. Она отличается простотой в своем использовании. И самое главное – она абсолютно безотходна. Имеет великолепную адгезию почти ко всем материалам. С ее помощью можно легко склеить металл, пластик, стекло, керамику и дерево. Отличительной особенностью пластичных холодных сварок является их объемное расширение в момент схватывания. При этом возникает некий эффект пробки. В таких условиях ремонт при вытекании жидкости из поврежденного агрегата и даже под водой становится возможным. Протекание можно остановить за 5 минут и на всю жизнь. Она незаменима как для дома, так и для гаража. С ее помощью легко можно отремонтировать течь труб отопления, сантехники, канализации. Она стойко выдерживает высокую температуру до +260°С. При отвердевании шпатлевки поверхности сверлят, нарезают в них резьбу, обтачивают, шкурят и красят. С их помощью можно восстановить расколотую деталь из металла, вылепив утерянные элементы: отломанные ушки крепления. Теперь стало возможным залепление трещины, починка багажника и других деталей велосипеда. В нормальных условиях подобный состав можно хранить целых 3 года. При этом он не теряет своих уникальных свойств. Страна-производитель – США.

В наличии велосипеды stels. Большой выбор. Гарантия лучшей цены! Доставка в регионы.

На прилавках авто- и иногда веломагазинов можно встретить также “холодную сварку”. Она расфасовывается в цилиндрические коробки из пластика. Ее вид представляет собой двухкомпонентную “колбаску”. Ее слои имеют различную окраску. Цвет внешнего слоя светлый, внутренний тёмного оттенка. Это двухкомпонентная эпоксидная композиция с различным наполнителем в зависимости от поставленной задачи “сварки”. Холодная сварка выпускается различными производителями. Каждая упаковка такой “колбаски” имеет соответствующую надпись о том, что это изделие специально для прочного и быстрого соединения разных материалов. Оно может гарантировать устранение течи в радиаторе систем охлаждения или в пробитом поддоне катера. Что же представляет из себя холодная сварка?

В наличии складные велосипеды с доставкой до вашего региона! Большой выбор. Гарантия лучшей цены.

Для соединения элементов с помощью холодной сварки необходимо предварительно отрезанный кусочек “колбаски” тщательно размять руками до получения липкой и пластичной как пластилин массы однородного цвета. Происходит одновременное перемешивание слоев. Возникает реакция полимеризации. Возникает потепление размятой однородной массы. С началом этого процесса необходимо как можно быстрее соединить детали, заделать трещины изделия. Иначе при отвердении композиции неиспользуемый кусочек “колбаски” следует выбросить.

Поверхности, которые необходимо соединить холодной сваркой, должны быть обезжиренными, чистыми и зачищенными с помощью наждачной шкурки. Необходимо наличие шероховатости поверхности. Температура поверхностей не должна быть ниже 15–17С. В противном случае адгезия холодной сварки станет пониженной и при этом не получится качественного соединения. На рынке холодных сварок отечественные производители представлены наиболее типичными представителями семейства “колбасок”. Это “Полирем” и “Алмаз”. “Полирем” представляет собой двухкомпонентную “колбаску”, которая упакована в наклеенный на картон прозрачный пластик. Его выпускают в виде пластинок со слоями серого и жёлтого цвета. Или же в виде стандартной “колбаски” со слоями тех же цветов. Эта продукция предназначена для ремонта пластмассовых и полимерных изделий. Но можно также рискнуть соединить металлические части. Но качество такой склейки не известно. После отвердения данная композиция сохранит свою пластичность.

“Алмаз” продается в пластиковом цилиндре. Внутри цилиндра он надежно завёрнут в целлофан и имеет вид “колбаски”. Эта колбаска с внешней стороны белая, с внутренней – тёмно–серая. Следует помнить, что именно внешний белый слой прилипнет к рукам и на пальцах останется значительное количество этого материала. Это очень плохо, так как должна тщательно соблюдаться концентрация компонентов при размешивании. Может произойти слишком раннее отвержение композиции. Также отрезанный кусочек может не затвердеть в принципе. Для того чтобы уменьшить прилипание компонентов “холодной сварки” на руки, следует ее брать чуть-чуть влажными руками. После разминания “Алмаза” происходит образование большого количества мелких комочков внутри самого кусочка “холодной смазки”.Таким образом, “Алмаз” следует использовать только для малоответственных бытовых ремонтных работ.

Хорошая сварка представлена также зарубежными производителями, такими компаниями, как ABRO и Hi-Gear. Продукция компании ABRO называется “ABRO–Steel”. Полимерная композиция имеет в качестве наполнителя стальной порошок. Перемешивают “ABRO–Steel” так же, как и любую другую аналогичную холодную сварку. Полученная однородная масса имеет срок жизни около 3 минут. Поэтому работать следует очень быстро. “ABRO–Steel” отвердевает очень быстро и является надёжным соединением. Ее можно использовать для фиксации гаек от отворачивания. Силовая резьба, конечно, при помощи ABRO–Steel не восстановится. Но и без этого свойства холодной сварки высокие. Она не уступает по твёрдости дюралиминию.

Впечатляет также продукция компании “Hi–Gear”. Она охарактеризована очень быстрым разогревом смеси при ее разминании. Имеет быстрое схватывание. Ее предназначение – быстрый ремонт (велосипеда) в тяжёлых дорожных условиях. Об этом говорит ее говорящее название – “Быстрая Сталь” (Quick Steel). Оно представляет собой эпоксидную шпаклёвку, которая упрочена сталью. Hi–Gear холодная сварка может быть использована для различных материалов, например, “Белый Титан” и “Флексопласт”. Именно флексопласт применяют для ремонта изделий из пластмасс. При этом прочность соединения намного выше прочности соединяемого пластика. Во всех случаях применения холодной сварки необходимо придерживаться одного правила: соединяемые поверхности должны быть сухими и обезжиренными. В противном случае, соединение не будет качественным.

Текст: MaxSt.

Источник: Velosklad.ru

05.06.14

3432

Велосипеды

В наличии

Велосипед Aspect Nickel 29 (2022)

44 990 р.

скидка 18%

36 990 р.

В наличии

Велосипед Aspect Alma (2022)

44 990 р.

скидка 18%

36 990 р.

В наличии

Велосипед Merida Crossway 500 Lady (2021)

142 310 р.

скидка 42%

82 990 р.

В наличии

Велосипед Foxx Aztec 29 (2022)

22 990 р.

скидка 22%

17 990 р.

Все велосипеды

Товар добавлен в корзину

Сейчас в корзине 0 товара на сумму 0 ₽

Продолжить покупки Перейти в корзину

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.

Особенность Холодная сварка Горячая сварка
Требуется тепло Да
Требуется электрическая дуга Да
Сварка Все металлы Цветные и не содержащие углерода Да (несколько редких исключений)
Область применения Лимитед Гораздо шире

Какие металлы можно сваривать холодным способом?

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

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

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

Различные виды холодной сварки

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

Холодный перенос металла

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

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

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

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

Холодная сварка ВИГ

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

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

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

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

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

JB Weld

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

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

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

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

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

Краткая история холодной сварки

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

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

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

Холодная сварка | 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 общей идеи сварки, в которой 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 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)

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 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 воздействию жидкой или расплавленной фазы (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? – Руководство по сварке для начинающих

Лучшие сварочные проекты для начинающих

Включите JavaScript

Лучшие сварочные проекты для начинающих

Если вы посещали автомобили или работали рядом с ними, скорее всего, вы видели аббревиатуру «CW» (или, неправильно, «CWing»), используемую для обозначения типа соединения выпускного коллектора. Но что это значит? И почему этот процесс называется холодной сваркой, а не другими видами металлообработки, в которых используется тепло?

В этом посте я объясню, что такое холодная сварка, расскажу о самом процессе, его преимуществах и недостатках, а также перечислю некоторые машины, которые могут выполнять этот процесс.

Что такое процесс холодной сварки?

Холодная сварка, часто называемая сваркой сопротивлением или точечной сваркой, представляет собой процесс, при котором два металла соединяются друг с другом путем приложения давления с огромной силой, а затем пропускания электрического тока через металлы. Удар электричества заставляет материалы соединяться вместе с невероятной силой.

Почему металлы слипаются при холодной сварке?

Металлы прилипают из-за силы, прилагаемой при сжатии материалов. Электрический ток, проходящий через металлы, создает сопротивление, которое нагревает поверхность металлов.

Это тепло заставляет атомы на поверхности металлов двигаться и образовывать новые соединения. Эти новые соединения невероятно прочны и удерживают металлы вместе.

Насколько надежен процесс холодной сварки?

Процесс холодной сварки невероятно надежен и позволяет получить сварной шов такой же или более прочный, чем шов, полученный традиционными методами.

В некоторых случаях сварной шов, созданный в процессе холодной сварки, настолько прочный, что его невозможно разорвать, не повредив материалы. Это делает его идеальным вариантом для предметов, которые должны быть постоянно соединены вместе.

Где применяется холодная сварка?

Холодная сварка широко используется в автомобильной и нефтегазовой промышленности. Например:

Выпускные коллекторы

Соединение между коллектором и головкой блока цилиндров должно быть достаточно прочным, чтобы выдерживать тепло и давление внутри моторного отсека. Тепло может привести к ослаблению и разрушению других типов соединений.

Головка блока цилиндров и выпускной коллектор сварены методом холодной или точечной сварки сопротивлением, образуя прочное соединение, которое прослужит в течение всего срока службы автомобиля.

Трубы при бурении нефтяных и газовых скважин

Трубы транспортируют воду или природный газ через нефтяную вышку обратно на поверхность. Эти трубы вступают в контакт с другими объектами и материалами, что может привести к их ослаблению и, в конечном итоге, к выходу из строя.

Холодная сварка труб помогает обеспечить прочные и долговечные соединения, которые могут удерживаться при транспортировке труб через буровую установку.

Автозапчасти, крупная бытовая техника и т. д.

Почти все, что производится в промышленных условиях, часто можно найти со сварными швами, созданными с использованием процесса холодной сварки.

Какие бывают виды холодной сварки?

Существует два основных типа сварки:

Точечная сварка сопротивлением

Этот тип сварки — это то, о чем мы обычно думаем, когда слышим термин «холодная сварка». Он включает в себя сжатие двух кусков металла вместе, а затем пропускание через них электрического тока.

Это создает сопротивление, которое нагревает поверхность металлов и образует новые соединения, удерживающие металлы вместе.

Сварка контактным швом

Этот тип сварки подобен контактной точечной сварке, но он используется для соединения двух металлических частей. Он часто используется при производстве крупной бытовой техники и других предметов, где требуется прочный и долговечный сварной шов.

Каковы преимущества холодной сварки?

Есть несколько преимуществ, таких как:

  1. Невероятно прочные сварные швы – Сварные швы, полученные методом холодной сварки, невероятно прочные. Они могут выдерживать огромное количество давления и тепла, не ослабевая.
  2. Нагрев не требуется — Процесс не требует нагрева, поэтому его можно выполнять в различных условиях практически без подготовки.
  3. Эффективность – Сварные швы, созданные методом холодной сварки, невероятно эффективны. Их можно создать за секунды, а не за часы.
  4. Очень мало отходов – Поскольку процесс не требует тепла, образуется очень мало отходов. Это делает его экологически безопасным вариантом для сварки металлов.

Есть ли недостатки у холодной сварки?

Этот процесс также имеет несколько недостатков.

  1. Невозможность сварки некоторых материалов – Некоторые материалы, например алюминий, нельзя сваривать методом холодной сварки.
  2. Сварные швы могут быть плохо видны – Темный цвет некоторых металлических сплавов и защитное оксидное покрытие, которое естественным образом образуется на металлах, может затруднить определение места сварки. Важно тщательно осматривать сварные швы на наличие трещин или дефектов.
  3. Сварка только в одном направлении – Холодная сварка может выполняться только в одном направлении, поскольку для работы процесса контактной сварки электрический ток должен проходить через оба материала.

Сколько стоит аппарат для холодной сварки?

Аппарат для холодной сварки может стоить от 400 до 1000 долларов. Более дорогие машины часто проще и удобнее в использовании, чем менее дорогие. кроме того, более дорогие часто имеют более высокий выходной ток.

Ниже вы можете посмотреть чуть более дешевый аппарат для холодной сварки Andeli TIG-250MPL с выходным током до 170 AMP

Кроме того, у этой же марки есть модель Andeli TIG-250PLS с выходным током до 200 AMP и немного больше функций использовать.

В чем разница между холодной сваркой и сваркой TIG?

Самая большая разница между холодной сваркой и сваркой TIG заключается в том, что при холодной сварке не используется тепло. Он просто основан на сопротивлении, создаваемом при прохождении электрического тока через два металлических сплава.

TIG расшифровывается как вольфрамовый инертный газ и использует сварочную горелку для нагрева свариваемых металлов. Это делает TIG более эффективным вариантом при сварке материалов с низкой температурой плавления.

Можно ли производить холодную сварку с помощью сварочного аппарата TIG?

Большинство представленного на рынке оборудования, подобного указанному выше, представляют собой аппараты для сварки TIG с возможностью холодной сварки. Итак, в режиме TIG машина будет выполнять горячую сварку TIG с наполнителем, а в режиме холодной сварки машина будет иметь функции, перечисленные выше в моем посте.

Вам нужен газ для холодной сварки?

Нет, для холодной сварки газ не нужен. Процесс не требует нагрева, поэтому его можно проводить в различных условиях практически без подготовки. Однако некоторые сварщики используют газовую защиту для защиты сварного шва от загрязнений и облегчения процесса сварки.

Является ли холодная сварка пайкой?

Нет, это два разных процесса. Пайка использует более низкую температуру для соединения металлов, в то время как холодная сварка использует давление и электрический ток для создания прочного соединения.

Можно ли использовать холодную сварку для любого типа металла?

Нет, его нельзя использовать на всех типах металлов. Точечная сварка сопротивлением может соединять вместе только определенные типы металлов. Чаще всего используется с алюминием и металлическими сплавами.

Холодная сварка — это просто?

Да, холодная сварка проста в использовании. Машины, предназначенные для этого процесса, просты и понятны в эксплуатации. При использовании аппарата для холодной сварки важно строго следовать инструкциям производителя.

Читать далее

  • Сложно ли пользоваться сварочными аппаратами?
  • Сварочный аппарат для начинающих
  • Сварка MIG и TIG
  • Нужен ли мне сварочный аппарат TIG?
  • Какой газ использовать для сварки MIG?
  • Руководство по сварке для начинающих
  • Что такое Heliarc Welding?

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

Процесс холодной сварки заключается в сжатии двух металлических поверхностей. 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.

Фото alumeco.com

Известный физик Ричард Фейнман в своей знаменитой книге “ Фейнмановские лекции по физике” сказал следующее о холодной сварке0560 “:

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 очищены. 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 абразивов, 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 прочность и другие механические свойства соединения могут быть выше, чем у основного металла, 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»), вызывающей многие проблемы при сварке. 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 прост в исполнении, так как 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
  • Методы 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



Вернуться к YesWelder

Сварка MIG и MAG – есть ли разница?

Как сварить нержавеющую сталь TIG

{{ 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”,”reward_birthday”:”День рождения”,”reward_enter_birthday”:”Введите день рождения”,”reward_please_enter_birthday”:”Пожалуйста, укажите день рождения”,”reward_enter_valid_birthday”:”Введите правильную дату дня рождения”,” warning_title_for_reward”:”К сожалению, похоже, что программа лояльности и вознаграждений недоступна для этой учетной записи. “,”warning_title_for_reward_requirelogin”:”Чтобы принять участие в нашей программе лояльности и вознаграждений, вы должны сначала подтвердить свою учетную запись. 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. “,”verify_account_email_is_send_massage”:”Письмо с подтверждением отправлено,
, пожалуйста, проверьте свой почтовый ящик.”,”verify_account_button”:”Подтвердить аккаунт”,”spending_card”:”Карта правил расходов”,”minimum_purchase”:”Требуется минимальная покупка {{ Discount_amount }}”,”tier_info”:”Информация об уровне” ,”completed_rule”:”Выполненное правило”,”earning_rule”:”Правило заработка”,”reward_popup”:”Всплывающее окно вознаграждения”,”birthday_field”:”Поле дня рождения”,”shop_it”:”КУПИТЬ”,”назад”: “Назад”,”click_for_sound_on”:”Нажмите, чтобы включить звук”,”click_for_sound_off”:”Нажмите, чтобы отключить звук”,”view_on_instagram”:”Посмотреть в Instagram”,”view_on_tiktok”:”Посмотреть в Tiktok”,”instagram_gallery”: “Галерея Инстаграм”}

Холодная сварка: соединение металлов без нагрева

Холодная сварка — один из лучших способов сварки цветных металлов.

Veritasium/YouTube

Когда вы думаете о процедуре сварки, 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 вместо тепла 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.

Это в основном 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 некоторый тип оксидного слоя 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

При холодной сварке металлы должны быть максимально очищены от жировых и оксидных слоев. 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, с другой стороны, 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 происходит по нескольким причинам, 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 2ххх и 7ххх, которые нельзя сваривать плавлением из-за 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.

Еще новости

культураКиев утверждает, что в небе слишком много НЛО, утверждают астрономы

Нергис Фиртина| 14.09.2022

инновации Безвоздушные шины, в которых используются технологии НАСА, могут положить конец проколам, сократить количество отходов и революционизировать отрасль

Крис Янг| 15.09.2022

наукаУченые обнаружили 100-летнюю математическую ошибку, изменившую восприятие цвета людьми

Пол Ратнер| 11.09.2022

Что такое холодная сварка и как работает аппарат для холодной сварки?

Соединение металла с небольшим нагревом или без него называется холодной сваркой. Это интересный метод сварки , где работают физика и понимание материаловедения.

Здесь мы будем изучать, что такое холодная сварка? и Как это работает и какие металлы мы можем сваривать?

Как определить холодную сварку?

Процесс холодной сварки не требует подвода тепла для соединения металлических заготовок. Металл не расплавляется ни на одной стадии и остается в твердом состоянии. Таким образом, холодная сварка обозначается как процесс сварки в твердом состоянии. Энергия, необходимая для соединения металла, прикладывается в виде давления. Холодная сварка никогда не имеет металла в расплавленном состоянии по сравнению со сваркой плавлением или дуговой сваркой и сваркой трением.

Приложение давления максимально сближает металлические поверхности. Степень давления делает нанорасстояние неважным, атомы металла перескакивают с одного образца на другой. Это приводит к почти идеальному соединению без каких-либо последствий, и две металлические детали становятся однородной связкой.

Для получения такого результата нам нужна очень чистая металлическая поверхность, близкая к совершенству. Поскольку каждый металл имеет оксидный слой, который необходимо удалить перед началом холодной сварки. Мы обсудим это более подробно, но давайте сначала разберемся в плюсах и минусах процесса.

Преимущества холодной сварки
  • Это идеальный способ сварки алюминия.
  • Соединение алюминия и меди является отличным преимуществом при холодной сварке.
  • Здесь отсутствуют околошовная зона и зона сосредоточенного тепла дуговой сварки.
  • Почти идеальное сварное соединение без интерметаллического хрупкого соединения, микротрещин и других дефектов.
  • Соединение разнородных металлов, которые трудно сварить другим способом.
  • Может сваривать экзотические металлы, такие как медь, золото и т. д.
  • Сила умения снижена.

Недостатки холодной сварки
  • Требуется тщательная очистка поверхностей.
  • Требуется несколько громоздких операций по очистке и подготовке.
  • Загрязнения, неровные поверхности и наноразмерные структуры могут ухудшить результаты.
  • Не запускается для промышленной установки из-за воздушной пыли и мусора.
  • Не подходит для сварки углеродистой стали и твердых металлов, подходит только для цветных металлов, таких как медь, алюминий, свинец, золото и т. д.
  • Не подходит для неровных поверхностей и может дать наилучший результат только на плоских поверхностях.

Для чего используется холодная сварка?

Этот процесс сварки используется во многих отраслях, в том числе в аэрокосмической, электронной и автомобильной. Случаи, когда требуется соединение разнородных металлических проволок, лучше всего подходят для всех сварочных процессов.

Холодная сварка лучше всего подходит для прокладки подземного провода, когда существует опасность пожара, выброса горючих газов во время процесса сварки плавлением.

Это идеальное решение для герметизации контейнеров со взрывчатыми веществами, которые в противном случае чувствительны к теплу. Считается, что холодная сварка используется там, где тепло может причинить больше вреда или может привести к опасности перегрева.

Как работает холодная сварка?

Этот процесс сварки соединяет металл при температуре окружающей среды без выделения тепла и прохождения электрического тока в месте соединения. Приложение силы к металлическим образцам устраняет шероховатость поверхности и устраняет неровности на поверхности. Но основная причина применения давления — усилить межатомное притяжение между металлическими поверхностями.

Для начала холодной сварки необходимо удалить оксидные слои с обоих металлов. Каждый металл неизбежно образует на поверхности оксидный слой, который делает внутренний металл чистым и недоступным. Прессование двух окисленных, грязных медных деталей не приведет к получению сварного шва.

После тщательной очистки поверхностей при достаточном давлении металл превращается в однородную металлургическую связку. Новообразованный металл действует как однородный кусок рядом с основным металлом. Для этого нужна исключительная чистота и отсутствие неровностей поверхности.

Этот уровень однородности в основном может быть достигнут со сварочной проволокой только потому, что процесс сварки холодной проволокой удаляет примеси почти идеально и точно.

Основы для холодной сварки

Первоначальная очистка металлических поверхностей и точная геометрия шва являются основными предпосылками. Чистые и ровные поверхности стыков обязательны, поэтому желательны плоские и неправильные свободные формы. Оксидный слой и загрязнения, как правило, удаляются обезжириванием, проволочной щеткой, химическими веществами и т. д. 

Перед очисткой металлической щеткой необходимо удалить масло и жир с металлических поверхностей. Этот процесс необходим, иначе щетка может протолкнуть эти примеси глубже в металлы.

После того, как мы очистим масла, мы можем приступить к очистке оксидного слоя. В зависимости от характеристик металла могут быть рекомендованы различные материалы щетины и типы щеток.

Достаточно ли прочна холодная сварка?

Определенно, холодный сварной шов не уступает по прочности основному металлу, если он выполнен должным образом после необходимой подготовки. Прочность холодного сварного соединения зависит от свойств металла. Холодная сварка не может превзойти первоначальную прочность металла, как при других методах сварки плавлением.

Прочность шва будет нарушена, если очистка поверхностей будет недостаточной и нерегулярной. В таких ситуациях, как холодная сварка или соединение проволоки, стабильное соединение может быть достигнуто легко.

Возможность сварного соединения

В силу того, что давление холодной сварки лучше работает с большой контактной поверхностью, его лучше всего использовать для стыковых и нахлесточных соединений. Соединение сварочной проволоки и трубы выполняется встык, потому что легко обрезать концы, закрепить чистый металл и прижать проволоки друг к другу.

В случае стыковой сварки зазор между точками зажима и контактной поверхностью не должен быть большим, так как мягкие металлы могут изгибаться вбок вместо соединения.

Соединение внахлест сложно выполнить при холодной сварке. Металлические листы, сжатые вместе, уменьшат толщину из-за давления. Возможны потери до 50% толщины при расчете по проекту. В противном случае конечный материал не будет соответствовать требованиям проекта.

Даже если наш сварной шов безупречен, утончение детали не может быть неприемлемым. Рассчитайте результирующую толщину, учитывая пластичность и мягкость металла.

Аппарат для холодной сварки проволоки

Аппарат для холодной сварки проволоки малого диаметра, как правило, является оборудованием с ручным управлением. Для металлов большего диаметра может потребоваться пневматический или электропневматический метод. Большинство этих машин, которые работают с проволокой, полосами и прутками, являются переносными.

Использование пневматического усилителя в переносных машинах для холодной сварки создает сильное давление. Со стороны оператора находится сварочная головка. Рабочая головка расположена в верхней части машины и действует как сварочная головка, контролируя приложенное давление и поддерживая стабильность.

После того, как матрица помещена и закреплена в гнезде матрицы, провода или стержни подаются по бокам. Приложение давления заставляет матрицу обжимать провод вблизи концов и плотно прижиматься друг к другу. Давление здесь выдавило примеси из их ядер наружу. Таким образом, проволока для холодной сварки создает лучшее соединение, чем сварка листового металла. Это связано с малыми поверхностями соединения проводов, в отличие от листов.

Приложение давления не менее 4 раз для выдавливания всех примесей. Процесс определяется как принцип множественных нарушений. После того, как провода склеены, мы можем удалить их из машины и удалить остатки вокруг области соединения.

Горячая сварка и холодная сварка

Процесс горячей сварки включает в себя такие этапы, как электрическая дуга, сопротивление, активное пламя, плавление и плавление металла. Холодная сварка — это плавление под давлением и лучше всего подходит для цветных металлов.

Особенности горячей сварки

  • Требуется тепло
  • Требуется электрическая дуга
  • Не требуется давление
  • Можно сваривать почти все металлы
  • Более широкое применение в промышленности

Особенности холодной сварки

  • НЕТ НЕОБХОДИМОСТИ ДЛЯ НАСТОЛЬНОСТИ
  • Нет необходимости в электрической дуге
  • Высокое давление не требуется
  • CAN BALD только безбористовой углеродный можно и что нельзя сваривать холодной сваркой?

    Список металлов, которые можно сваривать в холодном состоянии, включает алюминий, медь, свинец, цинк, латунный сплав, серебро, никель, платину, серебряный сплав и золото. Он может сваривать алюминиевые сплавы серий 2xxx и 7xxx, что в противном случае невозможно.

    Холодная сварка лучше всего подходит для сварки металлов, имеющих гранецентрированную кубическую структуру атомов и медленно затвердевающих. Пластичные металлы подходят для холодной сварки, как указано в приведенном выше списке.

    Невозможно сваривать углеродистую сталь, сплав, содержащий углерод. Поскольку углеродистая сталь является наиболее свариваемым металлом, применение холодной сварки ограничено.

    Виды холодной сварки

    Холодная сварка не имеет разных видов . Есть методы с аналогичным названием, ошибочно принимаемые за холодную сварку. Пришло время взглянуть на эти методы, чтобы понять их.

    1. Холодная сварка ВИГ

    Этот метод не имеет отношения к холодной сварке. Некоторые аппараты для сварки TIG имеют холодную настройку, ограничивающую подачу тепла. Этого можно добиться, применяя крошечное пятно дуги в течение доли секунды.

    Температура здесь остается минимальной, так как генерируемое тепло быстро рассеивается в металле с высокой проводимостью, таком как алюминий. Это полезная техника для соединения очень тонких листов металла и проволоки. Аналогичные результаты могут быть достигнуты с помощью сварочных аппаратов TIG с настройками импульса.

    Мы можем получить низкотемпературную сварку TIG, установив очень низкий импульсный ток и большое время между импульсами, но холодная сварка является лучшим выбором.

    Холодная сварка по сравнению со сваркой ВИГ

    2. Холодный перенос металла

    При холодном переносе металла дуга используется для создания соединения, как сварка плавлением. Это неправильное название, ошибочно обозначенное как холодная сварка, что создает путаницу. Это процесс сварки MIG, который требует на 90% меньше тепловложения по сравнению с обычным процессом сварки MIG.

    Метод холодного переноса металла очень холодный и решает многие проблемы реальных методов холодной сварки. Мы должны быть осторожны в определении двух методов.

    В настоящем процессе CMT используется электрическая дуга, присадочный металл, и он может быть полезным инструментом там, где сварка холодным давлением невозможна. CMT требует точности в выборе присадочной проволоки для контроля подвода тепла.

    3. J B Weld

    Торговая марка JB Weld из группы эпоксидных связующих систем для стекловолокна, металла, бетона, кирпича и т. д. Ее можно назвать оригинальной формулой холодной сварки, но на самом деле она не делает сварной шов между металлами.

    Здесь два металла не сливаются в однородную массу за счет межатомного притяжения, как в процессе холодной сварки.

    Металлические детали просто слипаются, но не свариваются вместе. Этот JB Weld представляет собой эпоксидную смолу, состоящую из двух компонентов: основы и активатора. Смешиваем и наносим поверх металлических концов, закрепляем зажимами и начинаем отверждение.

    Обеспечивает слабое соединение с прочностью 5020 PSI по сравнению с электродом E6010.

    Это не холодная сварка, а процесс, при котором возможен мелкий ремонт в доме.

    Часто задаваемые вопросы

    Какие металлы можно сваривать холодной сваркой?

    Металлы, обладающие высокой пластичностью, могут подвергаться холодной сварке. Этот метод очень удобен для соединения алюминия, особенно таких марок, как серия 7XX, которые иначе не свариваются. Латунный сплав 70/30, цинк, медь, никель, серебро, серебряные сплавы и золото в качестве проволоки.
     
    Холодная сварка может соединять такие металлы, как нержавеющая сталь, после приложения большого давления. Углеродосодержащие металлы не подлежат холодной сварке.

    Достаточно ли прочна холодная сварка?

    При неточной подготовке и условиях холодная сварка может дать такой же прочный шов, как и основной металл. Для этой сварки необходимо, чтобы металлы были пластичными, с ровной поверхностью, без окислов, гладкими.
     
    Несмотря на указанные факторы, холодная сварка способна создавать максимально прочные сварные швы.

    Создает ли холодная сварка постоянный шов?

    При правильных и благоприятных обстоятельствах холодная сварка может дать неразъемный шов. Если все сделано правильно, холодный сварной шов остается постоянным, и переворачивание может повредить заготовку.
     
    Прочность соединения зависит от подготовки, если ее не выполнить должным образом, соединение может выйти из строя.

    Заключение

    Уникальная технология соединения, позволяющая создавать прочные соединения без использования тепла, называется холодной сваркой.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.