Оборудование холодной сварки: Холодная сварка

alexxlab | 15.05.2023 | 0 | Разное

Оборудование для холодной сварки | Сварка и сварщик

Оборудование для холодной сварки отличается малой универсальностью. При переходе от одних свариваемых деталей к другим требуется заменять пуансоны или штамп. Оборудование, которое позволяет сваривать однотипные детали определенного диапазона, называют оборудованием общего назначения. В отличие от него специальные машины предназначены для сварки единственной пары деталей (или двух-трех, близких по форме и размерам сечения). Такое деление машин на две группы является условным, но оно позволяет дать более полную характеристику отдельных типов оборудования для холодной сварки.

Машины общего назначения выпускают, как правило, серийно. Специальные машины чаще бывают единичного исполнения, но могут быть и серийными – в зависимости от масштабов производства свариваемых на них деталей.

Машины для холодной точечной сварки обычно содержат силовой привод, сварочный штамп (или сварочную головку), элементы схемы и аппаратуру управления.

Машины для холодной шовной сварки замкнутым швом содержат аналогичные узлы. Машина для холодной стыковой сварки содержит силовой привод, механизмы зажатия и осадки с зажимными губками, обрезное устройство для подготовки концов деталей к сварке, узлы управления.

Машина для холодной сварки тавровых соединений состоит из силового привода, механизмов зажатия и осадки с зажимными губками, штампа для крепления плоской детали, зачистных устройств, узлов управления.

Поскольку, к сожалению, современная отечественная промышленность не выпускает оборудование для холодной сварки, далее рассмотрены модели оборудования производимые в СССР.

Малогабаритное оборудование (гидравлические прессы ПГР – 20, ПГЭП – 2 и ПГЭ – 20) предназначено для сварки в монтажных условиях. Точечную холодную сварку осуществляют в основном в стационарных условиях. Однако в ряде случаев необходимо производить точечную сварку непосредственно в условиях монтажа, например при соединении токоведущих шин в электрических распределительных устройствах.

Для этой цели могут быть использованы малогабаритные гидравлические прессы, применяемые для соединения и оконцевания проводов методом опрессовки наконечников. При монтажных операциях распространены ручные гидравлические прессы типа ПГР – 20 и гидравлические прессы с электроприводом типов ПГЭП – 2 и ПГЭ – 20. Перечисленные гидравлические прессы имеют небольшие габаритные размеры и массу, развивают усилие 80 – 100 кН и без особых затруднений могут быть использованы для холодной сварки непосредственно в условиях монтажа. При использовании такого гидравлического пресса для холодной сварки на нем устанавливают специальную стальную скобу кондукторы, с помощью которых зажимают свариваемые шины, и сменные пуансоны.

Для оконцевания алюминиевых деталей медью разработано оборудование для точечной холодной сварки

. Несмотря на то что это оборудование разработано давно, оно не устарело и большую его часть до сих пор применяют в промышленности.

Передвижная установка типа УГХО5-2 (рисунок 1) предназначена для холодной сварки медных контактных отводов к алюминиевым обмоткам в процессе их изготовления и позволяет также соединять внахлестку алюминиевые провода и шины толщиной до 5 мм включительно.

1 – пневматический цилиндр; 2 – редуктор давления; 3 – электромагнитный клапан; 4 – гидравлический цилиндр; 5 – шланг высокого давления; 6 – сварочные клещи; 7 – кнопка управления; 8, 9 – подвижный и неподвижный пуансоны соответственно
Рисунок 1 – Передвижная установка типа УГХО5-2

Установка состоит из мультипликатора, сварочных клещей 6 и аппаратуры управления. Устройство мультипликатора аналогично приведенному на рисунке 2. Его пневматический цилиндр 1 сообщается с магистралью сжатого воздуха, а гидравлический цилиндр 4 через шланг высокого давления 5 со сварочными клещами 6. На клещах установлены два сменных пуансона: неподвижный 9 и подвижный 8, закрепленный на штоке поршня рабочего гидроцилиндра клещей.

1 – клапан; 2 – редуктор давления; 3 – корпус; 4 – стол; 5 – сварочная головка; 6 – манометр; 7 – поршень; 8 – шток; 9 – гидравлический цилиндр; 10 – маслопровод
Рисунок 2 – Схема установки УГХС-10

На верхней крышке мультипликатора размещены элементы аппаратуры пневматической системы и понижающий трансформатор, от которого питание подают на кнопку управления 7. Аппаратура пневматической системы состоит из редуктора давления 2, электромагнитного клапана 3 и не показанного на рисунке 2 маслораспылителя. С помощью редуктора устанавливают необходимое для сварки давление сжатого воздуха. Электромагнитный клапан служит для направления сжатого воздуха в одну из пневматических камер мультипликатора (вторая в это время сообщается с атмосферой). Маслораспылитель служит для смазки манжет пневматического цилиндра, а также плунжера электромагнитного клапана.

Для работы на установке в сварочных клещах 6 устанавливают пуансоны 8 и 9, соответствующие данной толщине свариваемых деталей. Расстояние между опорными частями сведенных пуансонов должно быть меньше суммарной толщины подлежащих сварке деталей. При необходимости расстояние между пуансонами регулируют дистанционными шайбами.

Подготовленные к сварке детали складывают зачищенными поверхностями и помещают между пуансонами. При нажатии кнопки 7 подвижный пуансон 8 сближают с неподвижным 9 и производят сварку. Затем кнопку отпускают и электромагнитный клапан направляет сжатый воздух в верхнюю камеру пневматического цилиндра мультипликатора, подвижный пуансон отходит от неподвижного, освобождая сваренный узел.

Установка УГХС-10 предназначена для холодной сварки медных контактных выводов (“флажков”) с концами обмоток, которые могут быть поднесены к стационарной сварочной установке.

Схема установки приведена на рисунке 2. К корпусу 3 прикреплен стол 4 для размещения свариваемых деталей. Внутри корпуса расположен мультипликатор. Поршень 1 пневматического цилиндра жестко связан со штоком 8, нижний конец которого служит поршнем гидравлического цилиндра 9, соединенного маслопроводом 10 с рабочим цилиндром сварочной головки 5. Редуктор 2 устанавливает давление воздуха, поступающего в пневмоцилиндр.

Установка УГХС-10 может быть оборудована тремя сварочными головками или одной для одноточечной сварки с предварительным зажатием деталей толщиной до 3 мм.

В отличие от установки УГХС – 5 рассматриваемая установка не требует подключения к электрической сети. Управление ею осуществляют ножным педальным золотниковым клапаном 1, а контроль за давлением масла в гидроцилиндре с помощью манометра 6.
Сварочная головка (рисунок 3) для холодной сварки снабжена устройством для предварительного зажатия свариваемых деталей толщиной до 1,5 мм.

1,6 – поршни; 2, 7 – цилиндры; 3 – пуансон; 4 – прижим; 5 – пружина
Рисунок 3 – Сварочная головка к установке УГХС-10

Свариваемые детали помещают между прижимами 4; верхний из них установлен в отверстие с резьбой основного поршня 6, а нижний – в подобное отверстие цилиндра 2. Внутри прижимов 4 помещены пуансоны 39 рабочие выступы которых входят в отверстия прижимов. В основном поршне 6, перемещающемся в верхнем цилиндре 7 и нижнем цилиндре 2, перемещаются дополнительные поршни 7, передающие давление на пуансоны 3.

При подаче давления от пневмогидравлического усилителя (мультипликатора) прижимы 4 сдавливают свариваемые детали с усилием, пропорциональным живому сечению основного поршня 6. В это время рабочие выступы пуансонов 3 вдавливаются в металл свариваемых деталей навстречу друг другу с усилием, пропорциональным сечению дополнительных поршней 1. После снятия давления пружина 5 поднимает верхний прижим и пуансон 3, свариваемые детали освобождаются.

Благодаря тому что верхний дополнительный поршень 1 независимо перемещается внутри основного поршня 6, автоматически обеспечивается зажатие свариваемых деталей до вдавливания в них рабочих выступов пуансонов 3 или одновременно с ним. Желаемое соотношение между давлением на рабочие выступы пуансонов и на прижимы можно получить подбором прижимов и пуансонов соответствующих диаметров. Высоту вдавливаемых в металл рабочих выступов пуансонов можно регулировать вывинчиванием прижимов 4.

Технические характеристики установки УГХС-10

Максимальное усилие, кН	100
Давление сжатого воздуха, МПа	0,5
Ход рабочих пуансонов, мм	10
Расход сжатого воздуха на сварку трех точек, м3	0,004
Габаритные размеры, мм	500×1200×1400
Масса, кг	200

В настоящее время на рынке представлено множество портативных и стационарных моделей оборудования для холодной стыковой сварки импортного производства, которое позволяет сваривать проволоку диаметром от 0,1 мм и выше.


Рисунок 4 – Примеры ручных установок для холодной стыковой сварки

Последовательность холодной сварки на ручных установках:

1) Установить пуансон в установку для холодной сварки. Пуансоны выбираются в зависимости от диаметра свариваемой проволоки:

2) Вставить концы свариваемой проволоки в пуансон:

3) Сжать рукоятки:

4) Насладиться результатами холодной сварки

Данная модель ручной установки для холодной сварки позволяет сваривать проволоку диаметром от 0,1 до 0,5 мм.

Оборудования для промышленной холодной стыковой сварки позволяет сваривать более внушительные типоразмеры диаметров проволоки и ленты.

Рисунок 5 – Примеры оборудования для промышленной холодной стыковой сварки

Последовательность работы на машине для холодной стыковой сварки:

1) Включить установку

2) Вставить проволоку или пруток в пуансон

3) С помощью блока управления произвести сжатие проволоки

4) Вытащить сваренную проволоку

5) Удалить облой образовавшийся в процессе холодной сварки

6) Насладиться результатами соединения образовавшегося в процессе холодной сварки

Работу данных установок для холодной стыковой сварки можно посмотреть на видео:
Холодная сварка на стационарной установке
Холодная сварка в портативной установке

Оборудование для холодной сварки

Темы: Сварочное оборудование.

Оборудование для холодной сварки разделяют на два основных типа:

1. общего назначения — для сварки однотипных деталей в определенном диапазоне сечений;
2. специальное — сварка единственной пары деталей или 2-3 пар, близких по размерам сечения и по форме.

Оборудование для холодной точечной сварки.

Холодная точечная сварка проводится в основном в стационарных условиях. При необходимости ее проведения в монтажных условиях могут быть использованы малогабаритные ручные прессы ПГР-20 и гидропрессы c электроприводом ПГЭ-20 и ПГЭП-2, которые развивают усилие дo 100 кН. Пpи использовании такогo гидропресса для холодной сварки нa нём устанавливают специальную стальную скобу, кондуктор, с помощью которого зажимают свариваемые шины, сменные пуансоны. Техническая характеристика оборудования общего назначения для точечной холодной сварки приведена на странице Характеристики оборудования для точечной холодной сварки. Наиболее широкоe промышленное применение нашла машина МХСА-50-3.

Назначение и основные данные по специальным машинам и установкам для точечной холодной сварки сведены в таблице на странице Технические характеристики машин и установок для точечной холодной сварки.

Оборудование для шовной сварки.

Технические характеристики машин для шовной холодной сварки приведена в таблице на странице Характеристики машин с гидроприводом для шовной холодной сварки алюминиевых деталей.

В отдельную группу сварочных шовных машин выделяют полуавтоматы, которые герметизируют таблеточные силовые полупроводниковые приборы (СПП), технические характеристики которых приведены в таблице на странице Характеристики машин для герметизации таблеточных СПП холодной сваркой.

Эти машины объединяет наличие вакуумируемой камеры штампа (X104 и К609М.02) или стакана (марки X106), системы газообмена для создания вo внутренней полости силовых полупроводниковых приборов заданной среды. В автоматичеcкий цикл рaботы этиx машин введены оперaции откачки воздуха из внутренней полoсти камеры, а с ней и прибора c последующим заполнением иx газом нужного состава. Цикл газообмена можно повторять необходимое число рaз.

Оборудование для стыковой сварки.

Холодная стыковая сварка проводов небольшого сечения может быть произведена клещами и приспособлениями с ручным приводом или на машинах с пневмоприводом (таблица на странице Техническая характеристика оборудования для стыковой холодной сварки). Наиболее широкое примененяются в промышленности машины МСХС-5-3. Технические характеристики машин-полуавтоматов для холодной стыковой сварки общего назначения приведены в таблице на странице Характеристики машин-полуавтоматов с гидроприводом для стыковой холодной сварки, а специальных машин, оснащенных гидроприводом — в таблице на странице Характеристики специальных машин для стыковой холодной сварки. Наиболее распространены машины МСХС-12003 и МСХС-2005.

Оборудование для холодной сварки тавровых соединений.

Ммашины этого типа (таблица на Техническая характеристика специальных машин для холодной сварки тавровых соединений) позвoляют получить соединения деталей, расположенныx перпендикулярно относительно друг друга. Машины МХС-250.01 и МХС-40001 разработаны на базe стандартного гидравлического пресса, a специальная машина МХС-120.01 состoит из сварочной части а также связанной c нeй трубопроводом насосной станции. У этих машин полуавтоматический сварочный цикл. Вручную производят только установку заготовок и съём готовых изделий. Выполнение всех остальныех операций автоматизировано.

• < Технические характеристики оборудования для точечной холодной сварки

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.

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 сварка  где работают физика и понимание материаловедения.

Здесь мы узнаем, что такое холодная сварка, как она 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

✦ Отличный 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.

✦ Загрязнение, 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 больший ущерб или может быть связано с опасностью 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, можно легко добиться стабильного соединения.

Возможность сварки

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

✦ Давление не требуется

✦ Может сваривать почти все металлы

Более широкое применение в промышленности

Особенности холодной сварки

✦ Нет необходимости в нагреве

✦ Нет необходимости в электрической дуге

✦ Требуется высокое давление

✦ Можно сваривать только цветные металлы без углерода

900 Ограниченное применение Что 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 названное холодной сваркой и создающее 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 и присадочный металл, и он может быть полезным инструментом, когда 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 с основой и активатором в виде двух компонентов. 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. Необходимые для этой сварки металлы должны быть пластичными, с ровной поверхностью, без окислов, гладкими.
 
Несмотря на указанные факторы, холодная сварка позволяет 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.