Какое давление может выдержать холодная сварка

Обновлено: 19.09.2024

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

Холодная сварка сварка давлением при значительной пластической деформации без внешнего нагрева соединяемых частей

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

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

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

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

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

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

Клей "Холодная сварка" двухкомпонентный и поставляется в двух тюбиках:

эпоксидная смола с пластификатором и наполнителем
отвердитель

Рисунок 1 – Двухкомпонентный клей

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

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

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

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

Инструкция для клея "холодная сварка":

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

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

Рисунок 2 – Срез двухслойного бруска

Инструкция для замазки "холодная сварка":

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

Все что нужно знать про клей поксипол, чтобы обойтись без сварки

Что такое поксипол — разбираем в этой статье. Поксипол соединяет разные металлы. Если нет крепежа или сварочного аппарата, он выручает, создавая крепкий шов.

Холодная сварка Poxipol

Поксипол клей, состоящий из двух компонентов:

Основой является эпоксидная смола, цвет обычно прозрачен, но возможны серо-бурый, белый варианты. Эпоксидная смола является соединением кислорода и углерода с одинарными связями. Кроме эпоксидки, в состав входит также реологический модификатор и наполнитель.

Модификатор способствует продлению сроков эксплуатации материала. Кроме того, он увеличивает сопротивление усадке, что помогает избежать повторного нанесения состава.

В отвердительном компоненте присутствуют третичный амин, наполнитель и меркаптановая смола. Меркаптановая смола является отвердителем. Реагируя с экопсидными смолами, подключая третичный амин, она образует свойства, характерные для клея.

В результате интеграции смолы и модификатора состав становится влагоустойчивым, эластичным, прочным. Ничего похожего среди клеящих составов просто нет. Пониженная вязкость создаёт свойство заполнять имеющееся пространство. Поэтому он может частично поглощаться пористыми материалами.

Характеристика продукта

Клей Поксипол, благодаря своему составу, способен крепко соединить любые поверхности, включая пластиковые и металлические. Крепость соединения объясняется тем, что сшивка происходит на уровне молекул.

Название произошло по причине схожести клеечного шва со сварочным. И по прочности он действительно не уступает процессу сварки. Но источника нагрева нет, поэтому нет и характерного для сварки изменения свойств металлов, влекущего за собой потерю прочностных характеристик. При этом клей Поксипол безопасен в применении, так как состав без растворителей, обладает сцепляющими свойствами.

Меркаптановые группы в конечной цепи клеевой структуры обеспечивают прочное сцепление, поэтому отпадает необходимость в нагреве. Шов становится прочным. Для убыстрения высыхания применяются ангидриды или полиамины.

Устойчивость клея к погодным условиям обуславливает его частое применение в условиях открытой атмосферы. Но в то же время клей сохраняет свои качества в масляной среде и жидкостях. Шов остаётся прочным.

устойчив к воздействию воды, масляных веществ, кислотам, включая серную и соляную;
очень прочен даже на небольших слоях нанесения;
эластичен, что продляет срок действия обработанных им поверхностей.

В каких формах выпускается

Покспиол двухкомпонентный, поэтому выпускается в двух тюбах, содержимое которых перемешивают. Фасовочные ёмкости — 7 и 35 мл, общий вес упаковки 14 и 70 г. Лопатка и пластина в комплекте делают процесс нанесения комфортным. Оба компонента пакуются в одну коробку с торговым наименованием. Клей устойчив к деформациям и сжатиям.

Обычный

Синяя коробка с поксиполом наполнена веществом, напоминающим пластилин. Цвет — буро-серый или белый, встречается также металлическая модификация. Цвет не влияет на свойства товара. Такой вариант предназначен для починки металлических изделий. Используется также для заделки щелей, отверстий по причине большей проникаемости в поры.

Прозрачный

Этот вариант упакован в красный тюбик и наполнен более жидким составом, напоминающим пасту. Таким поксиполом можно обрабатывать токосодержащие поверхности — диэлектрика в составе препятствует поражениям.

Преимущества и недостатки

У клея — большая история продаж, Poxipol — старожил как в России, так и в мире.

Из плюсов можно отметить:

Применимость к самым разным материалам. Это касается и поверхностей с одной структурой, и совершенно разных, металлические, пластиковые, деревянные, стеклянные — он клеит всё. Но больше всего его используют с металлом. Сходство со швом от сварки определило его название.
Использование в быстрых ремонтных работах. В практике сантехников имеется множество случаев, когда им заклеивались протекающие краны, и они даже работали несколько лет. Не забывайте только отключить воду, высушить поверхности, обезжирить.
Удобство использования. Без спецсредств его может использовать любой неподготовленный человек. Недорогая стоимость и экономичность расхода дополняют эту доступность.
Возможность нанесения на ранее нанесённый слой, необходимость снятия неудачного нанесения отпадает.
Красота в обзоре. Бесцветность и оттенки цветов в различных вариантах даёт возможность обработки.
Возможность использовать на горизонтальных и вертикальных плоскостях. Он не растекается, в отличие от других средств.
Безвредность. Без неприятного запаха, не портящий кожу рук, он широко используется во внутренних и внешних работах.

Минусов немного, среди них:

Неприменимость при высоких температурах — поверхность не должна нагреваться больше, чем 120 градусов по Цельсию.
Трудность сохранения — после засыхания, которое наступает достаточно быстро, клей становится бесполезным. Поэтому старайтесь использовать состав сразу.
Сложность применения в условиях вибрирующих поверхностей. Это связано с низкой сопротивляемостью разрывам.
Как и большинство клеев, он требует подготовки поверхностей. Делается это традиционным способом — зачистка, сушка, обезжиривание.

Область применения

Поксиполом можно склеить такие материалы, как:

пластик;
металл;
керамику;
бетон;
дерево;
резину;
стекло.

Склеивание других материалов возможно, но сцепляемость может быть низкая.

Несмотря на полную безопасность, не рекомендуется для склеивания пищевых материалов и контактирующих с пищей — например, тарелок, ложек, вилок, чашек. То, что будет в дальнейшем контактировать с водой, клеить можно.

Поэтому его используют в ремонте баков топлива, кораблей, лодок, катеров, автомобилей. Незаменим он и в домашнем ремонте — мебель, двери, окна легко поддаются склеиванию. Мелкие поры в материалах с большой гладкостью поглощаются клеевым составом благодаря содержанию эпоксидной смолы.

Керамическая посуда допускает склеивание, но только если не применяется для еды. Металлические поверхности могут склеиваться при отсутствии ржавчины. То, что крепится к бетону (лепнина, домашний интерьер), возможно склеивать данным составом. Соединение клеем стекла будет прочным, даже если куски имеют разную конфигурацию.

Инструкция по применению

Для холодной сварки Poxipol существует полная инструкция к применению, рассмотрим её краткий вариант.

В ней упоминаются следующие характеристики:

прочность соединения в 993 Ньютонов;
напряжение места среза в 2,2 мегапаскаля;
средняя степень фиксации на разрыв (применять без вибрации);
высокая скорость затвердевания (не более одного часа);
низкий расход материала;
средняя стойкость к кислотному воздействию.

Как уже говорилось, обрабатываемые поверхности следует подвергнуть очистке, ликвидировав пылевые, грязевые и жирные наслоения. Используется мыльный раствор, спиртовой состав. Можно использовать также ацетон.

Далее нужно дождаться, когда поверхность станет сухой. Металл обрабатывается наждачкой. Соединение от этого становится прочным. Замешивают клей так: из первого тюба выдавливают необходимое количество материала, добавляют отвердитель из второго в том же объёме. Комплектной лопаткой тщательно перемешивают смесь, пока она не приобретёт однородность.

Если Вам требуется резработать сварочную документацию,👉 технологические карты на сварку 👈, резку и контроль обращайтесь к нам.

Способ приготовления

Поксиполом нельзя пользоваться без предварительном подготовки, так как он содержит два компонента. Но процесс подготовки не является сложным, поэтому с ним справится любой мало-мальски вникнувший в технологию человек. Смешивая содержимое коробок, нужно просто соблюдать равную пропорцию и добиться однородности состава.

В случае, если отсутствует комплектная лопаточка, можно воспользоваться любым другим предметом, который можно использовать для перемешивания. Также необязательно использовать идущую в комплекте ёмкость, заменив собственной.

Они прилагаются исключительно для вашего удобства и не имеют какой-то особой уникальности. Но оба предмета перед употреблением должны быть чисты и лишены контакта с химвеществами.

Впрочем, предметы из комплекта не притягивают к себе клей, потому что изготовлены из особого состава. Собственные предметы, скорее всего, придётся выбросить после клеящего процесса.

Нельзя допускать застаивания клея, он действует в течение пяти-шести минут. После затвердения в результате химреакции его ценные свойства будут потеряны.

Как происходит процесс склеивания

Перемешивая поксипол, нужно ориентироваться на временной интервал в десять минут. Клей наносят только на одну поверхность, чтобы избежать излишнего расхода. Если перед тем, как пользоваться клеем поксиполом, выявится большой объём работ, можно использовать для нанесения шпатель.

Поверхности после соединения следует удерживать не менее двух, а лучше трёх минут. Затем можно изменить их положение, клей продолжит своё действие.

Для придания шву большей устойчивости к механическим воздействиям и вибрациям, в состав добавляют небольшое количество металлостружки.

Длительность высыхания

Сколько сохнет клей поксипол, зависит от того, как используются в дальнейшем склеенные поверхности. По времени он проходит три стадии изменения:

в течение двух-трёх минут он сохраняет свойства, даже если произошёл сдвиг поверхностей;
через десять минут происходит схватываемость, повреждение склейки чревато потерей прочности соединения;
сутки — и клей полностью высох.

Но в случае, если поверхность будет обрабатываться, на ней будет что-то крепиться, то есть её будут активно использовать, рекомендуется выдержать вторые сутки.

Время застывания состава не зависит от материала, на котором он применяется, оно одинаково для всех.

Техника безопасности

После окончания работ руки моются с мылом. Для исключения контакта с кожей его наносят в перчатках, глаза защищают очками, используют защитную маску или респиратор.

Первые десять минут состав можно удалить с кожи, так как он еще не застыл. Несмотря на относительную безопасность, клей может нанести вред здоровью — вызвать раздражение или аллергическую реакцию. Поэтому работы проводятся в хорошо проветриваемом помещении.

Если клей попал на кожу, без промедления занимаются обработкой места поражения абразивной губкой, а также производят тщательное промывание водой с мылом, пока следы вещества полностью не будут ликвидированы.

Если средство попало в глаза, срочно обращаются к врачу, а до этого осуществляют промывание. Также поступают и в случае, если клей проглочен.

Клеевой состав не используется для обработки газового оборудования. В течение десяти минут после окончания работ запрещается контактировать с обработанными поверхностями.

Средство берегут от детей и животных, хранят в закрытом виде. После засыхания клей безопасен, но шов не должен контактировать с едой, водой для питья и аквариумов.

В инструкции по применению говорится, что поксипол лучше приобрести заранее в необходимом количестве. В среднем на один квадратный метр расходуется 225 г из тюбика.

Для каких поверхностей подходит

Фото вещей, склеенных поксиполом, можно встретить в самых разных местах, потому что его применяют для склейки пластиковых, металлических, бетонных, керамических, деревянных, гипсовых, резиновых, стеклянных поверхностей.

Обычно толщина слоя при нанесении — 6 мм.

Для чего применяется чаще всего

Двухкомпонентный клей Поксипол является холодной сваркой, но его нередко используют для починки средств связи, на транспортных объектах и в быту. Широчайшая сфера использования определяется возможностью наносить на любые поверхности, нетоксичностью, крепкостью соединений после застывания.

Кроме того, предметы после склеивания выглядят эстетично и даже стильно. При этом им не приклеивают тефлоновые, полипропиленовые и полиэтиленовые предметы.

Ремонт водопроводов

Холодная сварка устойчива к воде, поэтому Поксипол успешно применяют для ремонта и склеивания:

трубопроводов воды и водостоков;
каналов слива;
шлангов, кранов в раковине, душевой, ванне;
водяных баков;
унитазов, раковин, душевых кабин, ванн и других сантехнических изделий.

Долговечность склеенных изделий обуславливает популярность применения в сфере сантехники. Они выдерживают высокую влажность и температурные перепады, характерные для мест применения сантехнических изделий. Именно из-за применения в этой сфере его называют холодной сваркой.

Часто клей используется, чтобы зафиксировать крючки, ручки, держатели инструментов. Он поможет восстановить отвалившуюся плитку из керамики, зеркало или стекло. Соединение металлических трещин в цистернах и трубах также по силам составу. Повреждения в поверхностях бассейнов, бетонного пола, угловые части обрабатывают клеевым средством.

Склеивание частей авто

Транспортные средства нередко подвергаются ремонту, в нём используют клей Poxipol.

Места, подверженные склеиванию:

повреждения бака с бензином;
кузовные части грузовиков;
швы и стыки;
радиаторы, в том числе алюминиевые.

Кроме автотранспортных работ, клей используется и на плавсредствах — ведь он не боится воды. Катера, яхты, катамараны, лодки успешно ремонтируются с применением состава. Полное высыхание происходит в течение суток, расход в среднем 225 г на «квадрат».

Реставрационные работы разной сложности

Обладая прозрачностью, состав позволяет скрывать своё присутствие на месте склейки. При этом он сохраняет форму мест нанесения. Этим объясняется его применение на стекле, керамических и гипсовых предметах. Потому и уместно его использование в сложных и простых работах реставраторов. Им склеивают:

деревянные и мраморные предметы мебели старого производства;
декоративную посуду;
предметы интерьера — статуэтки, подсвечники;
поделки из дерева;
предметы из стекла, зеркальные;
таблички;
памятники.

Клей помогает вернуть прежний вид предметам с повреждениями в резьбе, мозаичные изделия, это по достоинству ценится специалистами по реставрации.

Восстановление бытовых предметов

Двухкомпонентный клей Поксипол — широко применяемый в восстановлении разных предметов быта.

деревянная, металлическая, пластиковая мебель;
сантехнические и технические изделия;
декоративная (но не столовая) посуда;
рукоятки ножей, вилок, половников;
полочно-шкафные соединения;
дверные и мебельные рукоятки;
ручки дверей и мебели;
столовые и стульные ножки;
рейки, перекладины;
черенки инструментов для дачно-садовых работ;
элементы крепежа и направляющие;
кронштейны;
крючки, держатели;
зеркала;
предметы для украшения интерьера.

Возможность применять клей с различными материалами делает его незаменимым в восстановлении большинства предметов быта. При этом у него небольшая цена.

Ремонт кузова и алюминиевых радиаторов автомобилей мотоциклов

Клей используется в ремонтных работах на автокомпонентах. Таковыми являются:

небольшие повреждения кузовной части;
отвалившиеся фрагменты автодеталей.

Аналоги состава просто отсутствуют. Клей используется в том числе и для алюминия, и для другого металла. При этом не забудьте удалить грязеобразования, моторное масло, ржавчину. Только после этого можно начинать склеивание.

Восстановление корпуса лодки

К сожалению, быстро отремонтировать лодку с помощью эпоксидного клея Покспиола не получится. Тем более, если нужно заделать дырку в резине. Отверстие не будет герметично заделано. Но если удастся найти такой же материал, что и в месте повреждения, то его можно аккуратно приклеить.

Лодка — не единственное плавсредство, которое можно клеить составом. Применяется он и в восстановлении кораблей, танкеров, катеров, яхт, катамаранов.

Температура эксплуатации клея широка — смесь может выдерживать и 120 градусов по Цельсию, устойчива в морозных условиях, но при нанесении рекомендуется диапазон 17-23 градусов, допускается отклонение в пределах десяти градусов.

Ремонт садовой мебели, скульптур, памятников

Клеевая основа имеет свойство соединять и удерживать различные материалы. Благодаря эпоксидной смоле в составе он устойчив к воздействию ультрафиолета, низких температур и их перепадов. Поэтому им удобно склеивать предметы садовой мебели, скульптуры и памятники, постоянно находящиеся на открытом воздухе.

Один из примеров — надёжное прикрепление составом столешницы к ножкам при ремонте стола. Фиксируя предметы большой тяжести (камни, плиты), состав прекрасно дополняет другие клеящие средства. Технические характеристики позволяют ему это.

Восстановление резьбы на разных предметах

Холодную сварку Поксипол после того, как она затвердеет, разрешается обрабатывать шкуркой и другими способами. Таким образом, после нанесения на места бывшей резьбы она засыхает, и можно нарезать по новой. В том числе используется состав и для ремонта пластика, но здесь отзывы потребителей разнятся. Одни считают, что нагрев губителен для предметов после склейки, другие уверяют, что данный показатель характерен для любых составов, и у Поксипола есть преимущество.

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:

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

Содержание

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.

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.
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/мм 2
медных деталей: 650-800 кг/мм 2
для разнородных металлов, например, алюминий – медь: 500-650 кг/мм 2

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

Зависимость деформации от свойств

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

Величина вылета стержня составляет:

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

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

Предварительные исследования свариваемости показывают следующие результаты:

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

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

Условия получения надежного сварного соединения

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

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

Виды холодной сварки

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

1 – пуансон; 2 – свариваемые детали; Р – усилие сжатия

1 – пуансоны; 2 – свариваемые детали; Р – усилие сжатия

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.

Читайте также: