Отличительные особенности холодной сварки

Обновлено: 05.10.2024

Во многих случаях при ремонте как металлических деталей, так и конструкций, изготовленных из неметаллических материалов, используется холодная сварка.

Что собой представляет холодная сварка

Под термином «холодная сварка» понимают два процесса:

Воздействие на холодные металлические детали с помощью давления. В результате этого возникает пластическая деформация металлов в области сжатия и их соединение.
Соединение деталей с использованием специального затвердевающего состава.

Наибольшее распространение как на производстве, так и в быту получил второй тип холодной сварки. Далее будет рассматриваться именно такой вид соединения.

Фактически средство «холодная сварка» представляет собой клеящее вещество – эпоксидный клей, в который для улучшения его характеристик включены различные добавки.

При смешивании смолы с отвердителем происходит ее полимеризация и отвердевание. В результате образуется прочное соединение с хорошими характеристиками.

Состав

Состав холодной сварки в зависимости от ее назначения и производителя может меняться. Часто этот состав является технологической тайной и держится в секрете. В зависимости от входящих в состав средства компонентов меняются механические характеристики, время застывания, рабочая температура и область применения сварки.

В любом случае основными составляющими являются:

Эпоксидная смола является основой, на которой образуется клейкое вещество. Отвердители предназначены для того, чтобы ускорить процесс полимеризации и застывания клея.

Наполнители представляют собой порошки из различных металлов или минералов. Благодаря таким составляющим, улучшаются свойства сварки в части прочности и теплопроводности. Они же способствуют лучшей приспособляемости сварки при ее специальном применении.

Пластификатор делает холодную сварку более пластичной и улучшает ее свойства по сопротивляемости ударам или другим механическим воздействиям.

В зависимости от консистенции ХС может иметь вид жидкости или мягкого бруска (типа пластилина).

Выбор того или иного вида сварки зависит от места его применения. Например, для восстановления резьбы, а также при необходимости металлического или тканевого армирования шва используется жидкая сварка. Во многих других случаях предпочтительней является сварка в виде мягкого бруска.

В жидком виде

Набор холодной сварки в жидком виде обычно состоит из двух тюбиков – в одном из них находится раствор эпоксидной смолы с наполнителями, а в другой – отвердитель. Перед применением из каждого шприца или тюбика выдавливается по равному количеству смолы и отвердителя, которое затем тщательно перемешивается. Полученный раствор наносится на склеиваемые детали.

Пластилинообразная (в виде бруска)

Пластилинообразная холодная сварка обычно имеет вид двухслойного бруска или цилиндра. Цилиндр состоит из двух слоев. Верхний слой (оболочка) бывает обычно более темного цвета и состоит из эпоксидной смолы. Внутренняя сердцевина – это отвердитель. В состав сердцевины входит также металлическая пыль, которая армирует состав и повышает его сопротивление температурным и механическим воздействиям.

Перед применением от бруска отрезается необходимый кусок двухслойной пасты, который затем тщательно разминается и наносится на нужное место.

Время, когда состав сохраняет пластичность, довольно мало. Поэтому операцию по склеиванию надо проводить быстро.

По назначению

По назначению составы холодной сварки бывают:

Составы первого вида могут быть предназначены для склеивания конкретных материалов:

Универсальная сварка имеет состав, который годится для работы с любым материалом. Однако качество универсальной сварки уступает качеству сварки, предназначенной именно для данного материала.

Холодная сварка для металла широко используется в промышленности и в быту. На бытовом уровне такой клей применяют для ремонта сантехники, батарей отопления, автомобилей.

Примерная стоимость холодной сварки для металла на Яндекс.маркет

Для ремонта сантехники существует специальная подгруппа холодной сварки, которая не реагирует на наличие влаги. После затвердевания состав почти не реагирует на нагрев.

С помощью холодной сварки автомобилист может срочно отремонтировать радиатор или головку блока цилиндров, чтобы можно было добраться до мастерской. Такой ремонт обычно носит временный характер, так как средство не может долго выдерживать механические нагрузки и вибрацию.

При ремонте металлических изделий необходимо учитывать вид материала, из которого изготовлена данная конструкция, и подбирать соответствующую марку сварки. В зависимости от типа материала, на который рассчитана марка сварки, в нее добавляется соответствующий наполнитель. Например, для сварки стали в качестве наполнителя используется железный порошок, а для сварки алюминия – пудра из алюминия.

Холодная сварка для пластика не так популярна, как сварка для металла. Однако она также часто используется, например, для ремонта полиэтиленовых труб.

Примерная стоимость холодной сварки для пластика на Яндекс.маркет

При ремонте полов иногда используется сварка для линолеума. Ее использование позволяет быстро прикрепить линолеум к полу. По качеству такой ремонт значительно превосходит использование двустороннего скотча или жидкого клея.

Примерная стоимость холодной сварки для линолеума на Яндекс.маркет

Сварка для бетона позволяет закрепить деталь на бетонной стене без сверления. Но бетон имеет большую гигроскопичность, что иногда препятствует созданию хорошего крепления.

Примерная стоимость холодной сварки для бетона на Яндекс.маркет

Чаще такая сварка используется для соединения осколков при восстановлении поврежденных памятников или статуй из бетона.

Области применения

Холодная сварка используется в различных областях промышленности и домашнего хозяйства. В зависимости от марки она может быть использована для соединения:

металлических деталей. Например, стали или алюминия;
неметаллических и металлических деталей;
деталей, работающих при повышенных температурах (термостойкие марки);
сантехнических изделий;
изделий из мрамора, фарфора, кафеля.

С ее помощью можно отремонтировать автомобиль, сантехнику, трубопровод, батарею отопления.

С помощью средства можно не только склеить детали, но и заделать отверстие в металлической трубе, сколы, трещины и даже восстановить резьбу.

Специализированные средства позволяют производить ремонт деталей из пластика, бетона.

Для работы в условиях повышенных температур выпускаются специальные составы термостойкой холодной сварки. Благодаря вводу в состав сварки различных добавок, рабочая температура сварки может достигать + 900 °С и даже +1316 °С. Такие сварки, например, можно использовать при ремонте глушителей, выхлопных систем или двигателей автомобиля.

В домашнем хозяйстве это средство может быть также использовано для ремонта мебели, предметов интерьера и домашней утвари.

Особенности и преимущества

Широкое распространение холодной сварки связано с наличием у этого средства ряда достоинств. К ним относятся:

наличие на рынке большого количества средств как универсальных, так и специализированных;
возможность соединения деталей из разнородных материалов;
возможность обработки изделий с помощью средств холодной сварки без демонтажа конструкции;
при использовании сварки не требуется дополнительной аппаратуры и обученного персонала;
применение не требует термического воздействия на детали и не меняет их физических свойств;
небольшая цена.

К недостаткам такого вида сварки необходимо отнести:

невысокая прочность на разрыв, что не позволяет использовать средство в капитальных работах;
разнородность материала в основной и восстановленной части конструкции;
неэстетичный вид шва, требующий последующей обработки.

Особенностью использования средства является то, что после соединения эпоксидной смолы с отвердителем состав быстро затвердевает. Первичное отвердение происходит через 5-7 минут. В течение этого времени необходимо произвести нанесение смеси на детали и сжать их.

В состав средств входят токсичные эпоксидные и аминовые смолы. Поэтому при использовании составов такой сварки необходимо учитывать следующие обстоятельства:

Нельзя использовать средства для ремонта кухонной посуды, предназначенной для приготовления или хранения пищи.
Хранить сварку в местах, недоступных для детей.
При работе использовать резиновые перчатки.
При попадании крошек или раствора на кожу промыть место попадания водой с мылом или спиртом.
При попадании смеси в глаз промыть его теплой водой и обратиться за медицинской помощью.
Работы со сваркой желательно производить в помещении, оборудованном вентиляцией.

Как пользоваться

Для получения прочного соединения с помощью холодной сварки необходимо выполнять основные правила использования этого средства. Точная инструкция по применению обычно прилагается к купленному средству. Обобщенный алгоритм соединения двух металлических деталей такой:

Поверхности деталей очистить от грязи, ржавчины и окалины.
Чистые поверхности обезжирить.
Надеть на руки резиновые перчатки.
Развернуть обертку и отрезать кусок бруска (стержня).
Смочить пальцы водой и тщательно размять двухслойный кусок смеси.
Полученную массу нанести на соединяемые поверхности и сжать их.
Выдержать фиксацию в течение 15-20 минут.
Полное затвердевание наступает за время от 1 часа до 24 часов.
После полного затвердевания шов обработать наждачной шкуркой и при необходимости покрасить краской.

Производители

На российском рынке имеется большое количество средств как российского производства, так и импортных. Цены на импортные средства обычно в несколько раз превышают цены на отечественные. В таблице приведены некоторые распространенные бренды, указанные на Яндекс.Маркет.

Холодная сварка

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.

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

Преимущества и недостатки холодной сварки

Как и любой другой способ сварки, холодная сварка имеет свои преимущества и недостатки.

Преимущества холодной сварки

Холодная сварка металлов обладает рядом преимуществ, которые заметно отличают ее от всех остальных видов сварки.

Наиболее важным и отличительным преимуществом холодной сварки является отсутствие нагрева соединяемых металлов, что позволяет:

Холодная сварка невозможна без качественно подготовленной поверхности

В соответствии с главной особенностью холодной сварки со свариваемых поверхностей в первую очередь необходимо удалить органические пленки.

Применяют следующие способы подготовки поверхностей:

Холодная сварка - один из видов сварки в твердой фазе со значительной объемной статической деформацией без применения нагрева. Сварка осуществляется на воздухе при комнатной температуре, которая для большинства металлов ниже температуры рекристаллизации. При холодной сварке соединения металлов происходит в твердом состоянии вследствие образования металлических связей на чистых свариваемых поверхностях при их совместном пластическом деформировании.

Холодная газовая сварка чугуна

Холодная газовая сварка чугуна используется если при нагревании и охлаждении детали свободно сжимаются и расширяются, не вызывая больших остаточных напряжений, в этом случае мощность пламени горелки должна быть максимально возможной. Технологический процесс газовой сварки без предварительного нагрева почти аналогичен процессу горячей газовой сварки, однако имеет и свои особенности.

Где применяется холодная сварка?

Наиболее широко холодная сварка применяется в электротехнике. С ее помощью успешно заменяют медь алюминием в качестве токопроводящего материала с обеспечением надежных контактных соединений. Холодная сварка обеспечивает безотходное изготовление обмоток электрических машин и трансформаторов. Холодной сваркой можно создавать новые конструкции электротехнических изделий, масса которых значительно меньше аналогов (охладители полупроводниковых приборов, силовые конденсаторы, распределительные устройства).

Холодная стыковая сварка

Холодная стыковая сварка - это способ соединения расположенных соосно и закрепленных с вылетом в специальных зажимах деталей посредством деформации (осадки) их свободных концов под действием приложенного осевого усилия с образованием прочного сварного стыка.

Точечная холодная сварка

Точечная холодная сварка применяется для соединения внахлестку листовых материалов. Сварной шов (сварная точка) получается в результате вдавливания пуансонов в заготовки. Соединение образуется в результате значительной деформации металла, поэтому оно упрочнено по отношению к основному металлу деталей.

Холодная шовная сварка

Холодная шовная сварка - способ соединения деталей посредством вдавливания рабочих выступов вращающихся роликов или же пуансонов с кольцевыми рабочими выступами (подобных пуансонам для холодной точечной сварки) на глубину, при которой вследствие деформации образуется линейный или кольцевой сварной шов.

сваривать термически разупрочняемые металлы без снижения механических свойств металла вблизи зоны сварного шва;
сваривать электрические провода, имеющие изоляционные покрытия, либо без удаления последних (в случае эмалированных покрытий), либо при удалении на небольшом участке длины провода (в других случаях);
вести процесс сварки в огне- и взрывоопасных средах;
герметизировать корпуса приборов, банки, контейнеры, ампулы и другие емкости, нагрев которых недопустим.

Другими достоинствами холодной сварки являются малая энергоемкость процесса, гигиеничность, высокая производительность, простота процесса и оборудования, возможность механизации и автоматизации процесса.

Оборудование для холодной сварки значительно проще в эксплуатации любых машин и установок для дуговой, контактной, электронно-лучевой, плазменной, лазерной и других видов сварки.

Как показал многолетний опыт внедрения холодной сварки, ее успешно осуществляют операторы - сварщики невысокой квалификации. По сравнению со всеми остальными видами сварки, а также пайкой холодная сварка наиболее экономичная. При ее осуществлении отсутствуют газовые выделения, брызги расплавленного металла, световое излучение, шум. Качество сварки не зависит от скорости приложения внешнего усилия, поэтому процесс можно вести быстро. Это открывает возможности создания высокопроизводительного оборудования. Основные параметры холодной сварки легко программируются, что позволяет создавать машины - полуавтоматы и автоматы, пригодные для работы в автоматических линиях. Прочность зоны сварного соединения увеличивается за счет наклепа металла в процессе пластической деформации. Например, при стыковой сварке прочность доброкачественно сваренного стыка при растяжении всегда выше прочности основного металла.

Переходное электрическое сопротивление в соединении практически отсутствует, что обеспечивает стойкость и надежность контакта между сваренными металлами.

При холодной сварке надежно соединяют разноименные металлы, например алюминий с медью, без образования в стыке хрупкой интерметаллидной прослойки, присущей соединениям этих металлов, полученных сваркой с нагревом. Замена одних деталей, подлежащих холодной сварке, другими требует, как правило, переналадки оборудования и замены оснастки.

В связи с указанными особенностями холодную сварку наиболее рационально применять в крупносерийном или массовом производстве однотипных деталей.

Недостатки холодной сварки

Основным недостатком холодной сварки является большая вынужденная деформация свариваемых деталей, достигающая для пластичных материалов 60-70 %.

В условиях холодной сварки металл сварного соединения деформационно упрочнен, а вынужденная пластическая деформация в зависимости от подготовки поверхностей находится в пределах 50-80 %. Для снижения вынужденной деформации при холодной сварке используют несколько приемов:

повышают класс точности сопрягаемых поверхностей и чистоту обработки вплоть до полировки;
применяют предварительный подогрев деталей до 300°С или нагрев сжимающих пуансонов до 400°С;
повышают интенсивность сжатия вплоть до ударной нагрузки;
применяют схемы предварительного обжатия детали вокруг силового пуансона что позволяет довести вынужденную деформацию до 10 %;
применяют промежуточные пластичные прослойки толщиной 2-5 мм, что позволяет сваривать непластичные материалы стыковой сваркой;
производят сварку в вакууме.

Также к недостаткам холодной сварки стоит отнести ограничение в форме и размерах деталей, небольшой диапазон свариваемых металлов, малая универсальность оборудования.

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.

Как пользоваться холодной сваркой? Разновидности составов, особенности и типичные ошибки при применении

Холодная сварка – специальный состав, предназначенный для мелкого и среднего ремонта различных деталей: заделки трещин, отверстий, восстановления утраченных элементов изделия. По существу это густой клей, который, благодаря подбору компонентов, надёжно прикрепляется к основной поверхности и после затвердевания способен выдерживать определённые нагрузки.

Разновидности по типу материала, с которым допускается работа:

Два вида холодной сварки по составу:

двухкомпонентная в едином стержне – сварка и отвердитель представляют собой одну колбаску;
двухкомпонентная в отдельных тюбиках – для создания рабочей смеси придётся смешивать их содержимое в отдельной ёмкости.

Чтобы убедиться, что данный тюбик подходит для конкретных работ, следует ознакомиться с документацией производителя.

Что можно заклеить холодной сваркой (примеры):

небольшие трещины в блоке цилиндров автомобиля – при условии, что повреждённый фрагмент запчасти не испытывает серьёзных нагрузок;
радиаторы – алюминиевые и медные, если есть достаточный доступ к отверстию;
чугунные и стальные канализационные стояки и трубопроводы – холодная сварка не выдержит сильного давления воды, но небольшому напору может противостоять;
восстановить резьбу – если нити частично сохранились. Иначе холодной сварке не за что будет зацепиться;
восстановление пластиковых деталей – рекомендуется в тех случаях, когда невозможно использовать клеевой пистолет;
восстановить отколотые фрагменты бетонных конструкций – отремонтированный участок не выдержит сильных механических воздействий.

Важно понимать, что холодная сварка не может считаться надёжным составом и по возможности следует заменить дефектную деталь на новую.

Отличия холодной сварки от клея

Жидкие клеящие составы не позволяют формировать объёмные поверхности из-за текучести, поэтому холодная сварка удобна для заполнения крупных трещин и отверстий. Она также способна выдерживать нагрев до определённых температур, что указано в инструкции от производителя, максимальное значение – 260 градусов.

Минусом считается низкая эластичность холодной сварки в отличие от большинства клеевых составов. Из-за этого соединение, работающее под вибрационной нагрузкой, может со временем разрушаться.

Поэтому ответственные соединения восстанавливать не рекомендуется – это может привести к более серьёзным поломкам.

Материалы и инструменты

Что потребуется для работы:

Если требуется разделать кромки стальной или чугунной заготовки, то может понадобиться болгарка с отрезным кругом, напильники, дрель с насадками – для работы с отверстиями.

При необходимости восстановления утраченного фрагмента детали (например, отколотого кончика плиты) нужно приготовить набор шпателей: с их помощью будет проще придать ремонтному составу прямоугольные формы.

Последовательность действий

Первый этап: подготовительный. Деталь с дефектом нужно очистить от грязи и ржавчины, обработать наждачной бумагой до появления крупных рисок. Это улучшит сцепляемость поверхности с холодной сваркой.

Второй этап: обезжиривание. Обработку нужно проводить непосредственно перед началом восстановления. В качестве раствора используют ацетон, бензин, уайт-спирит. Деревянные поверхности можно протереть спиртом. Цель – удаление мелких частиц основного материала, пыли и жира, которые могут ухудшить сцепление поверхности с холодной сваркой.

Третий этап: подготовка ремонтного состава. От двухкомпонентной колбаски нужно отрезать фрагмент, которого хватит для заполнения дефектного участка. Холодную сварку разминают руками до получения однородного куска. Отвердитель должен полностью перемешаться с основным составом.

Четвёртый этап: восстановление. Готовая к работе холодная сварка затвердеет примерно через 5-7 минут, поэтому нужно как можно быстрее нанести её на ремонтируемый участок и разгладить пальцами, добиваясь плотной усадки в трещину или отверстие. Если нужно, выровнять плоскости шпателями, стараясь придать поверхности требуемые формы.

Совет: процесс пойдёт скорее, если заранее подогреть деталь при помощи строительного фена. При этом нужно понимать: холодная сварка затвердеет намного быстрее.

Особенность использования двухкомпонентной сварки в отдельных тюбиках заключается в сложности получения качественного состава. Дозирование придётся проводить на глаз.

Примерная стоимость холодной сварки на Яндекс.маркет

Время полного затвердевания зависит от марки состава. Информация должна быть на упаковке.

Типичные ошибки при работе

Основной ошибкой можно считать применение в тех случаях, когда использование нецелесообразно или опасно.

Пример: при ремонте автомобильного двигателя мастера заделали трещину на одном из агрегатов при помощи холодной сварки. Узел испытывал сильные вибрационные нагрузки. После сборки мотора (через некоторое время) отремонтированное соединение разрушилось и повредило соседние элементы.

Ошибки, допущенные при подготовке поверхности, также могут привести к разрушению восстановленной детали. Важно тщательно зачищать плоскости.

Если проводится ручное смешивание отвердителя и основного состава, то нужно стараться выдерживать пропорции, указанные в документации.

При нарушении рекомендаций производителя холодная сварка будет либо слишком быстро затвердевать, либо полностью не застынет и соединение отвалится.

Полезные рекомендации от опытных мастеров

Если дефект, который нужно заделать, приблизительно круглой формы и важно обеспечить герметичность, то при помощи дрели нужно рассверлить его как можно ровнее, подобрать подходящий болт, на резьбу нанести холодную сварку и закрутить его так, чтобы нити резьбы хотя бы частично врезались в основной металл. Это поможет удерживать ремонтный состав на месте.

Во время работы лучше использовать резиновые перчатки, иначе холодная сварка может прилипнуть к пальцам.

Если приходится действовать голыми руками, то следует в конце протереть их растворителем, а потом вымыть тёплой водой с мылом.

Латунные, бронзовые и медные трещины можно попробовать запаять электрическим паяльником (мощностью 80-100 Вт) оловянным припоем, а сверху положить холодную сварку.

Есть ли альтернатива холодной сварке

Холодную сварку в ряде случаев можно заменить другими составами или применять их совместно.

Эпоксидный клей

Эпоксидный клей: его особенность в высокой текучести, он проникает даже в небольшие трещины, хорошо схватывается.

Минусы: боится нагрева и медленно сохнет – 24 часа. Если деталь не будет подвержена воздействию высоких температур, то возможно совместное применение эпоксидного клея и холодной сварки.

Примерная стоимость эпоксидного клея на Яндекс.маркет

Сварочный карандаш

Сварочный карандаш предназначен для небольшого ремонта стальных и чугунных деталей. Чтобы начать работу, нужно поджечь кончик и приложить к дефектному участку. Стальной стержень внутри карандаша будет плавиться и заполнит трещину или отверстие.

Минусы: нельзя работать, если вблизи ремонтируемого участка провода или пластиковые части.

Читайте также: