+7(499) 136 06 90

+7(495) 704-31-86

[email protected]

Cold сварка


Pressure Welding Machines Limited - Что такое холодная стыковая сварка?

Для получения анимированного изображения процесса нажмите сюда

Холодная стыковая сварка – это вид сварки в твердой фазе, являющейся уникальной, поскольку осуществляется при температуре окружающей среды. (Прочие формы сварки в твердой фазе осуществляются при повышенных температурах, однако, не смотря на то что температура высокая, металл не подвергается плавке, скорее становится вязким.)

Еще в 3 000 году до н.э. египтяне изготавливали железные изделия, проковывая губчатый металл с целью соединения друг с другом разогретых докрасна частей. В течение многих веков кузнецы изготавливали сварное железо также методом перековки. Такой тип сварки всегда осуществлялся при высоких температурах.

Первый известный пример сварки ковкой при температуре окружающей среды в Британии (то есть пример настоящей холодной сварки) относится к позднему Бронзовому веку, примерно 700 г. до н.э. Материалом, применяемым в данном процессе, было золото: при раскопках были найдены золотые ларцы, сделанные этим методом.

Открытие стыковой холодной сварки

Первое научное наблюдение холодной стыковой сварки было осуществлено в 1724 году преподобным Джоном Теофилом Дезагюлье. Он продемонстрировал этот феномен Королевскому обществу и затем опубликовал подробности в научных журналах того времени. Преподобный Дезагюлье обнаружил, что если взять два свинцовых шарика, около 25 мм в диаметре каждый, сжать их и закрутить, то они соединятся. Прочность соединения была проверена на безмене, и хотя результаты измерения оказались изменчивыми, было получено соединение достаточно хорошего качества, иногда качество соединения равнялась прочности самого материала.

Так получилось, что после открытия преподобного Дезагюлье в 18 веке, данная технология получила очень малое развитие вплоть до Второй Мировой войны, когда стыковая сварка стала развиваться ускоренными темпами, особенно в Германии, где охлаждающие элементы для самолетов, изготавливаемые из легкого сплава, производились этим методом. Однако надо понимать, что данный вид сварки осуществлялся при повышенных температурах.

С первого взгляда может показаться, что процесс холодной стыковой сварки – практически магия. Люди, незнакомые с ней часто не желают принимать всерьез метод сварки, в котором не используются нагрев или электричество или флюс какого-либо вида для производства соединений. После демонстрации они постоянно удивленно восклицают «Как же два куска оказались соединены?»

Существовало несколько объяснений того, как в реальности осуществляется механизм холодной стыковой сварки. Например, было выдвинуто предположение, что это происходит вследствие рекристаллизации, а также энергетическая гипотеза, но большинство объяснений были либо экспериментально опровергнуты, либо была доказана их несостоятельность на теоретической основе.

Принятая в настоящий момент гипотеза заключается в том, что в основе холодной стыковой сварки лежит принцип, заставляющий атомы металлов притягиваться друг к другу за счет металлической «связи», названной так, поскольку присуща металлическим субстанциям. Связь можно описать как «облако», состоящее из свободных, отрицательно заряженных атомов, которые вследствие действия силы притяжения образуют единицу.

Образование шва

Следовательно, если две металлических поверхности приблизить друг к другу таким образом, чтобы расстояние между ними составило всего несколько ангстремов (в одном сантиметре 300 миллионов ангстремов) – то между свободными электронами и ионизированными атомами может произойти взаимодействие. Это приведет к устранению потенциального барьера, и электроны металлов могут стать общими. В свою очередь это приведет к образованию связи и, как следствие – шва.

Более простой способ объяснить этот чудесный процесс следующий: если две поверхности совмещаются друг с другом, при этом обе являются структурно чистыми и структурно плоскими на атомном уровне, происходит связь, по прочности соответствующая исходному веществу.

Раннее применение

Однако на практике связь практически невозможна при большинстве условий вследствие неравномерности поверхности, загрязнения поверхности органическими веществами и химическими пленками, такие как оксидные пленки.

С целью достижения максимальной эффективности сварки любая форма загрязнений должна быть сведена к минимуму, в то время как область контакта, то есть область сварки, должна иметь максимально возможную площадь.

На раннем этапе применения холодной стыковой сварки радиальное смещение и обсадка поверхностей осуществлялись за один шаг. У данной техники имелся ряд недостатков: необходимо было обточить свариваемые концы; обе поверхности необходимо было очищать от загрязнений; кроме того, количество материала, который вступал во взаимодействие в зажимной матрице, было таким, что изделие могло согнуться, а также случиться нарушение соосности изделий, в силу чего расплющивание металла в заданном направлении нарушается.

Принцип многократной обсадки

Затем на смену пришла система стыковой сварки, разработанная компанией GEC, основанная на принципе, известном как «принцип многократной обсадки». Когда материал помещается в матрицу, всякий раз при срабатывании аппарата, материал зажимается матрицей и подается вперед.

Таким образом, два противоположных торца изделий растягиваются и удлиняются по всей своей поверхности и прижимаются друг к другу. Оксидная пленка и прочие загрязнения поверхности выдавливаются из серединной части материала, что приводит к образованию связи. Для того чтобы обеспечить удаление всех загрязнений с поверхности рекомендуется проводить минимум четыре процедуры обсадки.

Преимущества данного типа сварки хорошо видны на практике. Перед сваркой не требуется подготовка концов проволоки или прутка, а также позиционирование двух свариваемых концов по отношению друг к другу происходит автоматически, как только материал оказывается помещённым в матрицу. Нет необходимости в установке температурного режима, который необходимо достичь; нет необходимости настраивать зазор, поскольку эта процедура автоматически осуществляется в матрице; нет необходимости в настройке давления пружин. Неправильная установка какого-либо из вышеназванных параметров на аппарате контактной сварки, приведет к образованию брака.

Подходящие металлы

Холодная стыковая сварка ограничивается цветными металлами или, в лучшем случае, мягким железом, не содержащим углерода. Холодной сварке подвергается большинство цветных металлов, в то время как медь и алюминий имеют наибольшее распространение, различные сплавы, такие как Альдрей, Triple E, константан, а также 70/30 латунь, цинк, серебро и серебряные сплавы, никель, золото и многие другие сплавы отлично свариваются при помощи аппаратов холодной стыковой сварки. Проволока с покрытием, включая медную луженую проволоку, проволоку с серебряным и никелевым покрытием может свариваться друг с другом или с проволокой из чистой меди.

Обычные методы соединения разнородных металлов, таких как медь и алюминий, в частности контактная сварка, сварка трением или газопламенная сварка приведут к быстрому разлому шва. Эта реакция при соединении меди с алюминием происходит сразу при совмещении металлов.

Причиной данной проблемы являются в большей мере образование оксидов и воздушных камер, которые сохраняются между поверхностями при проведении данных методов сварки, нежели чем разнородность между самими металлами. Однако в процессе холодной стыковой сварки оксиды и воздушные камеры выдавливаются наружу и, поскольку в процессе не применяется нагрев, происходят только те металлургические изменения, которые имеют место быть при температуре окружающей среды.

Холодная стыковая сварка представляет собой наиболее удовлетворительный способ соединения меди и алюминия без образования хрупких интерметаллических соединений. Качество сварки отличное, поскольку в результате сварки образуется кованая структура, в отличие от сварки плавлением в результате которой получается литая структура. Кроме того отсутствуют зоны, подвергнутые воздействию высокими температурами с неподходящими свойствами.

Большинство, с целью проверки прочности сварки, полагается на приборы для испытания на растяжение. В качестве альтернативы можно провести испытание на изгиб. Однако наиболее жестким испытанием качества сварки является пропускание сварного шва через значительное число фильер в волочильной машине.

Роль матриц

Матрицы играют важную роль в процессе холодной стыковой сварки. Прежде всего, они должны плотно захватывать материал и, следовательно, внутренняя полость матрицы либо вытравлены при помощи электроискрового аппарата, либо, когда матрица применяется для сварки изделий из алюминия больших габаритов, зажимные насечки наносятся на поверхность полости перед термической обработкой матрацы.

Зазор между двумя лицевыми сторонами или носиками матрицы также крайне важен. Если он будет слишком большим – то материал просто разрушиться или изогнется. Данный габаритный размер задается в процессе производства матрицы и не может быть изменен.

Наконец, существует такой параметр как смещение носиков матрицы, который заставляет сварной шов выглядывать за линию по окружности материала. Назначение данного смещения в том, чтобы разламывать грат на две половины, что делает процесс его удаления очень простым; в противном случае вокруг материала накапливается грат, по форме напоминающий плотное кольцо, который затем необходимо отдельно удалять. Носики матрицы также должны быть достаточно острыми для того, чтобы, по сути, откусить грат, расположенный вокруг сварного шва для того чтобы, опять же, упростить процедуру удаления всего грата.

Прочность и вид термообработки матрицы также являются одними из наиболее важных параметров. На заре истории холодной сварки поломка матрицы было достаточно распространенное явление, а спустя годы, когда появилась машина для сварки медного прутка диаметром 8 мм, появилась проблема накопления достаточного усилия в матрице такого размера.

В течение более чем 30 лет компания PWM производит матрицы по крайне высоким стандартам с крайне малой допустимой погрешностью при производстве. По мере развития технологии производства проволоки, росло и требование к ее точности. Научно-исследовательская и опытно-конструкторская программа компании PWM, которая продолжается и по сей день, позволила освоить производство матриц, обеспечивающих сварку проволоки сверхмалого сечения. Компания PWM стала первой компанией за пределами США, которая разработала матрицу, способную осуществлять сварку проволоки диаметром 0,08 мм на обычных устройствах холодной сварки. Матрицы PWM изготавливаются вручную с малой допустимой погрешностью и формируются в подобранный комплект опытными специалистами.

На сегодняшний день матрицы промышленного стандарта PWM могут быть изготовлены в диапазоне размеров от 0,08 до 6,50 мм. Также матрицы могут быть изготовлены как для сварки проводов круглого или фасонного сечения, так и для прутков, в соответствии со спецификациями клиента.

Также PWM может изготавливать матрицы, которые могут произвести сварку изделий любого профиля, в том случае если имеется возможность соблюсти два условия: профиль позволяет изготовить матрицу, состоящую из двух половин – которые необходимы для удаления сваренных проволок из матрицы, и сечение профиля соответствует рабочему диапазону сварочного аппарата.

Сварка проволок разного диаметра также возможна. Обычно больший диаметр не должен превышать меньший более чем на 30%. Если медная проволока будет значительно меньше в диаметре чем алюминиевая, то медь окажется попросту вдавлена в алюминий, и сварка не произойдет.

 

Сварочный инвертор TIG REAL TIG 250 (W229)

REAL TIG 250 (W229)

Рекомендованная розничная цена 75 340 ₽ / шт

Артикул 00000096629

1 шт / Коробка

Технические характеристики

Отличительными особенностями аппарата являются:

  • Регулируемое время спада тока: 0 – 5 сек.
  • Продув газа после сварки
  • Сварка режимом TIG COLD
  • Режим 2T и 4T
  • Подключение педали и пульта ДУ
  • Сварка ММА с регулируемым Arc Force

REAL TIG 250 работает от питающей сети 380 В

  • Оборудование REAL произведено на автоматизированной линии. Его особенностью является использование современных электронных компонентов и транзисторов с высокоскоростным переключением, что позволило снизить до 40% температурную нагрузку на электронную часть, по сравнению с предыдущим поколением компонентов и уменьшить массогабаритные характеристики
  • Благодаря разъему ОКС 35-50 мм силовые выходы при работе не нагреваются

Аппарат REAL TIG 200 P имеет классическую систему управления:

  1. Индикатор перегрева загорается в случае перегрева аппарата
  2. При включении аппарата загорается индикатор сети
  3. Цифровой дисплей для отображения параметров сварки
  4. Индикатор тока сварки
  5. Индикатор времени
  6. Регулятор тока сварки
  7. Регулятор времени спада тока
  8. Регулятор параметров: продувка газом после сварки для TIG и Форсаж дуги для MMA
  9. Регулятор времени паузы цикла сварки TIG COLD
  10. Регулятор времени длительности цикла сварки TIG COLD
  11. Выбор режима работы сварочной горелкой 2Т и 4Т
  12. Выбор способа сварки

Бесперебойная устойчивая работа при температуре 40°

Аппарат оснащен интеллектуальной системой охлаждения и мощным вентилятором, создающим поток воздуха более 10 м/с. Интеллектуальная система охлаждения снижает загрязнение инвертора, уменьшает энергопотребление на холостом ходу и уровень шума. Особенно эта функция понравится в тех случаях, где работы производятся в небольших помещениях, или присутствуют металлические стены, шум вентилятора не будет отвлекать от работы

Противоударная защита

  • REAL TIG 200 P— это надежный, долговечный и ударопрочный инструмент для сварочных мастерских и работы на производственных площадках
  • Аппарат имеет прочный металлический корпус, с противоударной защитой бамперами и удобными ручками для переноски

Комплект поставки:

  • Горелка 250 А в сборе, 4 м— 1 шт.
  • Клемма заземления в сборе 300 А, 3 м— 1 шт.
  • Сварочная маска для TIG COLD— 1 шт.
  • Комплект ЗИП— 1 шт.
  • Паспорт и Руководство по эксплуатации— 1 шт.

SMT-технология 

SMT - Surface mount technology. Эта технология позволяет выпускать массовые изделия с высоким качеством паяных соединений.  Платы, изготовленные с использованием этой технологии, обеспечивают более быстрый способ монтажа компонентов. SMT-технология обеспечивает прочные соединения, идеально подходящие для компонентов, находящихся под нагрузкой.

Платы оборудования Сварог произведены на автоматизированной линии с использованием SMT-технологии, что обеспечивает высочайшее качество и повторяемость изделий.

Современные компоненты

Температура и влажность воздуха в зависимости от времени суток, года и месторасположения изменяются в широком диапазоне. Увеличение влажности, а в предельных случаях и конденсация влаги, приводят к ухудшению диэлектрических свойств изоляционных материалов печатных плат. Печатные платы оборудования значительно подвержены влиянию окружающей среды, таких как пыль, грязь, влага. Это может стать причиной различных отказов в работе оборудования. 

При производстве оборудования ТМ Сварог применяется монтаж электронных компонентов с технологией покрытия печатных плат специальным лаком, защищающим их от пыли и повышенной влажности. Это позволяет оборудованию безотказно работать в тяжелых условиях.

Неизменное качество

При производстве сварочного оборудования Сварог используются конвейеры поточной механизированной и автоматической линий сборки.

Аппараты имеют минимальную, практически невозможную вероятность брака, их качество постоянно, а зависимость от человеческого фактора минимизирована.

Сварочное оборудование Сварог, сертифицированное НАКС, может быть использовано для сварки ответственных конструкций с особыми требованиями к сварному шву

Сварог в реестре аттестованного сварочного оборудования ссылка>>

  • На сегодняшний день Сварог № 1 по количеству аттестованного сварочного оборудования в сравнении с брендами-конкурентами
  • Аппараты НАКС КСМ (Конструкции Стальных Мостов)
  • Более 30 моделей сварочных инверторов Сварог аттестовано НАКС

Аргонодуговая сварка TIG

Что такое холодная сварка? (Преимущества, недостатки и области применения)

Холодная сварка, или контактная сварка, представляет собой процесс сварки в твердом состоянии, который требует небольшого количества тепла или плавления для соединения двух или более металлов вместе или вообще не требует их. Вместо этого энергия, используемая для создания сварного шва, имеет форму давления. Во время процесса холодной сварки, в отличие от процессов сварки плавлением, в соединении нет жидкой или расплавленной фазы, что можно наблюдать при других методах, включая дуговую сварку, сварку трением или лазерную сварку.

Также известный как холодная сварка давлением, этот процесс соединения металлов без нагревания был впервые признан в 1940-х годах, хотя история холодной сварки уходит далеко в прошлое. Широко используемый для соединения проводов, а также для соединения двух металлов в космосе, этот процесс нашел широкое применение в различных отраслях промышленности.

Содержание

Нажмите на ссылки ниже, чтобы перейти к разделу руководства:

  • Как это работает?
  • История
  • Преимущества
  • Недостатки
  • Приложения
  • Часто задаваемые вопросы
  • Заключение

Прежде чем холодная сварка сможет соединить два или более металлов вместе, необходимо удалить оксидные слои с поверхностей материалов. Большинство металлов (при нормальных условиях) имеют на поверхности оксидный слой, который образует барьер, препятствующий связыванию атомов металла. Как только этот оксидный слой удален, металлы могут быть спрессованы вместе под высоким давлением для создания металлургических связей. Оксидный слой можно удалить проволочной щеткой, обезжириванием или другими химическими или механическими методами.

После очистки металлы можно спрессовывать, но материалы должны быть пластичными и не подвергаться сильному затвердеванию. В результате для холодной сварки часто предпочитают более мягкие металлы.

Процесс холодной сварки вызывал механические проблемы в ранних спутниках и других космических аппаратах, поскольку этот процесс не исключает относительного движения между соединяемыми поверхностями. Это означает, что адгезия, истирание и прилипание могут накладываться друг на друга, так что, например, холодная сварка и истирание могут происходить одновременно. Однако, с положительной стороны, возможность сплавлять металлы без жидкой или расплавленной фазы позволяет астронавтам быстро и эффективно работать вне космического корабля для выполнения любых необходимых ремонтных работ.

Холодная сварка также может выполняться в наномасштабе, при этом демонстрации показывают, что монокристаллические ультратонкие золотые нанопроволоки (диаметром менее 10 нм) могут быть соединены в течение нескольких секунд посредством механического контакта. Было показано, что результаты почти идеальны, с той же ориентацией кристаллов, электропроводностью и прочностью, что и остальная часть нанопроволоки. Такая высококачественная сварка достигается за счет наноразмерных размеров образца, механической поверхностной диффузии и ориентированных механизмов крепления. Наноразмерная холодная сварка была продемонстрирована для соединения золота с серебром и серебра с серебром.

Объясняя, как работает холодная сварка, Ричард Фейнман отметил в своих «Фейнмановских лекциях», что «причина такого неожиданного поведения заключается в том, что, когда соприкасающиеся атомы все одного и того же типа, атомы не могут «знать ', что они находятся в разных кусках меди. Когда есть другие атомы, в оксидах и смазках и более сложных тонких поверхностных слоях загрязняющих веществ между ними, атомы «знают», когда они не находятся на одной и той же части».

Холодная сварка впервые была признана явлением в 1940-х годов, но история методов холодной сварки уходит далеко в прошлое.

Археологи нашли орудия бронзового века, которые соединялись с помощью холодной сварки, но первый научный эксперимент по этому методу не проводился до 1724 года, когда преподобный Джон Теофил Дезагюлье использовал два свинцовых шарика для проверки концепции, скрепляя их и скручивая в в этот момент он заметил, что они слиплись. Дальнейшие испытания показали, что образовавшаяся связь имеет ту же прочность, что и основной металл.

Холодная сварка имеет ряд преимуществ по сравнению с другими методами сварки, в том числе:

1. Без ЗТВ

Холодная сварка не создает зоны термического влияния (ЗТВ), что значительно снижает риск негативных химических или механических изменений в основные материалы соединяются.

2. Прочные, чистые сварные швы

Холодная сварка может обеспечить чистые сварные швы, прочность которых не меньше прочности самого слабого из исходных материалов. Этот процесс сварки не приводит к образованию хрупких интерметаллических соединений в месте соединения.

3. Соединение разнородных материалов

Разнородные металлы, которые трудно соединить другими методами, например алюминий и медь, можно соединить с помощью холодной сварки.

4. Сварка алюминия

Холодная сварка показывает свои преимущества не только при соединении меди с алюминием, поскольку этот метод также можно использовать для сварки алюминия серий 2xxx и 7xxx, что невозможно при использовании любого другого метода сварки металлов. .

Несмотря на то, что холодная сварка имеет ряд заметных преимуществ, у этой технологии также есть ограничения. Эти недостатки затрудняют рассмотрение холодной сварки в качестве основного метода соединения в большинстве случаев. Однако, как показано выше, в некоторых случаях холодная сварка все же может быть полезной. К проблемам и задачам холодной сварки относятся:

1. Чистота

Основная проблема с холодной сваркой заключается в том, что материалы должны быть чистыми и не содержать оксидов для получения удовлетворительного сварного шва. Это может быть труднодостижимым, а также дорогим и сложным в управлении в среде с большими объемами производства.

2. Типы материалов

Существуют ограничения на типы материалов, которые можно сваривать вместе холодной сваркой, поскольку металлы должны быть пластичными и не должны подвергаться процессам жесткой закалки. Кроме того, металлы, содержащие углерод в любой форме, не могут быть соединены с помощью этого метода.

3. Форма материала

Неровности на металлических поверхностях могут затруднить их соединение, даже если были предприняты все остальные шаги. Холодная сварка требует, чтобы материалы имели правильную форму и не имели неровностей на поверхности. Самые прочные холодные сварные швы получаются с плоскими, ровными поверхностями.

При всех проблемах, связанных с этой технологией, холодная сварка имеет целый ряд различных применений в различных отраслях промышленности.

Чаще всего этот метод применяется для сварки проволоки, где тепловая энергия может быть проблемой. Холодная сварка может обеспечить быстрое и прочное соединение проводов и обычно используется с алюминием, латунью 70/30, медью, золотом, никелем, серебром, серебряными сплавами и цинком.

Холодная сварка также подходит для соединения разнородных металлов, которые в противном случае было бы трудно эффективно сварить. Особенно полезен для соединения меди и алюминия, этот метод также может соединять вместе материалы серий 2xxx и 7xxx.

Холодная сварка, используемая в таких отраслях, как аэрокосмическая и автомобильная, часто используется для создания стыковых или нахлесточных соединений.

Какие металлы можно сваривать холодным способом?

Металл, подлежащий холодной сварке, должен быть пластичным, но этот метод обычно используется для соединения алюминия (включая несвариваемые марки, такие как серия 7XXX), латунных сплавов 70/30, меди, цинка, сплавов серебра и серебра, никеля и золота, особенно в виде проводов.

Холодная сварка также может использоваться для соединения металлов, таких как нержавеющая сталь, под большим давлением.

Металлы, содержащие углерод, не могут подвергаться холодной сварке.

Надежна ли холодная сварка?

Холодная сварка может обеспечить такое же прочное соединение, как и сами основные материалы, если условия правильные. Как было сказано выше, это означает, что металлы должны быть пластичными, очищенными от окислов на поверхности и в идеале правильной формы. Материалы не могут быть сильно закалены или содержать углерод.

Несмотря на эти факторы, холодная сварка позволяет создавать самые прочные швы.

Является ли холодная сварка постоянной?

Холодная сварка позволяет создавать неразъемные сварные швы при определенных условиях. Если все сделано правильно, соединение может быть изменено только с повреждением заготовок. Однако, если холодная сварка не выполняется в правильных условиях, соединения могут выйти из строя.

Холодная сварка — это уникальная технология соединения, позволяющая создавать очень прочные соединения без использования тепла. Он использовался с бронзового века, но по-настоящему стал пониматься с научной точки зрения только в 16 веке.

Несмотря на то, что с холодной сваркой возникают проблемы, при правильном выполнении она может соединять разнородные материалы и даже некоторые «несвариваемые» сорта алюминия. Холодная сварка, обычно используемая для соединения проводов, также находит применение в таких отраслях, как аэрокосмическая и автомобильная.

Связанные часто задаваемые вопросы (FAQ)

Что это такое? 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 сближает поверхности деталей как можно ближе. 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 большинство проблем в зоне термического влияния (ЗТВ), поскольку отсутствует концентрированное тепло и, следовательно, ЗТВ от сварочной дуги
  • Обеспечивает почти идеальное сварное соединение без хрупких интерметаллических соединений, микротрещин и других дефектов соединения
  • Способен соединять широкий спектр разнородных металлов, которые трудно сварить другим способом
  • Снижает требуемые навыки, необходимые для 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 мешать получению результатов
  • 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, его часто используют для герметизации емкостей, чувствительных к теплу, например, контейнеров со взрывчаткой.

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 нагрева 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 вида, 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, приложенное 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 масло, 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 вместе. 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 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 Намного 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 аппараты для сварки ВИГ имеют «холодную» настройку, которая существенно ограничивает подачу 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 — это 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.


Learn more