Как работает холодная сварка: применение и процесс
Технология
Содержание
Практически все процессы сварки осуществляются благодаря нагреву металла и соединения нескольких изделий путём их сплавления. В качестве нагрева могут применяться различные сварочные материалы. Процесс холодной сварки кардинально от этого отличается, так как не требуется при этом способе нагрев.
Чтобы проще понять, как работает холодная сварка, упрощённо можно привести следующий пример. Складываются два куска металла и с помощью молотка или другого тяжёлого предмета наносятся по металлу удары. Это делается до тех пор, пока два куска металла не сварятся. За счёт сильного удара происходит соприкосновение и сплавление металла из-за поверхностного натяжения. Этот пример приведён очень упрощённо.
Применяется холодная сварка очень редко. Обычно такие соединения недостаточно прочны и такие изделия не выдерживают больших нагрузок.
Сам процесс холодной сварки может отличаться в зависимости от применяемого типа холодной обработки. В зависимости от сложности и особенности соединения, подбирается нужный тип холодной сварки. В основном это:
- Волочение на оправке
- Гибка
- Формовка
- Штамповка
Волочение на оправке – это процесс натягивания металла на оправку до тех пор, пока тот не будет соответствовать другой формы. В этом процессе оправка служит как барьер, который позволяет металлу при натяжении сразу не сплавляться.
Способ холодной сварки волочением применяется при изготовлении различных ювелирных изделий.
Гибка применяется в тех случаях, когда соединение металла через оправку невозможно выполнить. Такие металлы слишком толстые, поэтому соединяются с помощью гибки.
Два металлических изделия собираются в пакет и подгоняются торцы в одну плоскость. После этого механическим путём наносятся удары по торцам, рока торцы не сплавятся. После этого металл загибается в любую сторону.
Метод холодной сварки формовкой похож на предыдущий метод. Только после сваривания металла загибка не производится.
Метод холодной сварки штамповкой, очень похож на метод волочением по оправке. Только в этом случае отсутствует оправка, а имеется специальная матрица. Она формирует соединение по форме отпечатка.
Штамповка применяется для изготовления монет или различных украшений.
Для чего нужна холодная сварка
Из выше прочитанного становится понятно, для чего нужна холодная сварка. Это хороший способ соединить два металла без нагрева и расплавления. При применении холодной сварки не производится нагрев свариваемого металла. Соединение производится благодаря механическому воздействию на изделие. Причём в некоторых случаях при помощи обычного молотка.
Такое соединение нельзя назвать надёжным. Если вам нужно надёжное соединение, выбирайте другой способ сварки. Выбор здесь достаточно большой: ручная дуговая, аргонодуговая, полуавтоматическая MIG/MAG, газовая или контактная.
В большинстве случаем для чего подойдёт холодная сварка, так это изготовление ювелирных изделий, монет или небольших изделий из тонкого металла.
Преимущества холодной сварки и недостатки
Холодной сваркой можно соединить два куска металла без использования сложного оборудования. Поэтому, в зависимости от ситуации, преимущества холодной сварки могут быть перед другими способами соединения металла.
Одно большое преимущество – отсутствие дорогостоящего оборудования. Для выполнения таких работ не нужно иметь особых навыков (для соединения крупных изделий).
Ещё одним преимуществом холодной сварки может быть достаточно прочное соединение. Конечно, по надёжности соединения нельзя её сравнивать с ручной дуговой сваркой. Это совершенно разные технологии. Несмотря на свою простоту, холодная сварка способна неплохо соединить несколько кусков металла.
К недостаткам можно отнести то, что данный процесс сварки может быть довольно длительным. Особенно если приходится работать с мелкими деталями или очень большими.
Также к недостаткам можно отнести то, что такое соединение не может быть очень надёжным и выдержать серьёзные нагрузки.
МеткиКак работает холодная сварка
- Форма взаимного и тщательного омывания поверхности металла являются основными требованиями при холодной сварке. Предпочтительно, чтобы сгладил любые дефекты контура , так как плоские поверхности соединения работают лучше.
- Для избавления от оксидной пленки и других загрязнений могут быть использованы экспресс-методы, скребковые, ручные, фармакологические и другие методы. Перед очисткой проволоки необходимо удалить грязь и масло, обычно присутствующие на поверхности банкноты. Итак, потому что 9Щетка 0018 может протолкнуть эти загрязнения глубже в металл , это очень важно. Заостренные щетинки жесткой щетки делают мягкие металлы, такие как алюминий, медь, золото и серебро, особенно склонными к проникновению поверхностных масел под поверхность.
- Следующим шагом является очистка масла, а затем удаление самого оксидного слоя. Для переходных металлов могут быть рекомендованы различные типы щетинок и конструкции щеток.
- Идеальную холодную сварку трудно получить, и единственный способ получить прочный холодный сварной шов с той же механической прочностью, что и основной металл, – это если поверхности сварки ровные и технологические процедуры соблюдены должным образом. Чем проще обеспечить безупречную холодную сварку, тем более плоской и правильной будет поверхность сварного шва. Причиной несовершенства могут быть различные факторы, такие как наличие загрязнений и оксидных слоев, поверхностных дефектов и т. д. Может быть трудно удалить оксидные слои и загрязнения, а дефекты поверхности могут затруднить соединение металлов (даже после тщательной очистки).
- Кроме того, для процедуры холодной сварки подходят только пластичные цветные металлы, такие как свинец, медь, алюминий и т. д. Никакие упрочняющие процедуры, в том числе нагартовка, к металлам не применялись. В результате в качестве металлов, пригодных для холодной сварки, остаются только цветные металлы и металлы, лишенные углерода.
- Упомянутые выше ограничения ограничивают использование холодной сварки небольшим количеством приложений и препятствуют ее внедрению в типичных отраслях, где необходимо сваривать различные комбинации металлов для изготовления компонентов.
Что Такое Холодная варка? | Сварочные работы Киев
Так, что же такое холодная сварка? Всякий раз, когда мы думаем или говорим о сварке, мы рассматриваем это в той же плоскости, что и нагрев. Самое первое, что приходит на ум в дискуссии о сварке, — это использование тепловой энергии для нагрева. И сварки металлических предметов вместе.
Большинство методов сварки работают, нагревая металлы до их температуры плавления. А затем соединяя их вместе, чтобы создать сплав, который не только длится дольше. Но также является более долговечным и функциональным.
Все методы сварки, такие как сварка трением, аргонно-дуговая сварка, лазерная сварка и ультразвуковая сварка, так или иначе связаны с нагревом. Тепло считается необходимым дополнением к процессу сварки и облегчает процесс.
Однако то, что мы воспринимаем и верим в сварке, далеко от истины.
Холодная сварка является одной из самых популярных форм сварки, которая работает без необходимости или наличия тепла.
Холодная сварка — процесс
Для упрощения процесса холодная сварка является довольно эффективной процедурой соединения двух металлов без использования тепловой или тепловой энергии. Для невооруженного, необученного глаза вся эта процедура может показаться слишком невероятной, чтобы быть правдой.
Но холодная сварка является важной частью сварочной промышленности, и отрицать это невозможно.
Как соединяют металлы без тепла?
Чтобы понять, как металлы можно соединять друг с другом без нагрева. Сначала нам нужно понять, как работает процесс, когда вы выполняете его с использованием тепловой энергии. Наличие тепла в процессе сварки помогает сделать металлические детали достаточно пластичными.
После того, как детали стали пластичными и гибкими, процесс сварки переходит к диффузии атомов. Процесс диффузии включал либо две заготовки, с которыми вы работаете.
Либо совершенно другую среду, помещенную между ними.
Однако вопреки распространенному мнению, вам не нужна тепловая энергия для выполнения сварочных работ. Холодная сварка, использующая энергию, генерируемую свободными ионами и электронами. Является живым доказательством того, как сварка может выполняться без тепловой энергии.
Холодная сварка демонстрирует в реальном времени пример того, как сварка может быть выполнена без тепловой энергии. Холодная сварка, которая также широко известна как контактная сварка или холодная сварка под давлением. Использует давление для соединения и диффузии атомов для двух материалов вместе.
Этот процесс признан с научной точки зрения и известен как диффузия твердого тела в научных кругах. С научной точки зрения возможно сварить два куска металла, используя силы давления.
Когда вы прижимаете две металлические поверхности или материалы друг к другу, они обычно не свариваются. Независимо от силы, которую вы прикладываете к материалам, давление не поможет в создании сварного шва.
Это препятствие особенно заметно из-за дополнительного оксидного слоя, присутствующего на поверхности обоих этих материалов. Этот оксидный слой работает как барьер. Предотвращая соединение слоев только посредством приложения давления.
Поскольку сварка чаще всего практикуется на металлах, давайте рассмотрим их пример. Почти все металлы имеют дополнительный поверхностный оксидный слой на поверхности, который действует как своего рода барьер.
Поверхностный слой предотвращает сварку металлов друг с другом только посредством приложения силы или давления. Вы не можете сварить две части вместе. Потому что поверхностный оксидный слой не позволяет обоим металлам рассеивать атомы друг с другом.
Холодная сварка рассматривает эту проблему и возможности сварки под давлением в перспективе и подготавливает обе эти металлические поверхности к будущему. Процесс подготовки является обширным и включает в себя очистку и чистку всех металлических поверхностей. До такой степени, что удаляется самый верхний слой оксида.
Так как оксида больше нет, вы легко можете сваривать вещества, используя давление. Никакая тепловая энергия не требуется. И вы можете добавить совершенно новое определение к сварке посредством холодной сварки.
Процесс очистки, требует тщательного нанесения, не оставляя нетронутых кусков на поверхности. Процесс включает в себя обезжиривание всех металлических поверхностей, участвующих в процессе. После того, как удаление смазки завершено, вы аккуратно проводите щеткой по всей поверхности металлов.
Как только вы закончите желаемую чистоту обеих поверхностей, вы можете приступить к важнейшему процессу приложения давления. Не забывайте не торопиться с процессом, так как необходимо почистить и очистить поверхность со всеми необходимыми изменениями.
Переходя к шагу приложения давления, вы должны убедиться, что материалы спрессованы вместе. И к ним приложена необходимая сила. Величина силы не одинакова для всех металлов.
Различные материалы имеют разные свойства, поэтому лучше понимать их свойства сварки и сваривать их при высоких давлениях, которые им требуются.
Холодная сварка — условия
Холодная сварка также имеет свои условия, которые также должны быть изучены перед началом проекта. С одной стороны, холодная сварка будет работать только на материалах. Которые не подвергались какой-либо обширной процедуре упрочнения и являются пластичными по своей природе.
Этот процесс не может быть осуществлен на объектах. Которые подверглись жестким процедурам закалки, и объектам, которые оказались пластичными по своей природе.
Как только вы примените это условие, многие материалы будут отрезаны. Это в конечном итоге сузит список материалов, которые могут быть возможными кандидатами для процедуры холодной сварки.
Чтобы облегчить процесс принятия решений, холодная сварка должна быть вашим основным вариантом для сварки мягких металлов вместе.
Ограничения холодной сварки
Учитывая то, что мы объяснили вам положительную сторону этой картины, вы можете удивиться, почему холодная сварка не является основной отраслью промышленности.
Справедливо, он используется многими индивидуальными сварщиками. Но все еще не является методом сварки в промышленности.
Это потому, что холодная сварка имеет несколько ограничений.
Начать с того, что идеальной холодной сварки чрезвычайно сложно достичь. Сварной шов, полученный с помощью холодной сварки, будет таким же прочным, как и основные металлы. Если методы холодной сварки будут идеальными.
Недостаток совершенства и сложность его получения обычно связаны с разными причинами, такими как наличие оксидных слоев на поверхности металла, поверхностное загрязнение, неровности поверхности и многое другое.
Окисный слой часто трудно удалить, даже если вы почистите его и почистите, насколько вам известно. Кроме того, неровности на поверхности металлов могут затруднить слипание металлов. Даже если поверхность очищается и чистится щеткой.
Идеальные холодные сварные швы могут быть выполнены только в том случае, если обе поверхности, с которыми вы работаете, чистые.
Не содержат различных загрязнений, имеют правильную форму и не имеют неровностей на поверхности. Также важно знать, что чем более ровной будет ваша поверхность, тем легче будет сформировать однородный шов. Если ваш окончательный шов не будет равномерным или плоским, у него не будет желаемой прочности.
Кроме того, холодная сварка не является отраслевым стандартом из-за ограничений на количество металлов, которые можно сваривать друг с другом с помощью методов холодной сварки. Как мы уже говорили выше, непластичные металлы или металлы, которые подверглись жесткой закалке, не будут эффективно реагировать на процессы холодной сварки.
Даже если вы сможете сформировать холодный шов на них, он не будет долго прилипать. Если вы сузите свой выбор, вы поймете, что цветные металлы можно сваривать только холодной сваркой.
Пример
В качестве примера, алюминий и медь — это два наиболее распространенных металла, которые свариваются в процессе холодной сварки. Кроме того, металлы, содержащие любую форму углерода, не могут быть сварены вместе посредством холодной сварки.
Эти ограничения затрудняют адаптацию этого метода сварки в качестве основного источника для сварки для отраслей промышленности и отдельных сварщиков. Конечно, холодная сварка может оказаться полезной в определенных сценариях. Но в большинстве сценариев вы обнаружите, что этот процесс чрезвычайно мучителен и неэффективен.
Преимущества холодной сварки
Так же, как мы обсудили ограничения холодной сварки, есть и некоторые преимущества этой процедуры, которые требуют особого упоминания. Наиболее существенным и примечательным преимуществом холодной сварки является то, что она обладает такой же прочностью сцепления с исходным материалом.
В то время как создание возможных условий для холодной сварки может быть трудным, вам будет приятно узнать, что как только вы создадите правильные условия, сварной шов, который вы сделаете, будет довольно прочным. Этот подвиг крайне сложно воссоздать в рамках других методов сварки металлов.
Техника холодной сварки может оказаться чрезвычайно полезной для сварки алюминиевых серий 2xxx и 7xxx.
Как мы уже упоминали выше, методы холодной сварки идеально подходят для алюминиевых и медных поверхностей.
Никакой другой вариант сварки металла не может сваривать вместе алюминий серий 2xxx и 7xxx. Известно, что алюминий и медь чрезвычайно трудно сваривать друг с другом при других видах сварки.
Холодная сварка упрощает процедуру и позволяет вам сваривать их вместе. Кроме того, предельная связь, которую вы создаете между этими двумя металлами посредством холодной сварки, довольно прочна и будет продолжаться долго.
Наконец, холодная сварка дает вам простое решение для создания прочных и чистых сварных швов на поверхностях, которые поддерживают процедуру. Процедура сварки помогает создать прочную связь без образования каких-либо интерметаллических соединений хрупкой природы.
Применение холодной сварки
Хотя холодная сварка не является распространенной процедурой в промышленности, она все еще широко используется для сварки проволоки. Процедура применяется для сварки проволоки из-за четкого сварного шва, который он образует, а также из-за отсутствия нагрева.
Тепловая энергия может быть вредна для проводов, поэтому холодный сварной шов — это вызов дня.
Холодная сварка обеспечивает длительную и безупречную сварку проводов, в основном из латуни 70/30, цинка, меди, алюминия, сплавов серебра, серебра, золота и никеля и золота. Интересно, что вы также можете купить простые в использовании ручные инструменты для работы с холодной сварочной проволокой.
Эти инструменты чрезвычайно портативны и их легко носить с собой. Они могут помочь сэкономить время и усилия.
Выводы
Как мы уже обсуждали в ходе этой статьи, холодная сварка может создать прочную связь, когда условия и металлы возможны для ее использования. Если условия идеально подходят для холодной сварки, сварка металлов будет такой же прочной, как и у самих основных металлов.
Тем не менее, создание идеальных условий может быть трудным делом, так как эта технология не может быть применена к непластичным и сильно закаленным поверхностям. Кроме того, процесс чистки требует значительных усилий, а металлы должны быть правильной формы.
Тем не менее, суть в том, что холодная сварка может создать некоторые из самых твердых и сильных сварных швов, если условия вокруг подходят для ее использования.
Что такое холодная сварка?
Что такое холодная сварка? – WeldRun.com
Хотя жидкий металл и обжигающие оранжевые искры часто связаны со сваркой, существуют различные сварочные процедуры, которые не соответствуют этой идее. Холодная сварка является одним из наиболее известных способов сварки. Это используется в промышленности уже более века и предлагает ряд преимуществ, которых нет у других методов сварки. В этой статье вы узнаете, что такое холодная сварка, как она работает и какие металлы можно использовать.
Содержание
Во время процесса холодной сварки для соединения металлических частей тепло не используется. Металл никогда не плавится; он всегда существует в твердом состоянии.
Таким образом, холодная сварка рассматривается как метод сварки в твердом состоянии. Вместо этого давление используется для обеспечения энергии, необходимой для соединения металла. Холодная сварка, также известная как сварка трением или дуговая сварка, отличается от сварки плавлением тем, что она не включает жидкую или расплавленную металлическую фазу.
Поверхности заготовки максимально точно прижимаются друг к другу за счет прилагаемого давления. Как только части соединяются вместе, наноразмерное расстояние больше не имеет значения, и атомы металла быстро перемещаются между ними. Два разных куска металла сливаются в однородную массу, создавая почти безупречное соединение практически без последствий.
Но для этого нужно тщательно отполировать металлические поверхности. Перед попыткой холодной сварки с каждого металла необходимо очистить оксидные слои. Тем не менее, мы обсудим более подробно об этом в следующем разделе этой статьи. Но сначала давайте рассмотрим некоторые преимущества и недостатки этого метода.
Просмотрите это видео для подробного понимания:
Первые исследования в области холодной сварки не проводились до 1724 года, когда преподобный Джон Теофил Десагилерс соединил два активных шара и скрутил их, в этот момент он увидел, как они были захвачены вместе. Археологические свидетельства орудий бронзового века, соединенных с помощью этой техники. Согласно дальнейшим испытаниям, созданное соединение имеет ту же прочность, что и металлическая матрица.
Для чего используется холодная сварка? Во многих отраслях промышленности, включая производство, авиацию, автомобилестроение и телекоммуникационное оборудование, используется холодная сварка.
Чаще всего его применяют при соединении проводов, особенно из различных металлов. При прокладке подземных проводов это идеально, потому что в процессе сварки под воздействием тепла существует риск воспламенения легковоспламеняющихся газов.
Кроме того, он часто используется для герметизации термочувствительных контейнеров, таких как контейнеры для взрывчатых веществ. Холодная сварка часто используется, когда использование тепла может быть опасным или слишком разрушительным.
Несмотря на все сложности, связанные с этим методом, холодная сварка находит широкое применение на рынке. Этот метод чаще всего используется для сварки проволоки, потому что это проблема с тепловой энергией. Холодная сварка часто используется с металлами 70/30, латунью, золотом, никелем, серебром, серебряными сплавами и цинком для обеспечения быстрого и надежного соединения проводов.
Кроме того, холодная сварка полезна для процессов сварки, которые в противном случае были бы сложными для успешной сварки.
Этот метод позволяет сваривать алюминий серий 2xxx и 7xxx и особенно полезен для сварки меди и алюминия.
Часто применяется для создания стыковых соединений или склеивания в различных отраслях промышленности, таких как аэрокосмическая и автомобильная.
Условия, необходимые для холодной сварки
При правильном выполнении необходимой подготовки холодносварное соединение будет таким же прочным, как и металлическая матрица. Особенности металла определяют качество сварки. Прочность соединения при холодной сварке не может быть больше силы исходного металла по сравнению с другими методами сварки. Если соединительные участки недостаточно отполированы или имеют неровную форму, прочность соединения будет снижена.
Однако обеспечение более прочного соединения при обычных задачах холодной сварки, таких как соединение проводов, не представляет большой сложности. Если упростить, то этот вид сварки является достаточно эффективным методом соединения двух металлов даже без применения термической и тепловой энергии.
A Подходящее сварное соединение
Соединение встык и внахлест является идеальным выбором, поскольку холодная сварка давлением хорошо работает с широкой контактной поверхностью. Сварка встык часто используется для соединения проволоки и труб. Это связано с тем, насколько просто соединить провода, очистить область контакта и обрезать концы. Поскольку мягкие металлы могут изгибаться в стороны вместо того, чтобы соединяться, пространство между точками зажима и площадью контакта не должно быть слишком большим при выполнении стыкового сварного шва. Холодное соединение внахлест может быть немного сложным. Давление, используемое для сжатия двух листов металла, приведет к уменьшению толщины. Поэтому при планировании вашего проекта вы должны предусмотреть минимум 50% уменьшения толщины. В противном случае готовый сварной компонент не будет соответствовать критериям проекта.
Проволока малого диаметра обрабатывается вручную с помощью оборудования для холодной сварки. Необходимость в пневматическом или электропневматическом управлении возникает при больших габаритах . Большинство этих устройств могут работать с проволокой, валами и полосами и являются портативными. Предельное давление будет создаваться с помощью переносного оборудования для холодной сварки с использованием пневмогидравлического мультипликатора. Сварочная головка располагается сбоку от сварщика. Он расположен в верхней части машины и выполняет три функции: принимает сварочные штампы, обеспечивает стабильность и регулирует давление.
Проволоки или стержни укладываются по бокам после того, как матрица вставлена и закреплена в кармане матрицы.
При приложении давления матрица захватывает провода близко к их концам и прижимает их друг к другу. Следовательно, мельчайших загрязнений, которые еще находились на поверхностях поперечного сечения проводов, образуются из жил проводов наружу. Благодаря этому проволока, используемая для холодной сварки, обеспечивает лучшее соединение, чем сварка листового металла. Это возможно только потому, что, в отличие от листового металла, провода имеют ограниченную площадь соединительной поверхности.
Чтобы избавиться от всех примесей, давление должно быть применено не менее четырех раз. «Принцип множественных нарушений» — так называется эта процедура. Провода могут быть извлечены из машины после их соединения, а остатки, окружающие область соединения, могут быть отколоты.
Ограничения холодной сварки: Мы видели преимущества холодной сварки, но есть и некоторые недостатки.
Таким образом, в соответствующем контексте холодная сварка может включать разработку промышленных сварных швов. Если все сделано правильно, детали должны быть повреждены, чтобы разорвать соединение. Тем не менее, соединения рискуют выйти из строя, если холодная сварка не будет выполнена в надлежащих условиях.
Преимущества
По сравнению с другими методами сварки он имеет ряд преимуществ, таких как:
1. Без ЗТВ
Риск механических или химических повреждений соединяемых основных металлов значительно снижается при холодной сварке, поскольку она не создает зоны термического влияния (ЗТВ).
2.
Прочные, аккуратные сварные швы
Самый слабый из основных металлов может быть не менее эффективным, чем самые чистые сварные швы, полученные холодной сваркой. Во время этого процесса сварки в месте соединения не образуются хрупкие интерметаллические соединения.
3. Соединение различных материалов
Холодная сварка может использоваться для соединения разнородных материалов, которые трудно соединить другими методами, такими как медь и алюминий.
4. Сварка алюминия
Преимущества холодной сварки не ограничиваются соединением меди и алюминия; этот процесс можно использовать для сварки алюминия в последовательности 2xxx и 7xxx, что можно сделать с любым другим методом соединения металлов.
Преимущества
Хотя холодная сварка имеет ряд важных преимуществ, она также имеет некоторые недостатки. Из-за этих недостатков он редко используется в качестве основного метода соединения. Однако, как было только что упомянуто, есть некоторые ситуации, когда это все же выгодно.
Холодная сварка имеет ряд проблем и трудностей, в том числе:
1. Аккуратность
Основная проблема этой сварки заключается в том, что для успешного сваривания материалы должны быть чистыми и свободными от оксидов. В условиях массового производства это может быть дорогостоящим, сложным в управлении и трудным для доказательства.
2. Типы материалов
Типы материалов, подлежащих холодной сварке, ограничены, поскольку металлы должны быть гибкими и не подвергаться интенсивным процессам закалки. Кроме того, этот метод нельзя использовать для соединения любых металлов, существующих в природе в любой форме.
3. Состав Форма
Даже после принятия всех других мер аномалии на металлической поверхности могут затруднить их соединение. Материалы должны иметь одинаковую структуру и не иметь поверхностных дефектов для холодной сварки. На ровных обычных полах можно создавать самые прочные холодные сварные швы.
Холодная сварка без использования пламени представляет собой революционный метод соединения, который позволяет получить очень четкие соединения. Хотя он использовался еще с бронзового века, научное понимание его не начинало развиваться до 16 века. У холодной сварки есть свои недостатки, но при правильном выполнении она может соединять разрозненные материалы и даже некоторые марки алюминия, считающиеся «неподдающимися сварке». Он часто используется для соединения проводов, а также в аэрокосмической и автомобильной промышленности.
Если вы заинтересованы в сварке, вы должны прочитать нашу эту статью: Как начать сварочный бизнес?
Что такое аппарат для холодной сварки?
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.
Как это работает?
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 перекрываться, 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 нанопровода из золота (диаметром менее 10 нм) могут быть соединены в течение нескольких секунд посредством механического контакта.
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 жирах, а также в более сложных тонких поверхностных слоях загрязняющих веществ между ними, атомы «знают», когда они не находятся на одной и той же части».
История
Впервые явление холодной сварки было признано в 1940-х годов, но история методов холодной сварки уходит далеко в прошлое.
Археологи нашли инструменты 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, чтобы проверить концепцию, скрепив их вместе и скрутив их в в этот момент он заметил, что они слиплись. Дальнейшие испытания показали, что образовавшаяся связь имеет ту же прочность, что и основной металл.
Преимущества
Холодная сварка имеет ряд преимуществ по сравнению с другими способами сварки, в том числе:
1. Нет ЗТВ
Холодная сварка не создает зоны термического влияния (ЗТВ)
, что значительно снижает риск отрицательного химические или механические изменения в соединяемых основных материалах.
2. Прочные, чистые сварные швы
Холодная сварка позволяет получить чистые сварные швы, по прочности не уступающие самому слабому 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, такие как алюминий и медь, можно соединить с помощью холодной сварки.
4. Сварка алюминия
Холодная сварка показывает свои преимущества не только при соединении меди с алюминием, так как этот метод также может быть использован для сварки алюминия серий 2ххх и 7ххх, что невозможно при использовании любого другого метода сварки металлов. .
Недостатки
Хотя холодная сварка предлагает некоторые заметные преимущества, существуют также ограничения, связанные с этим методом. 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 свободными от 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, так как металлы должны быть пластичными и не должны подвергаться тяжелым процессам 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.
Области применения
Несмотря на все проблемы, связанные с этой технологией, холодная сварка имеет множество 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.
Часто задаваемые вопросы:
Какие металлы можно сваривать холодной сваркой?
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.
Заключение
Холодная сварка — это уникальная технология соединения, позволяющая создавать очень прочные соединения без использования тепла.
