Холодная сварка: когда нагрев не нужен

Сварка холодным способом - уникальный технологический процесс, который не требует нагрева металлов для их соединения. Вместо применения тепла, без которого не обходится традиционная сварка, в этом случае используется сильное механическое давление. Соединяемые детали испытывают пластическую деформацию и “сливаются”, то есть происходит их сцепление на молекулярном уровне.

Суть метода в том, что при достаточном давлении и подходящих условиях, включая очистку и подготовку поверхностей, происходит нарушение поверхностных слоев металла, что позволяет атомам одной детали соединяться с атомами другой без фазы плавления. Это эффективно и экологически чисто, так как исключается использование дополнительных материалов и воздействие высоких температур.

Технологию холодной сварки не стоит путать с клеями, которые имеют аналогичное название. Эти составы призваны соединять металлы и другие материалы методом простого склеивания и не имеют никакого отношения к сварочным работам.     

Холодная сварка - от древности до наших дней

Способ холодной сварки считается одним из самых старинных наравне с кузнечным. Еще в глубокой древности люди заметили, что получить соединение двух заготовок из благородных металлов можно, если сложить их, а потом сильно по ним ударить. Один из первых, по мнению экспертов, образцов такой сварки сегодня хранится в Национальном музее Дублина. Это золотая коробка с аккуратно образованными “холодными” швами. Археологи датируют ее поздним бронзовым веком.   

Современная холодная сварка гост уже не знает, что такое традиционные молот и наковальня. И давно не считается ручной технологией. Но принципы ее действия остались неизменными. Соединяемые поверхности подвергаются интенсивному механическому давлению, которое вызывает их пластическое изменение. 

Применение этой силы вкупе со сдвигающими усилиями обеспечивает тесный контакт поверхностей на микроскопическом уровне. Кроме того, давление и сдвиг удаляют оксидные пленки и загрязнения с контактирующих поверхностей, обнажая чистые металлические слои.

Под двойным воздействием атомы металла соединяются, образуя прочные связи. Так как процесс происходит без нагревания, исключается риск термических деформаций и ухудшения свойств материалов.

Холодная сварка важна для производств, где необходимо добиваться высокой точности и сохранения первоначальных свойств металлов. Она также позволяет соединять заготовки, которые трудно или невозможно сварить традиционными способами. Например, имеющие разнородный состав или изготовленные из металлов с высокой проводимостью, таких как алюминий и медь.

Виды холодной сварки

К холодным вариантам сварки можно отнести сразу несколько технологий. Перечислим самые эффективные и востребованные: 

• диффузионная сварка. Поверхности соединяемых деталей в этом случае сжимаются в вакууме или в инертной атмосфере при повышенных температурах (но ниже точки плавления материалов, что позволяет назвать технологию “холодной”). При достаточно длительном времени выдержки процесс приводит к диффузии атомов металлов и к образованию прочного шва;
• взрывная сварка. Способ, когда один из соединяемых металлов ускоряется с помощью взрывного вещества и при столкновении с другой металлической поверхностью сливается с ней;
• ультразвуковая сварка холодным способом использует ультразвуковые колебания для создания местного трения и давления между соединяемыми деталями. Эффективна в соединении тонких листов и проводников, так как тепло генерируется только в зоне свариваемого стыка;
• сварка под прессом. Детали сжимаются под высоким давлением при комнатной температуре. Метод часто выбирают для соединения кабелей и проводов;
• искровая сварка. При ней на металл воздействует серия искровых разрядов, которые местно очищают и нагревают поверхности до пластического состояния (но опять же без плавления), после чего детали сжимаются;
• стыковая сварка. Металлы подвергают давлению в зоне стыка. Соединение происходит благодаря деформации и сплавлению на молекулярном уровне под влиянием силы сжатия.
  
  

Типы соединений
при сварке холодным способом

Стыковое соединение, при котором детали примыкают вплотную друг к другу по торцам, - популярное, но не единственное. А используется оно чаще для плоских листов или проволоки. Кроме того, при холодной сварке гост возможен нахлесточный контакт, когда одна деталь находится поверх другой, а давление для их слияния прикладывается сверху. Этот вариант подходит для листового и профильного металла.

При тавровом соединении одна деталь имеет выступающий элемент, а другая - соответствующую выемку. Контакт внахлест с перекрытием схож с нахлесточным, но предусматривает наложение одной детали на другую на большей площади для обеспечения дополнительной прочности.

Точечное соединение используется для тонких листов металла. При нем детали соединяются в одной или нескольких точках. Шовное предполагает создание сплошного или прерывистого шва путем движения деталей относительно инструмента холодной сварки или наоборот.

Способ холодной сварки соединением с концевым уплотнением пригоден для объединения стержней или проводов. При этом одна часть перед сжатием вводится в концевую область другой. При формировании скользящего соединения детали сдвигаются относительно друг друга под давлением для создания большей площади контакта и для повышения прочности.

Условия эффективной холодной сварки

Для достижения оптимального результата важно помнить о нюансах и соблюдать точные параметры процесса. К обязательным требованиям относятся:

• подготовка поверхностей. Они должны быть тщательно очищены от грязи, масел, оксидных пленок и от других загрязнений;
• равномерность давления по всей площади соединения. Это помогает избежать локальных напряжений, которые могут привести к недостаточной сварке или переутомлению материала;
• правильный расчет времени экспозиции. Гарантирует полное сцепление металлов без излишней деформации;
• учет механических свойств материалов. Необходимо брать в расчет их холодную текучесть и пластичность, чтобы предотвратить ломкость или растрескивание.
  
  

Плюсы холодной сварки металлов

Отсутствие термического воздействия - самое очевидное преимущество холодной сварки. И действительно очень полезное, так как не происходит изменение структуры материала, исключаются термические напряжения и деформации. Кроме того, отметим энергоэффективность технологии, так как достигать экстремального нагрева не нужно.

Соединения отличаются повышенной прочностью, а вероятность появления дефектов сводится к минимуму. Некоторые методы позволяют сваривать детали очень быстро, что увеличивает производительность рабочих процессов. Не требует операция и сложных защитных мер, так как относится к экологичным, а за ее безопасность чаще всего “отвечает” автоматизированное оборудование.  

Все эти достоинства сварки холодным способом можете оценить и вы, если закажете ее одному из наших производителей. Оформление заявки на сайте и выбор исполнителя займут совсем немного времени, а результаты работы наших специалистов и цены на их услуги приятно удивят. Обращайтесь!   

Тип сварки			Стоимость, руб./см
Диффузионная			от 50
Взрывом			от 100
Ультразвуковая			от 150
Под прессом			от 200