Фото с сайта engineeringclicks.com

Итак, для осуществления холодной сварки соединяемые металлические поверхности должны быть идеально зачищены. Чем они чище, тем лучше сустав. Если они полностью свободны от загрязнений и окислов, новообразованный металл станет однородной массой без явных признаков того, что сварка имела место.

Подготовка металла к холодной сварке

Для получения идеальной холодной сварки давлением необходимо очистить поверхности и подготовить геометрию соединения. При холодной сварке проволоки вместе на этапе подготовки не требуется особого внимания, кроме чистого надреза на концах обеих проволок перед приложением давления. Однако при сварке более сложных участков необходимо соответствующим образом подготовить металл.

Поверхность соединения

Если вы свариваете трубы, провода или другой профиль, рекомендуемая поверхность представляет собой простую плоскую область между двумя металлами. Неровности и шероховатость поверхности затрудняют межатомное притяжение для образования однородной массы. Таким образом, вы должны максимально выровнять площадь поверхности соединения, прежде чем пытаться получить холодный сварной шов.

На изображении показан пример неровностей поверхности золотого металла. Источник изображения: https://www.researchgate.net/figure/Microscopic-images-of-NPOP-and-gold-surface-roughness-samples-a-SEM-image-of-the-NPOP_fig2_301313717

Очистка поверхностей для Холодная сварка давлением

Наиболее важным этапом является очистка поверхности двух металлов от оксидного слоя, масел, жира и любых других загрязнений. Если вы хотите получить идеальное холодное сварное соединение, недопустимо загрязнение.

При холодной сварке проволоки сварщик обрезает проволоку перед соединением. Это обнажает почти полностью чистое поперечное сечение провода. А вот при сварке труб и других металлических профилей приходится все зачищать вручную.

На изображении показан алюминий с оксидным слоем. Источник изображения: https://www.materialwelding.com/how-to-clean-aluminum-oxide-layer-before-welding-easy-steps/

Хотя каждый металл имеет оксиды на своей поверхности, удаление оксидного слоя не является первый шаг. Смазка и масло также присутствуют на поверхности, даже если они не видны невооруженным глазом.

Попытка сначала удалить оксидный слой с помощью абразивных материалов, таких как проволочные щетки и т.п., может привести к проникновению жира и других загрязнений вглубь металлической поверхности. Мягкие металлы, такие как золото, медь, серебро и алюминий, наиболее восприимчивы к проникновению примесей под поверхность.

Источник: quora.com

Это затруднит холодную сварку, так как металлическая часть теперь будет иметь примеси внутри себя. Если вы попытаетесь выполнить холодную сварку, эти примеси могут не выдавиться и привести к тому, что определенная часть зоны соединения не достигнет межатомных связей, потому что загрязнения будут мешать.

Итак, сначала необходимо тщательно очистить поверхность от масел, используя чистящий раствор, подходящий для свариваемого металла. Затем оксидный слой удаляют проволочной щеткой, проволочным кругом, шлифовальным кругом или другим абразивом, подходящим для свариваемого металла.

Источник: Андрезадник/Викисклад.

Насколько прочны соединения холодной сварки

Если вы успешно подготовите металлические поверхности и тщательно их очистите, соединение холодной сварки будет таким же прочным, как основной металл.

При других процессах сварки возможно, что прочность соединения и другие механические свойства превзойдут основной металл, потому что добавленный присадочный металл может быть из другого сплава, или термическая обработка может повлиять на материал в зоне сварки, изменив его характеристики.

Фото @Massimo

Однако холодная сварка не может обеспечить лучшие характеристики соединения, чем сам металл.

Легче всего добиться почти идеального соединения при холодной сварке проволоки. Но при сварке других металлических профилей неправильная подготовка может снизить прочность соединения.

Преимущества холодной сварки

• Наиболее существенным преимуществом процесса холодной сварки является отсутствие зоны термического влияния («ЗТВ»), ответственной за многие проблемы сварки. Поскольку нет дуги или концентрированного тепла, нет и ЗТВ
• При правильном выполнении холодная сварка обеспечивает идеальные швы без хрупких интерметаллидов, микротрещин, пористости, загрязнений и других дефектов соединения
• Относительно прост в исполнении, так как большая часть работы фактически связана с подготовкой металла
• Процесс холодной сварки идеально подходит для сварки алюминия, особенно при соединении его с медью. Добиться такого соединения очень сложно с другими процессами сварки
• Сваривает широкий спектр металлов, особенно подходит для соединения разнородных металлов
• Это быстрее, чем многие другие методы сварки

Недостатки холодной сварки

• Металл должен быть идеально очищен для получения высококачественного соединения холодной сваркой
• Использовать метод холодной сварки в промышленных условиях очень сложно из-за загрязняющих веществ в воздухе, таких как металлическая пыль, искры от шлифовки в фабричных цехах и других источников перекрестного загрязнения
• Наноразмерные молекулярные неровности могут ослабить получаемое соединение металлических деталей
• Холодная сварка лучше всего подходит для плоских поверхностей, в то время как неправильные формы трудно получить
• Методы холодной сварки не могут соединять металлы с содержанием углерода, такие как углеродистая сталь. Соединение методом холодной сварки возможно только с пластичными цветными металлами, такими как медь, алюминий, серебряные сплавы, свинец, золото и т. д.

Для чего используется холодная сварка

Процесс холодной сварки в основном используется для сварки проводов, особенно при прокладке подземных проводов, если существует опасность горючих газов.

Дуговая сварка или подобные процессы могут вызвать воспламенение этих газов, в то время как холодная сварка совершенно безопасна.

Этот процесс является подходящим методом соединения при работе с легковоспламеняющимися или взрывоопасными веществами, и необходима сварка. Например, герметизация контейнеров, содержащих такие вещества, может быть достигнута с помощью холодной сварки.

На рисунке показан аппарат для холодной сварки. Источник изображения: https://www.thefabricator.com/tubepipejournal/article/tubepipeproduction/custom-cold-welding-power-supply-streamlines-tube-production

Холодная сварка давлением также используется во многих отраслях, включая стоматологию, электронику , автомобильной, производственной и аэрокосмической, особенно для соединения разнородных металлов.

Какие материалы можно сваривать в холодном состоянии

Материалы, которые можно сваривать в холодном состоянии, ограничиваются неуглеродистыми и цветными металлами. Однако для холодной сварки подходят большинство других более мягких металлов, включая медь, алюминий, золото, серебро и его сплавы, никель, латунь 70/30, цинк и даже такие сплавы, как Aldrey, Tripple E и Constantan.

Photo by mobileweldinglondon.co.uk

Этот процесс также позволяет получить прочные сварные швы с алюминием серий 2xxx и 7xxx, что невозможно при использовании любого процесса дуговой сварки. Это потому, что эти алюминиевые сплавы имеют сильную склонность к растрескиванию под воздействием тепла.

Одним из самых больших преимуществ холодной сварки является возможность соединения разнородных металлов. Например, он значительно превосходит качество соединения меди и алюминия по сравнению с такими процессами, как сварка трением, пайка пламенем или контактная сварка.

Источник: mtiwelding

Оксиды и воздух являются причиной неудач при сварке плавлением при соединении алюминия и меди. Процесс холодной сварки решает эту проблему, выдавливая оксиды и воздушные полости и обеспечивая почти идеальное соединение без нагрева, которое может повлиять на металлургические характеристики этих металлов.

Возможные сварные соединения

Стыковые и нахлестные соединения лучше всего работают при холодной сварке, поскольку этот процесс зависит от контактной поверхности.

Для сварки проволоки и труб применяют стыковые соединения. Концы легко подготовить, обрезав провода или обрезав трубы. Это создает блестящую, чистую металлическую поверхность в области контакта между двумя деталями, что позволяет добиться прочного соединения.

Источник: Stirweld.com

При холодной сварке внахлестку необходимо учитывать уменьшение толщины металла, которое происходит из-за приложенного давления. Ваша сварная деталь может потерять до 50% своей первоначальной толщины, в зависимости от материала. Это должно быть рассчитано заранее, потому что ваш готовый продукт может не соответствовать вашим ожиданиям.

Источник: Stirweld.com

Заключение

Холодная сварка имеет долгую историю. Этот процесс впервые появился в бронзовом веке, но он не применялся в промышленности до 1950-х годов, когда он стал признанным процессом, который мы используем сегодня.

Сегодня доступны машины для холодной сварки проволоки, которые могут выполнять стыковые сварные соединения за считанные секунды. А вот сварка более сложных элементов требует более детального подхода. Сварка без тепловой энергии звучит очень странно для начинающих сварщиков, но это определенно возможно, и ее часто используют, когда дуговая сварка сложна или непрактична.

Это был обзор того, что такое холодная сварка и что с ней можно делать. В отличие от процесса сварки MIG или чего-то вроде лазерной сварки, холодная сварка не требует ничего, кроме чистой поверхности и сильного давления.

6 комментариев

Как выполнять сварку металлов различной толщины

Как сварить нержавеющую сталь MIG, как профессионал

{{ tier_title }}

Что такое холодная сварка? — Руководство по сварке для начинающих

Если вы посещали автомобили или работали рядом с ними, скорее всего, вы видели аббревиатуру «CW» (или, неправильно, «CWing»), используемую для обозначения типа соединения выпускного коллектора. Но что это значит? И почему этот процесс называется холодной сваркой, а не другими видами металлообработки, в которых используется тепло?

В этом посте я объясню, что такое холодная сварка, обзор самого процесса, его преимущества и недостатки, а также перечислю некоторые машины, которые могут выполнять этот процесс.

Содержание

1

Что такое процесс холодной сварки?

Холодная сварка, часто называемая сваркой сопротивлением или точечной сваркой, представляет собой процесс, при котором два металла соединяются друг с другом путем приложения давления с огромной силой, а затем пропускания электрического тока через металлы. Удар электричества заставляет материалы соединяться вместе с невероятной силой.

 Я написал исчерпывающий набор инструкций, объясняющих, как работает холодная сварка, если вам нужна дополнительная информация. 

Почему металлы слипаются при холодной сварке?

Металлы прилипают из-за силы, прилагаемой при сжатии материалов. Электрический ток, проходящий через металлы, создает сопротивление, которое нагревает поверхность металлов.

Это тепло заставляет атомы на поверхности металлов двигаться и образовывать новые соединения. Эти новые соединения невероятно прочны и удерживают металлы вместе.

Насколько надежна холодная сварка?

Процесс холодной сварки невероятно надежен и позволяет получить сварной шов такой же или более прочный, чем шов, полученный традиционными методами.

В некоторых случаях сварной шов, созданный в процессе холодной сварки, настолько прочный, что его невозможно разорвать, не повредив материалы. Это делает его идеальным вариантом для предметов, которые должны быть постоянно соединены вместе.

Где используется холодная сварка?

Холодная сварка широко применяется в автомобильной и нефтегазовой промышленности. Например:

Выпускной коллектор

Соединение между коллектором и головкой блока цилиндров должно быть достаточно прочным, чтобы выдерживать тепло и давление внутри моторного отсека. Тепло может привести к ослаблению и разрушению других типов соединений.

Головка блока цилиндров и выпускной коллектор свариваются методом холодной или точечной сварки, образуя прочное соединение, которое прослужит в течение всего срока службы автомобиля.

Трубы при бурении нефтяных и газовых скважин

Трубы транспортируют воду или природный газ через нефтяную вышку обратно на поверхность. Эти трубы вступают в контакт с другими объектами и материалами, что может привести к их ослаблению и, в конечном итоге, к выходу из строя.

Холодная сварка труб помогает обеспечить прочные и долговечные соединения, которые могут удерживаться при транспортировке труб через буровую установку.

Автозапчасти и крупная бытовая техника

Почти все, что производится в промышленных условиях, часто можно найти со сварными швами, созданными с использованием процесса холодной сварки.

Различные виды холодной сварки?

Существует два основных типа сварки:

Точечная сварка сопротивлением

Мы обычно думаем об этом типе сварки, когда слышим термин «холодная сварка». Он включает в себя сжатие двух кусков металла вместе, а затем пропускание через них электрического тока.

Это создает сопротивление, которое нагревает поверхность металлов и образует новые соединения, удерживающие металлы вместе.

Сварка контактным швом

Этот тип сварки аналогичен контактной точечной сварке, но используется для соединения двух металлических частей вместе. Он часто используется при производстве крупной бытовой техники и других предметов, где требуется прочный и долговечный сварной шов.

Преимущества холодной сварки

Существует несколько преимуществ, таких как:

1. Невероятно прочные сварные швы – Сварные швы, полученные методом холодной сварки, невероятно прочные. Они могут выдерживать огромное количество давления и тепла, не ослабевая.
2. Нагрев не требуется – Процесс не требует нагрева, поэтому его можно выполнять в различных условиях практически без подготовки.
3. Эффективность – Сварные швы, созданные методом холодной сварки, невероятно эффективны. Их можно создать за секунды, а не за часы.
4. Очень мало отходов — Поскольку процесс не требует тепла, образуется очень мало отходов. Это делает его экологически безопасным вариантом для сварки металлов.

Недостатки холодной сварки

Этот процесс также имеет несколько недостатков.

1. Невозможность сварки некоторых материалов – Некоторые материалы, например алюминий, нельзя сваривать методом холодной сварки.
2. Сварные швы могут быть плохо видны – Темный цвет некоторых металлических сплавов и защитное оксидное покрытие, которое естественным образом образуется на металлах, может затруднить определение места сварки. Важно тщательно осматривать сварные швы на наличие трещин или дефектов.
3. Сварка только в одном направлении – Холодная сварка может выполняться только в одном направлении, потому что электрический ток должен проходить через оба материала, чтобы процесс контактной сварки работал.

Стоимость аппарата для холодной сварки

Аппарат для холодной сварки может стоить от 400 до 1000 долларов. Более дорогие машины часто проще и удобнее в использовании, чем менее дорогие. кроме того, более дорогие часто имеют более высокий выходной ток.

Ниже представлен чуть более дешевый аппарат для холодной сварки Andeli TIG-250MPL с выходным током до 170 AMP

Кроме того, у этой же марки есть модель Andeli TIG-250PLS с выходным током до 200 AMP и немного большим количеством функций. использовать.

Холодная сварка и сварка ВИГ

Самая большая разница между холодной сваркой и сваркой ВИГ заключается в том, что при холодной сварке не используется тепло. Он основан на сопротивлении, создаваемом при прохождении электрического тока через два металлических сплава.

TIG расшифровывается как вольфрамовый инертный газ и использует сварочную горелку для нагрева свариваемых металлов. Это делает TIG более эффективным вариантом при сварке материалов с низкой температурой плавления.

Можно ли производить холодную сварку с помощью сварочного аппарата TIG?

Большинство представленного на рынке оборудования, подобного указанному выше, представляют собой сварочные аппараты TIG с возможностью холодной сварки. Итак, в режиме TIG машина будет выполнять горячую сварку TIG с наполнителем, а в режиме холодной сварки машина будет иметь функции, перечисленные выше в моем посте.

Вам нужен газ для холодной сварки?

Нет, для холодной сварки газ не нужен. Процесс не требует нагрева, поэтому его можно проводить в различных условиях практически без подготовки. Однако некоторые сварщики используют газовую защиту для защиты сварного шва от загрязнений и облегчения процесса сварки.

Является ли холодная сварка пайкой?

Нет, это два разных процесса. Пайка использует более низкую температуру для соединения металлов, в то время как холодная сварка использует давление и электрический ток для создания прочного соединения.