clean сварка что это такое
Холодная сварка металлов – никакого волшебства!
Холодной сваркой называется соединение металлов в твердой фазе, достигаемое совместным пластическим деформированием соединяемых элементов без применения нагрева. Процесс осуществляется на воздухе при комнатной температуре, которая для большинства материалов ниже температуры рекристаллизации (чаще всего – путем приложения давления). Поэтому в ГОСТ 2601 данный способ имеет следующее определение:
Холодная сварка сварка давлением при значительной пластической деформации без внешнего нагрева соединяемых частей
ВНИМАНИЕ! Если вы искали клей «холодная сварка» см. статью «Холодная сварка» – клей, но не сварка
Содержание
Холодная сварка металлов – экскурс в историю
Холодная сварка металлов известна с древних времен. Как показывают археологические исследования и исторические хроники – «Колосс Родосский» был снаружи покрыт тонкими медными листами, которые были соединены между собой с использованием холодной сварки. То есть данная технология была применена и при создании шедевров античного периода.
В Национальном музее в Дублине (Ирландия) хранятся золотые коробочки, которые по заключению экспертов, изготовлены в эпоху поздней бронзы с применением данного способа.
В 1724 году священником Дезагюлье (J. L. Desaguliers) был представлен способ соединения свинца с помощью холодной сварки. Опыт заключался в том, что два свинцовых шарика диаметром около 25 мм сдавливали вместе и вращали, в результате они соединялись. Последующие попытки разорвать данное соединение и измерить величину разрыва с помощь весов показали, что прочность соединения некоторых образцов оказалось ничем не хуже основного металла. Результаты данных опытов были опубликованы в научных журналах.
На данный способ получения соединения впервые всерьез посмотрели в 1940-х годах, именно в это время ученые обнаружили странный эффект взаимодействия нескольких кусков одного и того же металла в абсолютном вакууме – при наличии чистых плоских граней они притягиваются.
В настоящее время она успешно применяется для соединения изделий из пластичных металлов, таких как медь, алюминий, свинец, олово, никель и др.
Что такое холодная сварка?
Холодная сварка – процесс, при котором происходит соединение двух твердых тел без нагрева свариваемых деталей на стыке соединения. Отличительной особенностью холодной сварки металлов является отсутствие фазы расплавления.
На первый взгляд, холодная сварка может показаться волшебством. Многие люди не могут понять, как может производится процесс соединения без нагрева, электрического тока или специальных растворов. Если посмотреть видео – у многих возникает мысль: «Это что-то магическое». На самом деле никакой магии нет.
Метод холодной сварки основан на использовании пластической деформации, с помощью которой разрушают на свариваемых поверхностях хрупкую пленку окислов. В настоящее время известно, что сила сцепления от контакта может быть значительно увеличена благодаря сильному сжатию деталей между собой, увеличению времени контакта, повышению температуры деталей, а также от комбинирования вышеперечисленных факторов.
Основная трудность подготовки поверхности деталей заключается в тщательном удалении с нее органических и окисных пленок. Органические пленки – это тонкие пленки масел, жирных кислот и парафинов, покрывающие свариваемые поверхности. Препятствуют сцеплению также пленки адсорбированных на поверхности газов.
При контакте с кислородом или другими реактивными веществами происходит образование поверхностных слоев, которые в значительной мере или полностью исключают вероятность возникновения эффекта холодной сварки. Ведь именно образующаяся из-за содержания кислорода в воздухе на поверхности металла оксидная пленка не дает соединиться свариваемым деталям в нормальных условиях. Кстати, даже при помещении в вакуум оксидная пленка не исчезает, то есть поверхность металла требует дополнительной очистки.
При холодной сварке металлы соединяются благодаря совместному пластическому деформированию по поверхности их взаимного контакта. Образование цельнометаллического соединения происходит за счет возникновения металлических связей между соединяемыми металлами. Эти связи возникают между атомами при сближении поверхностей соединяемых материалов в результате образования общего электронного облака, взаимодействующего с ионизированными атомами обеих металлических поверхностей. Сварное соединение образуется только путем деформации, без нагрева извне. Это обстоятельство позволяет сваривать термически разупрочняемые материалы без нарушения их физических свойств. Отсутствие нагрева исключает опасность образования хрупких интерметаллических прослоек в зоне контакта разнородных металлов (например, алюминия и меди). Холодную сварку можно выполнять во взрывоопасной среде, возможна герметизация объектов, нагрев которых недопустим (это широко используют в промышленности).
В реальных условиях нет идеально чистых и гладких металлических поверхностей. На них имеются неровности, выступы, окисные, адсорбированные пленки, органические пленки, которые препятствуют сближению поверхностей на расстояния действия межатомных сил. Поэтому получение сварного соединения возможно только при значительных пластических деформациях, приводящих к сминанию выступов, разрушению и раздроблению поверхностных слоев и их удалению из зоны сварного соединения вследствие пластического течения. В результате в контакт вступают по всей свариваемой поверхности чистые слои металла, между которыми образуется металлическая связь.
Исследования показали, что даже у самых гладких поверхностей металлических деталей есть шероховатости, и именно эти высокие точки прикасаются к противоположной детали. В процессе образования сварного шва фактически участвуют лишь несколько тысячных долей процента площади поверхности детали, но этих микроскопических участков вполне достаточно для создания мощных молекулярных соединений. Так что при соблюдении необходимых показателей гладкости свариваемых поверхностей деталей между точками соприкосновения создается мощнейшая связывающая сила.
Снижение прочности сварного соединения за счет уменьшения толщины металла в месте соединения до известной степени компенсируется повышением прочности деформированного металла, получающего наклеп. Например, предел прочности технически чистого алюминия в зоне максимальной деформации возрастает примерно в два раза.
Виды материалов пригодных к свариванию
Применение холодной сварки ограничивается физическими свойствами материалов и пригодна для различных металлов и их сплавов, достаточно пластичных при комнатной температуре:
Пластичность соединяемых материалов может быть повышена подогревом до соответствующей температуры. Так, например, высокопрочные алюминиевые сплавы при температуре 300-350°С свариваются за счет соответственно направленной пластической деформации подобно чистому алюминию при комнатной температуре.
Если на металл нанести твердые пленки электролитическим способом, например на медь пленку твердого никеля, или принять меры к предотвращению загрязнения, выполняя холодную сварку сразу же после окончания обработки механической щеткой, то в этих случаях связь происходит при значительно меньших деформациях.
Свариваемость при данном способе может быть оценена максимальной остающейся толщиной металла в месте соединения, выраженной в процентах по отношению к первоначальной толщине детали до сварки.
Параметры режимов холодной сварки
Основной параметр, определяющий процесс – величина деформации в месте соединения, которая зависит от свойств металла, его толщины, типа соединения и способов подготовки поверхностей.
Основными параметрами режима холодной сварки являются:
Величина удельного давления выбирается в зависимости от физико-механических свойств свариваемых материалов. Рекомендуемое удельное давление при стыковой холодной сварке:
Усилие зажатия образцов в зажимах с насечкой должно превышать усилие осадки для алюминия более чем на 50%, а для меди – более чем на 80%
| Металл | Относительная глубина вдавливания пуансона, % |
|---|---|
| Алюминий | 55 – 60 |
| Алюминиевые сплавы | 75 – 80 |
| Медь | 85 – 90 |
| Олово | 85 – 88 |
| Титан | 70 – 75 |
| Серебро | 82 – 86 |
| Армко-железо | 85 – 92 |
| Свинец | 80 – 85 |
| Никель | 85 – 90 |
| Индий | 10 – 15 |
Величина вылета стержня составляет:
Степень необходимой деформации при холодной сварке разнородных материалов определяется свойствами того из свариваемых металлов, при соединении которого требуется меньшая деформация. Этим пользуются при необходимости сварить малопластичные материалы, применяя прокладки из пластичных металлов.
Предварительные исследования свариваемости показывают следующие результаты:
| Металл | Свариваемость в % |
|---|---|
| Алюминий особо чистый | 40 |
| Алюминий технически чистый | 30 |
| Дюралюминий | 20 |
| Кадмий | 16 |
| Свинец | 16 |
| Медь | 14 |
| Никель | 11 |
| Цинк | 8 |
| Серебро | 6 |
Из этих данных видно, что наилучшие результаты холодной сварки дают алюминий и алюминиевые сплавы, удовлетворительные результаты дает медь. Довольно удовлетворительную свариваемость дает никель, имеющий высокую температуру плавления (1450°С).
Условия получения надежного сварного соединения
Надежное сварное соединение холодной сваркой может быть получено при соблюдении следующих условий:
Виды холодной сварки
В зависимости от способа приложения давления и схемы деформации определяют следующие виды:
1 – пуансон; 2 – свариваемые детали; Р – усилие сжатия
1 – пуансоны; 2 – свариваемые детали; Р – усилие сжатия
Области применения холодной сварки металлов
Как мы уже писали в статье данным способом успешно соединяют металлы, обладающие хорошими пластическими свойствами. Этот способ нашел применение главным образом в приборостроении, для соединения алюминиевой оболочки кабелей, при изготовлении корпусов полупроводниковых приборов, при изготовлении бытовых приборов из алюминия – чайников, подставок, каркасов, в электромонтажном производстве для соединения проводов и шин внахлестку и встык при монтаже сетей связи, троллейбусных проводов, электропроводки в домах. В летательных аппаратах встык варят шпангоуты. В последнее время достигнуты успехи в соединении полупроводниковых материалов.
Одним из направлений применения данного способа является его сочетание с обработкой давлением: прокаткой, высадкой, штамповкой, вытяжкой и т.п. С помощью последней, например, получают биметаллические переходники из алюминия и коррозионно-стойкой стали, которые затем используются в бесфланцевых соединениях трубопроводов летательных аппаратов.
Последние исследования открывают широкие возможности применения в процессе производства на микроуровне и наноуровне. Кроме того, экономически оправдано её применение при соединении небольших деталей из мягких, пластичных металлов, а также тонких металлических пленок, использующих полимеры в качестве подложки.
Холодную точечную сварку можно выполнять на любых прессах: гидравлических, эксцентриковых и т. п. Если сваривается несколько точек за один ход пресса, то требуются прессы усилием 500-1000 кг. Для холодной сварки одной точки достаточно пресс усилием 50-100 кг.
Холодная сварка: действительно ли это работает?
Говорят, что холодная сварка соединяет любой материал. Действительно ли это так, и можно ремонтировать любую поверхность? Ответ в нашей статье.
Производители утверждают, что холодная сварка позволяет соединять любые материалы, будь то металл, пластик, дерево, резина, керамика, стекло или камень, причем как на сухую, так и под водой. Действительно ли она так хороша, и что на самом деле можно отремонтировать холодной сваркой? Мы проверили и делимся опытом с вами.
Виды холодной сварки по составу
По составу холодная сварка может быть однокомпонентной и двухкомпонентной. Однокомпонентная сварка (клей) застывает при контакте с воздухом или влагой. Ее минус в том, что при открывании, необходимо сразу использовать, так как она начинает полимеризовываться. Правда, застывает она довольно долго, так как изготавливается без отвердителя. В продаже в обычных строительных магазинах она встречается редко.
Двухкомпонентная сварка состоит из смолы (наружная оболочка) и отвердителя (внутренний стержень). Может быть жидкой или твердой (наиболее распространенный вариант). Чаще всего продается в пластелинообразном состоянии, поэтому во время работы ее необходимо тщательно разминать. Для соединения элементов нужно нанести немного массы и тщательно прижать детали.
Существуют также специальные составы, рассчитанные на склеивание определенных материалов. Например, для работы с металлическими деталями в состав включают металлическую крошку. У некоторых добавлены компоненты, улучшающие показатели водо- и термостойкости. Однако из практики мы заметили, что универсальная холодная сварка вполне подходит для большинства видов работ.
Что можно ремонтировать холодной сваркой?
Мы не будем перечислять все виды работ, так как их огромное множество. Вот пример лишь одной из них. Треснул сифон на отводе канализации под ванной (фото ниже), который простоял уже больше 10 лет, и такого, как оказалось, в наличии уже просто нет. Как видно, трещина очень большая. Мы воспользовались универсальной турецкой холодной сваркой, купленной в ближайшем строительном магазине за 200 рублей.
Нанесли тонкий слой сварки изнутри и снаружи пластиковой стенки, плотно прижали. Затвердевает сварка примерно через 3 минуты после нанесения, а полное отвердение занимает 40 — 60 минут. Выглядит конечно не очень красиво (а никто и не будет любоваться им по ванной), но воду держит идеально.
Вторым нашим «испытуемым» стал шаровой кран, установленный для полива. На фото видна продольная трещина на корпусе крана длиной в 2 см. Предварительно очистив поверхность, мы нанесли небольшое количество все той же холодной сварки. В этом случае пришлось подождать дольше, пока состав затвердеет, так как наносить его приходилось на влажную поверхность.
В результате: сварка отлично держит без протечек, а краном можно пользоваться. Конечно, в будущем его нужно будет заменить, но на первое время хватит.
Помимо прочего холодной сваркой можно отремонтировать металлические и пластиковые баки, кастрюли (не для продуктов питания), временно устранить течь в трубопроводе холодного и горячего водоснабжения или заделать маленькую дырочку в радиаторе, если нет возможности пропаять. Однако, заменой горячей сварке (или смене поломанной детали на новую) она не станет. Есть некоторые виды поломок, где холодную сварку использовать категорически запрещено.
Что нельзя ремонтировать холодной сваркой?
Нет смысла ремонтировать холодной сваркой чугунные трубы и радиаторы отопления. Дело в том, что основной металл и клей будут иметь разные коэффициенты расширения, поэтому возможно появление трещин или просто отслоение «холодной сварки». Использовать такой тип ремонта можно разве что в качестве экстренной меры.
Также нельзя использовать холодную сварку для ремонта металлической, керамической и пластиковой посуды, которая используется для приготовления и принятия пищи. Это химический клеевой состав, который содержит токсичные элементы, вредные для здоровья. По этой же причине не стоит применять ее для ремонта или соединения труб, по которым течет питьевая вода (только как временный вариант, если нужно срочно устранить течь).
А как вы использовали холодную сварку? Поделитесь опытом в комментариях!
Электроинструмент для домашнего ремонта:
Жидкая и сухая холодная сварка для металла
Когда человек впервые слышит о необычайных возможностях холодной сварки, его реакция почти по Станиславскому — «не верю!», и в принципе, это объяснимо. Отчасти подобное восприятие — следствие самого названия, которое является довольно удачным маркетинговым решением. Как происходит соединение стальных труб, видели все: слепящие, завораживающие искры разлетались в разные стороны, а мама ещё в детстве строго запрещала смотреть туда: «Глаза заболят!»
Виды холодной сварки
Давайте уясним, что ничего общего с традиционными сварочными работами в этом процессе нет, скорее подходит термин «склеивание». Базируется это утверждение на том, что основа состава — эпоксидная смола. Для придания необходимых качеств в неё добавляются различные компоненты. Информацию о наиболее важных ингредиентах производители сохраняют в секрете — конкуренция на рынке вынуждает.
Чтобы увеличить прочность соединения деталей, применяются разные наполнители. В зависимости от характеристик свариваемых поверхностей используются мелкие металлические опилки, измельчённая до состояния пыли керамика и целлюлоза. Информация о количественном содержании стального или чугунного наполнителя позволяет косвенно судить о термостойкости продукта: чем больше, тем она будет выше.
По консистенции различают:
В обоих вариантах имеет значение скорость использования подготовленной смеси. Она начинает застывать уже через три, или самое большее — через десять минут, так что все подготовительные работы выполняйте заранее! Важно обеспечить плотное, герметичное прилегание массы к поверхности. У каждой марки — индивидуальный срок высыхания, указанный в инструкции.
Свойства и возможности метода
Специалисты утверждают, что полученное соединение не такое прочное, как классическая сварка, но крепче, чем-то, которое формируется при употреблении эпоксидки для склеивания. Эта особенность обуславливает сферу применения холодной сварки и в определённой степени сдерживает энтузиазм её сторонников. Дело в том, что реконструировать таким способом можно те детали и элементы конструкции, которые не подвергаются силовому воздействию, то есть не являются несущими. Ещё один нюанс, который тоже приходится учитывать — шов, выполненный из весьма пластичного материала, после окончательного высыхания становится жёстким.
Изначально разрабатывался способ быстрого и одновременно надёжного ремонта машин. Теперь область применения нового метода существенно расширилась:
Особенности каждого конкретного случая поломки требуют индивидуального подхода. Для выполнения поставленной задачи используются разные виды сварки: шовная, точечная, стыковая, тавровая, со сдвигом.
Порой звучат негативные отзывы: пробовали, ничего не получилось. Если детально разобраться в причинах подобных высказываний, чаще всего выясняется, что исполнитель допустил нарушения: решил воспользоваться холодной сваркой для металла, инструкцию по применению не читал. Или поспешил и проигнорировал, счёл излишней принципиально важную рекомендацию.
Советы специалистов
Вы уже использовали это удивительное изобретение? Поздравляем, есть причина с чистой совестью в последнее воскресенье мая праздновать День сварщика!
Как правильно пользоваться холодной сваркой
Холодная сварка является хорошим методом, позволяющим соединить составные части металла без нагревания. Холодная сварка отличается простотой и доступностью, позволяет получать прочные и надежные соединения из пластичных металлов. Стоит проанализировать процесс холодной сварки детальнее, а также типы материалов и рекомендации по их использованию.
Разновидности холодной сварки
Есть два типа сварки: однокомпонентная и двухкомпонентная. Если сравнивать 1-компонентную и 2-компонентную сварку, то особого отличия в качестве сварного шва между ними не имеется.
Но, если почитать отзывы потребителей, то большинство все же выбирает двухкомпонентную сварку. Она применяется при исполнении наиболее трудоемких работ, когда требуется повышенная прочность на выходе.
По консистенции, составным компонентам отличают последующие типы сварки:
По области использования:
Особенности сварки
Холодная сварка – высокопластичный клей. Изготовляется на базе эпоксидной смолы с двухкомпонентной структурой. Характерен длительный срок сохранения. Применяется кроме того однокомпонентный, который необходимо предельно быстро применять, поскольку он высохнет.
Сегодня на рынке продаются составы, которые выдерживают высокие температуры. От этого и название высокотемпературная холодная сварка. По цене они относятся к не самым дешевым, но считаются хорошим решением, если прочие виды сварки по определенным обстоятельствам неосуществимы.
Холодная сварка эксплуатируется не только людьми, которые самостоятельно делают ремонт в доме, но и автолюбителями. Скрепленные подобным способом детали будут служить длительный период, только при отсутствии постоянных нагрузок.
Руководство по использованию
Применять это вещество необходимо с соблюдением советов изготовителя, которые показаны в инструкции. Пользоваться ей достаточно просто, поэтому возможно соединять, в том числе и треснувшее стекло. Для данных целей имеется бесцветная сварка.
Чтобы сделать надежный шов, необходимо правильно соблюдать последующие правила:
Вот подобная простая методика может стать незаменимой в бытовом применении, которая при соблюдении инструкции не уступает классическим методам сварки.
Сварка разных материалов
Сварка для пластмассы
Холодная сварка для металла
Чинить можно сантехнические приборы, а конкретно для устранения течи. Однако насколько бы прочным оно не было, постоянно необходимо помнить, что оно служит только, чтобы ликвидировать возникшую проблему лишь на время.
Сварка для дерева
Применяется строителями либо специалистами по дереву. С помощью такому виду можно ликвидировать образовавшиеся трещины.
Сварка аква
Этот тип подойдет для склеивания поверхностей, которые постоянно контактируют с водою. С ее помощью можно не лишь заполнить глубокие трещины, однако и склеить 2 детали крупного размера. Сварка аква применяется в работе сантехников для склеивания батарей, труб, вентиляции.
Холодная сварка для линолеума
Применяется когда, следует осуществить соединения изделий, произведенных из жесткой резины. Безусловно, что обширное использование такая сварка обнаружила при исполнении ремонтных трудов. Необходимо выделить, что соединения линолеума, полученные с ее помощью, значительно превышают по собственным характеристикам те, для исполнения которых применялись клей либо двухсторонний скотч.
Советы опытных сварщиков
Для наилучшего сцепления деталей, рекомендовано наносить клей на мокрую поверхность. Метод более востребован в проблемах с протечкой труб. Поэтому при исполнении ремонтных работ можно воду не перекрывать.
Есть несколько полезных советов, которые стоит запомнить:
Плюсы холодной сварки:
Выводы
Подведя итоги, стоит отметить, что холодная сварка — это уникальный метод соединения разных по составу и прочности металлов. Его использование подразумевает соблюдение некоторых специфических условий, но это не мешает пользователям применять ее повсеместно, при этом положительно отзываясь о ее характеристиках.
Читайте также другие полезные статьи: