Холодная сварка металлов

Холодная сварка – это технологический процесс надёжного соединения металла, пластмассы, керамики и других материалов. В быту под этим термином подразумевают использование специального клеящего состава на основе эпоксидной смолы, которая при взаимодействии с отвердителем создаёт очень плотный и твёрдый состав, надёжно схватывающий склеиваемые поверхности.

Холодная сварка металла может проводиться и другим способом, кардинально отличающимся по особенностям схватывания и требующим для своей реализации наличия определённого оборудования, принцип работы которого основан на давлении. Какой метод соединения более надёжный и когда его лучше применять?

Холодная сварка металла давлением

Этот способ сварки подразумевает соединение металлических деталей без применения высокотемпературного нагрева, при котором начинается плавление конструкционных составляющих, и проводится сдавливанием поверхностей до уровня, приближённого к параметрам кристаллической решётки.

Особенности процесса

Холодная сварка для металла – это сложный физико-химический процесс, который достигается путём пластической деформации отдельных частей соединяемых металлических деталей. В результате воздействия на них огромных нагрузок в пределах 60-250 кгс/мм2 образуется монолитное и прочное соединение, основанное на объединении компонентов кристаллической решётки на уровне атомов. Необходимо учитывать, что без пластической деформации достичь полноценного монолитного соединения не удастся, даже если при этом будет прикладываться существенное давление.

Степень схватывания металлических деталей во многом привязана к способу приложения давления, который может быть статическим или вибрационным, и схемы деформации. За типом деформации деталей холодная сварка бывает:

  • Точечной – самой распространённой и простой, с помощью которой соединяют алюминиевые заготовки между собой и алюминий с медью. При этом способе подготовленные заготовки накладываются друг на друга внахлёст между пуансонами, давящее движение которых приводит к деформации и свариванию деталей.
  • Шовной, которая по принципу получения похожа на предыдущую, но отличается наличием монолитного непрерывного соединения. Он применяется для сваривания металлов, имеющих разнородную структуру и сильно отличающихся твёрдостью.
  • Стыковой – самый старый, но применяющийся до сих пор, который основан на неравномерной зачистке торцов деталей и их постепенной осадке под стыковым давлением, когда в зоне сварки нарастает напряжённое состояние и происходит провар.
холодная сварка металла

Схемы холодной сварки: 1 и 2 – точечная. 3 и 4 – стыковая. A и B – свариваемые детали; С – пуансоны. 1 и 3 – перед сваркой; 2 и 4 – после сварки.

Преимущества

Главное преимущество сварки металла этим способом заключается в возможности соединения сплавов разных типов, которые имеют высокую чувствительность к нагреванию или при высокотемпературной сварке образуют интерметаллиды. Таким образом можно скрепить любые пластические металлы, которые обычным способом не удастся сварить. Наиболее часто сварка давлением используется для комбинационного соединения меди, свинца, никеля, алюминия, серебра, цинка, железа и других металлов с пластической структурой. Важной особенностью этого способа является и красивый эстетический вид шва, который при правильно проведённой работе может быть абсолютно незаметен.

Недостатки

Прибегая к этому способу сварки необходимо учитывать, что при относительной надёжности, он всё же не может обеспечить абсолютно монолитное соединение и при определённых нагрузках на соединительную поверхность можно получить трещину или разлом. Для проведения ремонтных работ этим способом, скорее всего, понадобится снять подлежащую восстановлению деталь, что не всегда возможно или оправданно по трудоемкости. Хотя и не требуется высокотехнологичное оборудование, без определённых механизмов в этом случае не обойтись.

Клей — холодная сварка

Понятие «холодная сварка металла» довольно часто используется при соединении деталей на молекулярном уровне с помощью специального клеящего двухкомпонентного материала. На самом деле, к сварке как таковой, он не имеет никакого отношения, но благодаря высоким показателям сцепки, заслужил всеобщее признание и широкое применение.

Особенности применения

Такая сварка с помощью клея основана на химических особенностях соединяющего состава, основу которого составляет эпоксидная смола и отвердитель. Причём, до момента финального применения и смешивания каждый компонент пребывает в нейтральном состоянии. Для приготовления рабочей смеси достаточно смешать составляющие клея в необходимой пропорции и получить готовую для применения массу. Очень важно придерживаться правильных пропорций (в случае с пластелинообразной массой необходимо отрезать кусок клеевого состава под прямым углом), только в этом случае полученная консистенция будет иметь максимальные схватывающие способности и позволит надёжно зафиксировать место «сварки».

Вступая в реакцию с эпоксидной смолой, отвердитель способствует быстрому отвердению полученной массы, поэтому приготовленный раствор нужно использовать на протяжении 5 минут.

Существуют универсальные компоненты, подходящие для склеивания различных материалов. Но наиболее стойкий эффект достигается при использовании узкоспециализированных клеевых составов, которые имеют специальные примеси и предназначены для использования с чётко определёнными материалами. Например, холодная сварка для металла, усиленная металлическим порошком, позволяет достичь значительно большего схватывающего эффекта, чем универсальный раствор. Поэтому, необходимо обратить внимание на тип склеиваемого материала, диапазон рабочих температур, в которых она может применяться, и рекомендации производителя касательно особенностей применения.

холодная сварка для металла

Технология нанесения

Для получения качественного и надёжного соединения необходимо придерживаться определённых правил применения холодной сварки на основе клея:

  • Непосредственно перед нанесением эпоксидного состава нужно подготовить склеиваемые поверхности путём зачистки наждачной бумагой и обезжириванием любым растворителем.
  • В зависимости от вида клеящего материала (наиболее часто встречается в виде пластелинообразной массы или может находиться в тюбике), перед применением необходимо перемешать клеевой состав для достижения рабочей консистенции. Если компоненты находятся в различных тюбиках или состоят из двух брусков, то необходимо чётко следовать инструкции производителя по пропорциональному соответствию, иначе достигнутый результат может быть далёк от совершенства. Разминаемая масса во время подготовки может нагреваться – это нормальный процесс и его пугаться не надо.
  • Подготовленный клей сразу наносится на поверхность склеиваемых изделий, которые фиксируются в местах крепления с помощью прижимного механизма на 15-25 минут для полного схватывания. Если необходимо просто заделать небольшую трещину или скол, то достаточно просто размазать подготовленную массу в нужном месте, заполнив её всю полость.
  • Через час после нанесения клея, схватывание достигнет необходимой крепости. На этом этапе место соединения можно обработать шлифовальными материалами, обрезать излишки раствора или рассверлить необходимые отверстия.
  • Полноценно использовать поддавшиеся клеевой холодной сварке материалы можно через 24 часа, когда нанесённая масса окончательно затвердеет и достигнет своих максимальных схватывающих свойств.

Преимущества

У способа сварки с помощью клея есть свои позитивные качества:

  • универсальность, позволяющую соединять различные металлы, пластмассы, керамику, дерево и другие материалы, как с идентичными изделиями, так и разноплановыми заготовками.
  • простоту применения – справиться с соединением этого типа сможет даже ребёнок, но необходимо учитывать, что отклонение от пропорций смешивания исходного материала и несоответствие технологии нанесения может существенно повлиять на качество схватывания.
  • надёжность – применение правильно подобранного клеевого состава обеспечивает качественный шов или соединение, способные выдерживать большие нагрузки на разрыв и определённые температурные колебания.
  • дешевизну – один из самых доступных способов, позволяющий справиться с серьёзными поломками, заделать образовавшиеся трещины, продлив срок службы изделий.
  • скорость ремонта – использовать не поддающиеся серьёзным нагрузкам детали и механизмы можно уже через 20-30 минут после обработки клеем, а полное затвердевание наступает по истечении 24 часов.

Недостатки

При всех своих положительных качествах, холодная сварка на основе клея не может полноценно заменить оригинальное сварное соединение, поэтому применять её в местах подвергающихся повышенным вибрационным и температурным нагрузкам не совсем целесообразно. В качестве временного варианта помощи этот вариант спайки подойдёт, но нужно помнить, что, невзирая на название, это всё-таки клеевое соединение, имеющее свои слабые стороны.

Проанализировав отзывы людей, неоднократно использовавших холодную сварку для металла, можно прийти к выводу, что качество и долговечность соединения полностью зависят от выбранного клеевого состава и неукоснительного выполнения технологии.