Холодная сварка

 

В этой статье приведено описание метода, как выполняется  холодная сварка металлов. Какое оборудование потребуется для  холодной сварки. Какую подготовку требуется провести перед холодной сваркой.

 

 Холодная сварка метод соединения

Холодная сварка основана на использовании пластической деформации, с помощью которой разрушают на свариваемых поверхностях  хрупкую пленку окислов – основное препятствие для соединения металлов.

Образование цельнометаллического соединения происходит за счет возникновения металлических связей соединяемыми металлами. Эти связи возникают между атомами при сближении поверхностей  соединяемых металлов на расстоянии порядка (2 – 8) 10-7 мм  в результате образования общего электронного  облака,  взаимодействующего с ионизированными атомами  обеих металлических поверхностей.

Метод холодной сварки имеет следующие преимущества: малая стоимость, высокая производительность,  возможность  автоматизации работы во взрыво- и огнеопасной среде, сварка  деталей с нанесенной изоляцией, а также гигиеничность процесса.

Холодной сваркой можно сваривать металлы, имеющие высокие пластические свойства: алюминий и его сплавы,  медь и ее сплавы,  кадмий, никель, свинец, олово, цинк,  титан, серебро и др. Этот метод применяют при сварке разнородных металлов,  например меди с алюминием.

Поверхности, подлежащие сварке, должны  быть  тщательно очищены от любых органических пленок. Прежде всего, свариваемые детали при наличии на них слоя жира и грязи должны быть промыты и досуха вытерты.

Лучшие результаты дает  механическая очистка  деталей.  Очистку деталей при сварке внахлестку  и деталей больших сечений при сварке встык рекомендуется выполнять вращающейся стальной  щеткой. Диаметр щетки при ее стационарной установке 200 мм., а диаметр проволочек 0,2 – 0,3 мм. В переносных установках диаметр щетки должен быть не более 100 мм.  Частота вращения щетки 1500 – 3000 об/мин.

Подготовку стержней малых и средних сечений, а также проводов к сварке встык рекомендуется выполнять  обрезкой их концов  и в исключительных случаях  -многократным  осаживанием их вылетов в зажимных губках сварочной машины.

Мелкие алюминиевые детали можно подготавливать  к сварке с помощью прокаливания при температуре 350 – 400 ᴼ С при свободном доступе воздуха, а медные детали  никелированием.  Химическое обезжиривание не может применяться   для подготовки деталей к холодной сварке.

Очищенные детали не должны загрязняться (даже прикосновение пальцами к поверхностям, подлежащим сварке,  резко  снижает прочность сварного соединения).

Холодная сварка внахлестку

Этот вид холодной сварки  похож на контактную точечную сварку. Свариваемые детали собирают внахлестку и помещают под пресс.  Сварное соединение образуется за счет  пластической  деформации деталей.

В практике применяют следующие методы  сварки: без  предварительного зажатия свариваемых деталей, с предварительным зажатием  свариваемых деталей, с односторонним деформированием  свариваемых деталей.

Точечная сварка без предварительного зажатия  деталей

 

 соединение без предварительного зажатия деталей

 

   Детали 1, подготовленные к сварке, устанавливают между  расположенными  соостно пуансонами 2. При взаимодействии  определенного  усилия рабочие выступы пуансонов вдавливаются  в металл,  обеспечивая необходимую  для его сварки деформацию. Наиболее рациональная форма  рабочих выступов пуансонов  прямоугольная  и круглая.  Ширину или диаметр рабочего выступа пуансона берут  равными 1-3 толщин деталей  в зависимости от толщины последних.

Недостатком описанного способа сварки  является  коробление деталей, что особенно  затрудняет сварку  деталей больших толщин (свыше 4 мм), а также  деталей, изготовленных из материала  со сравнительно малой пластичностью (нагартованная медь, алюминий и др.).  Вследствие коробления сварка  каждой последующей  точки ослабляет или разрушает  смежную, ранее сваренную точку.

Точечная сварка с предварительным зажимом  деталей

холодная сварка с предварительным зажатием деталей

Этот способ сварки позволяет устранить  основные недостатки,  присущие способу сварки  без предварительного  зажатия деталей.  Зажатие деталей между опорными частями  (прижимами) 2 производят  до вдавливания рабочих выступов  пуансонов 3 в металл (деталь)  1 или одновременно с ним.  За счет этого  устраняется коробление  свариваемых деталей  и увеличивается прочность  сварного соединения. При этом способе сварки  давление на  прижимы рекомендуется  применять 29,4 – 49 МПа.  Площадь прижима должна  превышать площадь торца рабочего выступа пуансона в 15 – 20 раз.

При сварке полосовых материалов  рекомендуется применять  зажимные плиты (кондукторы).  В плитах делают сквозные  калиброванные отверстия 3 по размерам и форме  рабочих пуансонов  4, служащие для них  направляющими.

 сварка полосных деталей

1-Свариваемые детали; 2-Прижимные плиты;3- Отверстия; 4- пуансоны

 

Использование этих кондукторов  дает возможность  уменьшить  массу сварочных клещей, исключает разметку и прихватку деталей перед сваркой.

Точечная сварка  с односторонним деформированием

 

 сварка с односторонним деформированием

Exif_JPEG_420

1-Свариваемые детали; 2-прижим; 3-пуансон; 4-основание

Этот способ сварки применяют в том случае, когда требуется особенно ровная  поверхность  сварного соединения с какой-то одной стороной соединения по техническим  или эстетическим требованиям.  В этом случае соединяемые внахлестку  детали 1 располагаются на плоском основании 4, а рабочий пуансон 3 заданной формы и размеров вдавливается в  эти детали.

Процесс сварки выполняют на любых механических, пневматических или гидравлических прессах, создающих  необходимое давление. Рабочие части пресса – пуансоны,  зажимные плиты,  направляющие и фиксирующие  детали – изготовляют  применительно к  свариваемым деталям.  Пуансоны применяют различной формы: круглые ( плоские и сферические), клиновидные, квадратные, прямоугольные, эллиптические, в зависимости от конфигурации изделия.

Основные технические характеристики  некоторых машин для стыковочной сварки приведены в таблице.

Основные технические характеристики некоторых машин для стыковочной холодной сварки

Машина и ее назначениеПотребная электрическая мощность, кВтМаксимальное усилие осадки, кНМаксимальное давление масла в гидросети, мПаМаксимальное раскрытие зажимных губок, ммМаксимальное расстояние между  внутренними торцами  зажимных губок, ммГабаритные размеры, ммМасс, кгРасход сжатого воздуха на одну сварку, м3
МСХС-5-3, сварка алюминиевых проводов сечением 2-300 мм2, медных проводов и алюминиевых проводов с медным  сечением 2-20 мм249Не ограничено11485х320х300620,005
МСХС  — 8, сварка алюминиевых проводов сечением 3-80 мм2, медных медных проводов, алюминиевых проводов с медным сечением 3-50 мм20,2578,4816920х740х13704800,015
МСХС-30, сварка медных контактных проводов сечением до 100 мм2 и медных проводов с алюминиевым сечением до  300 мм21,029424,51572500х1100х1100380
МСХС – 35, сварка алюминиевых проводов сечением 20-300 мм2, медных – 20-150 мм2 и медных проводов с алюминиевыми сечением 20-200 мм21,734349022401120х620х1240720