Холодная сварка

В этой статье приведено описание метода холодной сварки металлов. Какое оборудование потребуется для выполнения холодной сварки. Какую подготовку требуется провести перед холодной сваркой.

 

Метод холодной сварки

Основан 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).

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

 

холодная сварка 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.

холодная 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

 

холодная 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