Алюминий и его сплавы — холодные способы сварки

Свариваем алюминий холодным методом

Алюминий — широко используемый человеком материал. Обладая многими преимуществами, он, однако, не лишен и определенных недостатков. Одним из них является сложность в соединении с другими металлами, а также интенсивное образование окислов, препятствующих сварочным работам.

Современные технологии помогают бороться с этой проблемой с помощью холодной сварки для алюминия.

Что же она из себя представляет? Это уникальный способ сварки под давлением, во время которой участвующие в процессе детали не подвергаются нагреву, но с ними происходит пластическая деформация, вследствие создания между ними межатомных связей. Процесс происходит при комнатной температуре, не требует дополнительных источников нагрева, и при этом соединение характеризуется высоким уровнем прочности.

С помощью деформации обеспечивается разрушение оксидного слоя (а также его удаление), препятствующего соединению деталей. Расстояние между деталями получается минимальное — в пределах величины кристаллической решетки. При этом образуются новые атомные связи и формируется единая кристаллическая решетка.

Какие бывают виды холодной сварки для алюминия?

Принято выделять три основных метода холодной сварки:

• точечная сварка;
• стыковая сварка;
• шовная сварка.

Точечный метод

Производится путем соединения алюминиевых деталей внахлест. Для этого используются пуансоны, при вдавливании которых и формируется соединение, именуемое сварной точкой. Прочность на этом участке значительно увеличена в сравнении с местами, которые не подвергались деформации. Площадь, занимаемая сварной точкой, равняется площади пуансонов, которая вдавливается. Степенью деформации называется отношение глубины вдавливания к толщине деталей, и для алюминия она обычно составляет от 60% до 70% (а для алюминиевых сплавов — от 75% до 90%).

Для точечного метода можно зажимать детали, но необходимости в этом нет — она осуществится и без зажимания.

Шовный метод

Данная методика обычно применяется в двух разновидностях:

• последовательное формирование точек, которые перекрываются вместе с непрерывным образованием шва;
• соединение заготовок на протяженности всего шва одновременно.

В первом случае сварочный процесс производится с использованием вращающихся роликов. Металлические детали необходимо зачистить, поверхности — состыковать, разместить в пространстве между роликами, как следует сдавить, а затем начать вращать ролики. Сваривание происходит при протяжке деталей.

Как можно пользоваться холодной сваркой при роликовом варианте?

• Односторонний способ — используется лишь давление, создаваемое одним роликом, который вращается (второй ролик в данном случае выступает опорой).

  

• Двусторонний способ — для создания давления используются одновременно два ролика, между которыми размещается деталь.

Одновременное соединение по всему шву выполняется с помощью пуансонов (так же, как и при точечном методе). Обычно используются пуансоны кольцевидной формы. В каких случаях используется такое соединение? Чаще всего — когда поставлена задача изготовить изделие, лишенное отбортовки. Следует помнить, что созданный таким способом шов уменьшает сечение металла. покердом

Стыковой метод

Ключевая технология при данном методе — специальные губки, в которые зажимаются заготовки. Осевое усилие приводит к деформации концов заготовки, которые выпущены из зажима. Можно сказать, что такая методика чем-то напоминает сжатие материала между жесткими плитами. Чтобы процесс прошел успешно, потребуются определенные условия: разрушенные сваркой поверхностные пленки должны полностью удалиться из зоны будущего контакта. Такие условия можно создать с помощью особой конструкции зажимных губок.

При стыковом методе могут применяться направляющие втулки и пуансоны-толкатели, с помощью которых давление передается на детали. Однако эта техника не лишена некоторых недостатков:

• нет возможности соединить достаточно длинные детали;
• часть детали, находящаяся во втулке, подвержена деформации;
• процесс удаления облоя весьма трудоемок;
• после сварки достаточно трудно извлечь детали из втулок.

Не забываем про особенности швов

Перед тем как активно пользоваться холодной сваркой, нужно разобраться с особенностями получаемых швов.

Процесс, при котором формируется прямой шов, приводит к ослаблению сечения металла, что негативно сказывается на дальнейшей работоспособности изделия. Полученные в результате нахлестного продольного шва две алюминиевых полосы могут беспрепятственно перегибаться по шву, что недопустимо. По этой причине прямые швы в современных условиях холодной сварки используются ограниченно. Более распространен точечный метод, лишенный таких недостатков.

Как бы то ни было, все указанные методы — прекрасная альтернатива традиционной сварке.

Холодная сварка в виде клея

Это один из наиболее простых и доступных методов. Он не требует каких-либо специфических механизмов или инструментов, очень удобен, оперативен и может выручить при аварийных ситуациях даже «в полевых условиях».

В качестве клеящего вещества выступает двухкомпонентный клей, созданный на основе эпоксидной смолы, в которую добавлен стальной порошок. Может выпускаться в виде мастики или жидкости.

Благодаря достижениям современной химической промышленности, в классический рецепт клея для сварки добавляются особые присадки, позволяющие значительно улучшить адгезию, устойчивость к агрессивной среде, диапазон рабочих температур, и т.д. Прочность такого клея может даже превосходить металл, из которого сделаны соединяемые детали.

Предварительная подготовка

Холодная сварка в жидкой форме выпускается в двух раздельных тюбиках, содержимое которых необходимо смешать друг с другом перед началом работы.

Мастика представляет из себя двухслойный брусок, похожий на пластилин, обычно в цилиндрической упаковке. От такого бруска требуется перпендикулярно отрезать нужное количество вещества, размять его между пальцами, а затем нанести на участок, который предполагается склеить (склеиваемую поверхность рекомендуется предварительно обезжирить, чтобы повысить адгезивные свойства).

Подготовленный к работе клей должен быть использован не позднее чем за 20-30 минут (бывает, что и меньше — зависит от конкретного производителя). Нужно использовать это время, чтобы успеть закончить процесс нанесения клея, после чего на 40-45 минут прижать склеиваемые поверхности друг к другу (время указано для комнатной температуры).

Окончательное затвердевание сварочного клея происходит не ранее чем через 2-3 часа. После этого его можно подвергать практически каким угодно нагрузкам, за исключением деформации «на разрыв».

Приобрести клей или мастику можно практически в любом хозяйственном магазине. Что касается фирмы-производителя, то выбор довольно широк. Примеры могут быть представлены холодной сваркой «Алмаз», «Abro», «Zollex», холодной сваркой «Mastix», и др.

Список ограничений и меры предосторожности

Не рекомендуется использовать холодную сварку в следующих случаях:

• в местах, где повышена экологическая опасность, или присутствует агрессивная окружающая среда;
• преобладание высоких температур;
• регулярное резкое изменение условий эксплуатации;
• находящиеся под большим давлением сосуды;
• если склеиваемые предметы находятся в прямом контакте с продуктами питания или питьевой водой.

При работе с холодной сваркой необходимо использовать перчатки и респиратор, а при попадании в глаза — срочно промыть их проточной водой и обратиться к врачу.

Видео: Холодная сварка для алюминия