Холодная сварка давлением: применение, преимущества и недостатки.

Наиболее широкое применение холодная сварка давлением получила при производстве различных бытовых изделий, приборов и теплообменников из алюминия, меди и их сплавов.

В электротехнической отрасли промышленности она используется для соединения проводов из алюминия, меди, цинка, латуни, никеля, серебра, сплавов серебра и золота. Поскольку процесс холодной сварки достаточно быстр и не требует нагрева.

В авиастроительной области холодная сварка так же нашла применение при соединении деталей корпуса планера, узлов и агрегатов самолетов и вертолетов, при использовании сплавов на основе алюминия, меди и др.

Холодная сварка давлением массово используется при изготовлении ленточных, дроссельных катушек, силовых и приборных трансформаторов.

Существуют даже ручные инструменты, которые применяются для холодной сварки проводов, что делает их очень удобными для переноски и простыми в использовании.

Преимущества холодной сварки давлением

Данный способ сварки металлов обладает определенным рядом преимуществ, которые в силу своих особенностей заметно отличают его от других видов:

- наиболее важным преимуществом холодной сварки является отсутствие потребности во внешних источниках нагрева свариваемых деталей, в связи с этим для данного способа не требуется мощного источника электроэнергии, что значительно снижает ее энергоемкость;

- кроме того отсутствие воздействия на процесс сварки внешних источников нагрева позволяет выполнять сварочные работы на объектах попадающих под влияние в огнеопасных и взрывоопасных сред;

- также ввиду отсутствия внешнего нагрева при помощи холодной сварки успешно герметизируются корпуса приборов, контейнеры, ампулы и другие различные емкости, не допускающих воздействия на них высоких температур источников нагрева;

- полученные при помощи холодной сварки швы практически полностью исключают содержание в них вредных примесей, образующихся при сварке плавлением;

- прочность металла шва практически идентична или очень близка по прочностным характеристикам основному материалу, с высокой степенью однородности;

- полученные в результате применения холодной сварке швы обладают высокими показателями по коррозионной стойкости, что весьма сложно воспроизвести в других формах обработки металла без их полной переплавки;

- данный способ может использоваться для соединения алюминиево-медных сплавов и сплавов алюминий-цинк-магний, что абсолютно неприменимо для сварки плавлением, в связи высоким риском образования горячих трещин;

- холодная сварка применяется для соединения термически разупрочняемых металлов без потери показателей механических свойств металла в околошовной зоне;

- при соединении электрических проводов, имеющиих изоляционное покрытие, его можно не удалять, либо удалить месте соединения двух концов, при этом ввиду отсутствия воздействия на оплетку открытого пламени, отсутствует риск ее повреждения в месте соединения, кроме того переходное электрическое сопротивление в месте соединения практически отсутствует, что обеспечивает стойкость и надежность контакта между сваренными проводами;

- данный способ ввиду меньшей сложности составных процесса и меньшем их количестве, обладает более высокой производительностью, и более широкими возможностями по механизации и автоматизации процессов, что значительно упрощает задачи по внедрению машин и устройств для холодной сварки в автоматические производственные линии;

- оборудование для холодной сварки имеет более простое устройство по сравнению машинами и установками для сварки плавлением или трением, что упрощает их эксплуатацию, требования к квалификации сварщиков;

- отсутствие внешних источников нагрева позволяет проводить сварочные работы без газовых выделений, потери металла на разбрызгивание и светового излучения.

В связи с вышеописанными преимуществами и особенностями процессов холодную сварку давлением рациональнее использовать при массовом, либо крупносерийном производстве однотипных деталей.

Недостатки и ограничения в применении холодной сварки

Как бы ни была полезна холодная сварка, она имеет свои недостатки и ограничения в применении, как и любой другой способ сварки.

Идеального холодного шва добиться очень сложно. Это происходит по нескольким причинам, включающим оксидную плёнку, которая образуется на поверхности металла в нормальных условиях окружающей среды, неровности и загрязнение поверхности, и многие другие. Достижение идеальных условий может оказаться достаточно сложным и дорогостоящим, особенно при крупномасштабных сварочных работах.

К главному недостатку в холодной сварке давлением относится высокая вынужденная деформация свариваемых деталей: в зависимости степени и тщательности подготовки поверхностей она находится в пределах от 50 до 80%;

Ввиду того, что металл сварного шва в результате процессов становится деформационно упрочненным, для снижения вынужденной деформации при процессах холодной сварки приходится использовать ряд приемов:

- повышение класса точности сопрягаемых поверхностей, с увеличением степени чистоты обработки вплоть до полировки;

- назначение операций по предварительному подогреву для отдельных деталей до 300°С или нагреву твердосплавных пуансонов используемых для сжатия до 400°С;

- вынужденное увеличение интенсивности сжатия до ударной нагрузки;

- дополнительно к имеющимся операциям использование схемы предварительного обжатия детали вокруг силового пуансона для снижения показателей вынужденной деформации до 10 %;

- в отдельных случаях перенос сварочных процессов в вакуумную среду.

Также на сужение области применения холодной сварки накладывают ограничения в форме и размерах деталей, небольшой диапазон свариваемых металлов и малая универсальность используемого оборудования.

В связи с тем, что оптимальный шов при холодной сварке возможен только в том случае, если две прижимаемые друг к другу поверхности не содержат каких-либо загрязнений, требуется больше времени на этапе подготовки деталей к сварке.

Ещё одним ограничением являются типы металлов, которые можно сваривать в холодном состоянии. По крайней мере, один из них должен быть достаточно пластичным, а цветные мягкие металлы - единственные пригодные кандидаты, которые подходят для холодной сварки. Медь и алюминий - два металла, наиболее часто свариваемые методом холодной сварки.

Металлы, имеющие в своём составе углерод, обычно не рассматриваются для холодной сварки, и в случае их вынужденного использования необходимо применение промежуточных пластичных прослоек толщиной около 2-5 мм, для обеспечения возможности сварки данных непластичных материалов стыковым способом.

Заключение

Применение холодной сварки давлением для соединения различных металлов обеспечивает создание однородных, чистых и одних из самых прочных сварных швов. Данная технология не требует вспомогательных материалов и внешних энергоемких источников нагрева поверхности свариваемых заготовок. Но вместе с тем, область применения холодной сварки весьма ограничена относительно небольшой номенклатурой свариваемых металлов и их сплавов, обладающих достаточной для этого способа пластичностью.