Холодная сварка алюминия - основы и методы процесса


Промышленное применение алюминия насчитывает не одно десятилетие. Кроме главного преимущества - большой экономии ценных цветных металлов, был выявлен и сопутствующий недостаток - алюминий трудно соединяется в контактах с медью и другими элементами. Болтовые соединения ослабевают, в них нарастает электрическое сопротивление. Выходом из ситуации стала новая технология - холодная сварка алюминия.

 

Что такое холодная сварка.

Холодная сварка - это разновидность сварки под давлением, при которой свариваемые детали не нагреваются, но проходят процесс пластической деформации. Такая сварка основывается на создании между заготовками межатомных связей. Другими словами, это процесс сварки элементов при комнатной температуре, без какого-либо постороннего источника нагрева, при которой детали образуют неразъемное соединение, отличающееся повышенной прочностью. Деформация обеспечивает нарушение, а также удаление окисленного слоя, мешающему соединению деталей. Поверхности заготовок сближаются на расстояние, не превышающее величину кристаллической решетки. Характерный для атомов металлов энергетический уровень делает возможным образование новых связей, создания единой кристаллической решетки.

 

Холодная сварка алюминия

 

Давление при холодной сварке осуществляется вибрацией или статично. По технологической схеме  деформации различают следующие методы сварки:

  • стыковая
  • точечная
  • шовная

 

Точечная холодная сварка.

Холодная сварка алюминия точечным методом осуществляется соединением деталей внахлест. Соединение, образуемое под воздействием вдавливаемого пуансона, именуют сварной точкой. Она упрочнена по сравнению с недеформированными металлами. Площадь точки, как правило, равна площади вдавливаемой части пуансонов. Принятая характеристика сварной точки - степень деформации (отношение глубины вдавливания к толщине деталей). Для алюминия степень деформации составляет от 60 до 70 %, для его сплавов - от 75 до 90 %.

 

Точечная холодная сварка

 

Точечная сварка осуществляется независимо от того, зажаты детали или нет.

 

Шовная холодная сварка.

Такой вид сварки может проводиться:

  • при последовательном формировании перекрывающихся точек (вместе с непрерывным образованием шва)
  • при соединении заготовок по всему шву в одно время

 

По первой технологии для сварки применяют вращающиеся ролики. Металлические детали зачищаются, стыкуются поверхностями, размещаются в пространство между роликами, затем сдавливаются, после чего ролики начинают вращаться. В процессе протяжки деталей и выполняется холодная сварка.

Существующие следующие варианты сварки роликами:

  • односторонняя, давление создается одним вращающимся роликом
  • двусторонняя, деталь помещается между двумя роликами, создающими давление сварки

 

При сварке по одностороннему способу лишь один ролик рабочим, второй служит всего лишь опорой.

Сварка, требующая соединения по всему шву, осуществляется с применением пуансонов, как и в точечной сварке. Форма применяемых пуансонов обычно кольцевидная. Шовная холодная сварка алюминия наиболее востребована тогда, когда необходимо получить изделие без отбортовки. Правда не стоит забывать о том, что  такие сварные швы уменьшают сечение любого металлов, и это нужно учитывать, выбирая шовный метод сварки.

 

Шовная холодная сварка

 

Стыковая холодная сварка.

По этой технологии заготовки зажимаются в специальных губках, затем прикладывается осевое усилие, которое вызывает деформацию концов заготовки, выпущенных из зажима. Деформирование при таком виде сварки аналогично сжатию между жесткими плитами. Для успешной стыковой сварки нужно создать условия, при которых поверхностные пленки, разрушенные при сварке, будут полностью или максимально удалены из зоны будущего контакта. Это обеспечивается особой конструкцией зажимных губок.

Иногда при стыковой сварке используют направляющие втулки и пуансонов-толкатели, передающие давление на детали. Эта схема, к сожалению, обладает рядом крупных недостатков:

  • невозможно соединить относительно длинные детали
  • деформируется часть детали, которая находится во втулке, что крайне нежелательно
  • крайне трудоемкий процесс удаления облоя
  • сложности при извлечении деталей после сварки из втулок

 

Особенности швов при холодной сварке.

В процессе формирования прямого шва на дальнейшей работоспособности изделия и качестве соединения негативно сказывается ослабление сечения металла. Две алюминиевые полосы, соединенные нахлестным продольным швом, без проблем перегибаются по шву, а это недопустимо. Поэтому в современных условиях применение сварки прямыми швами ограничено. Более распространена именно точечная холодная сварка, которая не обладает подобным недостатком.

 

Схема процесса холодной сварки

 

В любом случае, холодная сварка алюминиевых деталей является прекрасной альтернативой традиционным методам.

Читайте также:

Дефекты сварочного шва – это несоответствие выполненной работы принятым нормам, которые отражены не только в ГОСТах, но и в заранее разработанных проектах и технических условиях. В соответствии с этими нормами специалист определяет размер шва, его сплошность, прочность и пластичность. 

Автоматическая дуговая сварка – это новое веяние в отрасли. Ее внедрение позволило значительно повысить производительность, улучшить качество работ, сделать процесс сварки более быстрым и точным. В этой статье мы расскажем о сущности дуговой сварки на автоматах и полуавтоматах. 

В этой статье рассказано о многих особенностях термообработки сварных соединений. К примеру режим обработки тем или иным способом определяется по типу стали, жесткости металлоизделия в целом и его состоянию. Например, для сварки черных металлов обычно применяется режим подогрева деталей. Эти и другие детали вы можете прочитать.

Рекомендовано: