Холодная сварка: особенности технологии, её виды и сферы применения

Для соединения используют разные методы, в том числе сварку. Обычно она предполагает направленные и локальные высокотемпературные воздействия источников энергии: тока, плазмы, лазера, газа. Но существует и холодная сварка, применение которой имеет некоторые особенности. Рассмотрим виды такой технологии, их плюсы и минусы.

Что такое холодная сварка

Холодная сварка – это процесс, при котором создаются неразъёмные соединения двух элементов без их нагревания. Термического воздействия нет, поэтому химические и физические свойства сохраняются практически полностью, деформация не происходит. При некоторых методах возможно локальное изменение структуры.

Холодная сварка – понятие общее, охватывающее несколько способов фиксации составляющих конструкций. Это:

• Склеивание деталей специальными составами. Такой метод подходит для металла, для полимерных материалов (пластиков), керамики, резины, для линолеумов.
• Фиксация под давлением, при котором соединяемые поверхности пластически деформируются и соединяются друг с другом в местах контактов. Такая сварка применима к отдельным металлам.
• Сварка инверторными аппаратами с токами минимальной силы, воздействующими не постоянно, а импульсно.

Ниже каждую технологию рассмотрим отдельно, но подробно опишем первый вариант, так как он популярнее и может использоваться даже в домашних условиях. 

Клеевая холодная сварка

Клеевая холодная сварка – это специальное средство, которое не сваривает элементы, а склеивает их, не нарушая структуру, не деформируя кромки, не нагревая их. Такое название технология получила благодаря надёжной фиксации, а также созданию стыковых швов, которые напоминают сварные.

Состав

В составе несколько компонентов:

• Основа. Обычно это эпоксидная смола. Реже используется ПВХ – полимерный материал поливинилхлорид.
• Отвердитель. Он запускает процесс полимеризации – затвердевания смеси, обеспечивающего прочность соединений.
• Наполнители. В средствах для металлов это металлический порошок, который, во-первых, придаёт швам характерный оттенок с блеском, во-вторых, повышает прочность соединений. Для улучшения свойств клеев производители добавляют также серу, другие вещества.

Состав зависит от рецептуры конкретного производителя, но всё же все компании-изготовители придерживаются определённых пропорций. При их нарушении клей не будет обладать нужными свойствами, не выполнит свои задачи.

Особенности использования

Способ применения подробно описывается производителем на упаковке либо в прилагаемой инструкции. Обычно стандартный процесс склейки включает следующие этапы:

1. Подготовка соединяемых зон. Она включает удаление поверхностных загрязнений, обезжиривание любым растворителем или специальным обезжиривателем, а также зачистку наждачной бумагой для устранения неровностей, для умеренной шероховатости, увеличивающей адгезию.
2. Подготовка смеси. Она зависит от формы выпуска клея. Для сухого варианта надо вскрыть упаковку, острым ножом (кухонным или канцелярским) от «колбаски» отделить отрезок требуемого размера. Лезвие нужно держать строго поперёк, чтобы не нарушить пропорции компонентов. Затем кусочек следует активно размять руками для смешивания составляющих.
3. Придание порции клея нужной формы. Для стыковки двух длинных деталей нужна тонкая «колбаска». Для заделки дырки – шарик или небольшой комок.
4. Фиксация. Готовую порцию средства приложите к соединяемому участку, прижмите, распределите равномерно так, чтобы клей полностью перекрывал стык, а также частично заходил на прилегающие зоны.
5. Высыхание. Длительность этого периода указана в инструкции, обычно составляет сутки. До полного высыхания использовать склеенное изделие нельзя.
6. Финишная обработка. Спустя указанное изготовителем время высохшие поверхности можно шлифовать, полировать, окрашивать.

При работах с сухой сваркой нужно соблюдать меры безопасности: защищать руки плотными перчатками, исключать попадание клея на слизистые оболочки или открытые участки тела, использовать защитные очки, не допускать контактов смеси с пищевыми продуктами. Хранить герметичную тару с содержимым надо в зоне, удалённой от детей, от домашних животных, от прямых солнечных лучей. При попадании состава в глаза тщательно их промойте.

Как работает холодная сварка

Как холодная сварка работает? Она соединяет друг с другом элементы за счёт клеящих свойств эпоксидной смолы. Это вещество имеет жидкую форму, поэтому дополняется добавками и отвердителем. Последний запускает химическую реакцию, обеспечивающую отверждение смеси. За счёт этого создаются прочные соединения. Достигается высокая адгезия, то есть сцепление контактирующих поверхностей, основанное на возникающих в поверхностных слоях межмолекулярных взаимодействиях.

В клеи добавляются наполнители, придающие соединениям однородность. Другие компоненты растворяют окислы, действуют на поверхностные металлические слои. При этом атомы соединяемых деталей стремятся друг к другу. Частицы после склейки находятся максимально близко – почти так же, как в кристаллической решётке. Это похоже на изменения, происходящие в сварочной ванне, создаваемой при классической горячей сварке.

Виды холодной сварки

По консистенции, форме выпуска холодная сварка делится на виды:

• Сухая, пластичная. Напоминает пластилин, поставляется в «колбасках» (длинных цилиндрах) или брусках, практически готовых к применению. Перед нанесением активно разминается руками для перемешивания компонентов.
• Жидкая. Эпоксидная смола находится в одной ёмкости, а отвердитель – в другой. Две жидкости нужно в определённых пропорциях соединить, интенсивно перемешать. Это требует точности, зато срок хранения остатков в закрытых тарах дольше.

По количеству составляющих смеси бывают одно- или двухкомпонентными. Первые поставляются в готовом виде, но после вскрытия упаковки хранятся очень мало. Двухкомпонентное средство – это две отдельно упакованных части, соединяемые перед нанесением. Остатки можно хранить в закрытых тюбиках.

По назначению холодные сварки бывают таких видов:

• Для металлов. Содержат металлический порошок, совместимы только с металлическими изделиями.
• Автомобильные (транспортные). Их главное назначение – кузовной ремонт. Также возможна склейка дисков, других деталей.
• Универсальные (многоцелевые). Применяются для разных работ, фиксируют различные материалы.
• Специализированные, например, высокотемпературные, для агрессивных химических сред, огнестойкие, термостойкие, морозостойкие, водостойкие, подводные.

По зонам, способам соединений деталей выделяют такие типы холодных сварок:

• Точечная – для локального нанесения, стыковки небольших деталей, например, проводов.
• Шовная – для герметичной склейки по кромкам, для перекрытия трещин.
• Стыковая – для стыковки кабелей, разных деталей с тонкими стенками.
• Тавровая – для работ с прокатным профилем.
• Сдвиговая – для склеивания труб с разными диаметрами, фиксации внахлёст профилей или других элементов.

Области применения

Сфера применения зависит от назначения клея, от его состава. Холодную сварку используют для локального ремонта:

• Бампера, крыльев, других элементов кузова автомобиля.
• Трубопроводов: канализаций, вентиляций, систем водоснабжения.
• Резервуаров.
• Отопительных радиаторов, конвекторов.
• Линолеума, напольной или настенной плитки, других отделочных материалов (их можно не только ремонтировать эпоксидными смесями, но и укладывать).
• Бытовой техники, электроники, электротехники.
• Повреждённых алюминиевых, медных проводов.
• Других изделий из металлов, пластиков.

Холодную сварку рекомендуется применять только для точечных ремонтных работ, для склеивания небольших или средних по размерам участков. Такая технология не может заменить сварные полноценные швы. Хотя прочность современных качественных клеев высока, всё же критические нагрузки соединения выдерживать не способны.

Преимущества, недостатки холодной сварки

Плюсы:

• Нет никакого нагрева.
• Не надо сложно подготавливать детали.
• Доступность – продажа клеев в хозяйственных отделах, в интернет-магазинах.
• Невысокая стоимость.
• Склейка без демонтажа деталей.
• Долговечные соединения с высокой прочностью.
• Не надо использовать инструменты, оборудование (обычно достаточно рук, иногда нужны тара и приспособление для перемешивания).
• Не затрачивается энергия (газ, электричество).
• Ничего не деформируется.
• Несложное самостоятельное склеивание в домашних условиях,
• Экономичный расход.
• Аккуратные, презентабельные швы (бывают почти незаметными).
• Безопасность, безвредность для человека, для окружающей среды.
• Фиксация в разных условиях, в некоторых случаях даже на морозе, под водой.

Минусы:

• Прочность швов намного ниже, чем при стандартных сварных работах.
• Заделывать трещины, дыры или другие дефекты крупных размеров не получится.
• Стыкуемые поверхности обязательно очищать, обезжиривать.
• Довольно долгий процесс полного высыхания.

Популярные ошибки при работе с холодной сваркой

Пользователи делают такие ошибки:

• Игнорирование срока годности.
• Хранение в открытых упаковках, на воздухе.
• Пренебрежение подготовкой поверхностей.
• Неправильный подбор клея по фиксируемым материалам, условиям эксплуатации, назначению.
• Недостаточное перемешивание.
• Несоблюдение рекомендуемых пропорций.

Эти ошибки ухудшат результат, снизят прочность соединений.

Другие методики холодной сварки

Есть и другие виды холодной сварки, не предполагающие использование клеев, но формирующие прочные соединения при грамотном подходе. Они подходят только для металлических заготовок и деталей и требуют работы специалистов, а также использования оборудования.

Давление

При холодной сварке под давлением к соединяемым элементам прикладывается значительная сила, под воздействием которой стыкуемые поверхности деформируются пластически и соединяются. Нагрева нет, температура окружающей среды – нормальная или отрицательная. Вакуум или другие особые условия не нужны, работы выполняются на воздухе. Фазы расплавления нет, как и диффузии. Соединяемые части соединяются за счёт схватывания, достигаемого сжатием элементов друг с другом или их скольжением с давлением.

Учёные считают такой метод одним из самых древних. В музее ирландской столицы среди экспонатов есть золотой короб, относящийся к периоду поздней бронзы. Эксперты полагают, что стенки и дно соединены как раз под давлением.

Способ используют для соединения металлов с высокой пластичностью, то есть относительной мягкостью. Это алюминий, медь, титан, серебро, цинк, никель, золото, железо, свинец, кадмий, олово. Для фиксации применяется мощное оборудование, по конструкции напоминающее пресс. Станок имеет два пуансона, оказывающих давление (или один и неподвижную платформу), а также прижимы – рабочие зоны, между которыми располагаются соединяемые детали.

Для получения ожидаемых результатов аппарат нужно тщательно настраивать. Особенно важно контролировать степень сдавливания пуансонов и их диаметры, вылет заготовок из цанг (при стыковой методике), показатель удельного давления, деформацию. Нужно подготовить фиксируемые детали: удалить с них оксидную и органическую плёнку, зачистить поверхности до гладкости, правильно расположить в станке, а также подобрать подходящий режим работы машины.

Холодную сварку под давлением используют в приборостроении, при производстве бытовой техники, корпусов полупроводниковых устройств, лёгких каркасов, теплообменников, при монтаже проводки, а также при соединении кабельных оболочек, элементов коммуникационных сетей, проводов электротранспорта (трамваев, троллейбусов).

Плюсы метода:

• Соединяемые зоны не деформируются.
• Не нужен мощный источник электрической или другой энергии.
• Минимум рисков появления внутренних напряжений в структуре металлов.
• Эффективная фиксация разнородных, плохо соединяемых классической сваркой металлов;
• Однородные, не содержащие посторонних примесей, обладающие антикоррозионными свойствами швы;
• Несложная подготовка деталей.
• Автоматизированное оборудование с точными настройками и контролем параметров.
• Возможность сваривания специалистами без высокой квалификации, без профильных знаний.
• Не требуются расходные материалы.
• Безопасность благодаря отсутствию значительного нагрева, выделения опасных летучих веществ.

Минусы:

• Увеличение расходов материалов в свариваемых зонах за счёт создания припусков.
• Фиксация ограниченного набора металлов – только разновидностей, обладающих высокой пластичностью.

Сварка современными инверторами с импульсными токами

Ещё одна методика предполагает термическое воздействие, но умеренное, без значительного нагрева. Холодной такая сварка называется условно. Для неё используют современный инверторный сварочный аппарат, работающий в режиме Cold Weld. Оборудование локально направляет импульсный ток малой силы. Энергия поступает с перерывами и умеренным воздействием, поэтому нагрев слабый, что исключает деформации. Инверторная холодная импульсная сварка используется при кузовном автомобильном ремонте, производстве украшений и аксессуаров для декора интерьеров, изготовлении корпусов техники (а также устранении их трещин, разломов),

Достоинства:

• Эффективное сваривание пластичных металлов, а также твёрдых.
• Отсутствие припусков, обусловливающее экономное расходование материалов.
• Нет внутренних напряжений в металлах, деформаций в участках соединений.
• Фиксация листового тонкого сырья с почти нулевой вероятностью прожогов.

Недостатки:

• Зависимость качества, однородности сварных швов от опыта, квалификации мастера.
• Сварка только специальными инверторами, выбор которых пока очень мал.

Какую технологию лучше выбрать

Выбор технологии зависит от нескольких факторов: свойств металлов, целей сварки, характеристик фиксируемой конструкции, особенностей ремонта. Так, в домашних условиях можно пользоваться только клеящими составами, причём безопасными, выпускаемыми в удобной форме. Такая холодная сварка хорошо клеит мебель, некоторые строительные, отделочные материалы, корпусы бытовой техники.

Но для металлических изделий, к которым предъявляются высокие требования, подходит полноценная сварка, причём стандартными методами. Только такие технологии позволяют получать прочные, долговечные, качественные швы, благодаря которым даже тяжёлые, многокомпонентные конструкции выдерживают повышенные нагрузки, долго служат, не изнашиваются.

Компания Profbau выполняет качественную, оперативную сварку: аргонодуговую (TIG), электродуговую полуавтоматическую в газовой защитной среде (MIG/MAG), дуговую ручную с электродами (MMA), лазерную, а также роботизированную.

Мы гарантируем высокую точность, соответствие геометрии и размеров изделий заданным параметрам. Работаем по стандартам, по индивидуальным эскизам, чертежам или техническим заданиям. Благодаря экономному расходованию материалов и выполнению заказов на собственных площадях формируем адекватные ценовые предложения. Чтобы уточнить подробности, позвоните нам, оставьте заявку на обратную связь на сайте или напишите на E-mail.