Холодная сварка для алюминия

Холодная сварка для алюминияАлюминий — химический элемент, входящий в группу лёгких металлов. Один из самых востребованных металлов в истории человечества, использующийся в промышленных масштабах с 1855 года. За этот немалый срок стало ясно, что кроме своих достоинств он является ещё и одним из самых трудносвариваемых металлов. Наиболее подходящим для алюминия методом является холодная сварка, поскольку, например, диффузионная сварка при работе с чистым алюминием полностью исключается.

Холодная сварка: общие сведения

Холодной сваркой называют способ соединения металлов при помощи высокого давления. Данная методика не нуждается в нагревании металла, а соединение обеспечивается пластической деформацией и возникает вследствие образования новых связей у атомов обеих заготовок. Ни источники нагревания, как в дуговой сварке, ни вакуумирование рабочей среды, как в дифузионной сварке не требуются. Весь процесс совершается в обычном помещении.

Метод холодной сварки делится на три вида:

  1. Стыковая сварка.
  2. Шовное соединение.
  3. Точечное соединение.

Стыковая сварка выполняется после фиксации алюминиевых заготовок в специальных губках. К ним прилагают усилия, направленные по оси изделия, что в конечном итоге деформируют края заготовок, виднеющиеся из зажимов. Сварка осуществляется с помощью специальных роликов, которыми сжимают заготовки. Если используется лишь один ролик, такой метод называется односторонним. Сварка с двумя роликами, соответственно, — двусторонний метод.

В некоторых случаях также применяют направляющие втулки и высокопрочные пуансоны, однако такой способ имеет ряд недостатков:

  • удалять облой с металла затруднительно;
  • деталь, находящаяся во втулке, частично деформируются;
  • деталь с трудом извлекается из тисков после соединения;
  • способ не подходит для соединения длинных деталей.

Следует помнить, что использование одностороннего или двустороннего деформирования несколько ухудшает прочность изделия.

Шовный метод подразумевает формирование точек, соприкасающихся друг с другом и сливающихся в непрерывный шов. Применяется чаще всего в той ситуации, когда на изделии отсутствует отбортовка. Сплошной прямой шов недопустим для алюминиевых изделий, поскольку он сводит на нет его работоспособность: заготовки попросту перегибаются по шву.

Метод холодной сварки

И наконец, точечная сварка: применяется как с фиксацией деталей, так и без неё. Точечное соединение алюминиевых шин (прямоугольных полос) производится на установке УГХС-5. Выводы обмоток армируют накладками из меди на установке МХСА-50. Для сварки корпуса конденсатора с крышкой используется полуавтомат МХСА-4 с производительностью до 750 штук в час.

Марки и разновидности алюминиевых сплавов

Температура плавления чистого технического алюминия составляет 658 °C (и 660 °C для алюминия высокой чистоты). Одновременно плюсом и недостатком этого металла выступает образующаяся на его поверхности очень прочная оксидная плёнка. С одной стороны, она отлично защищает вещество от коррозии, с другой — затрудняет пайку, ухудшая надёжность электрического контакта. Плёнка поддаётся лишь при нагревании её до температуры в 2060 градусов.



Характеристики чистого алюминия регламентируются ГОСТом 11069-64. В производстве применяется как чистый металл, так и в виде сплавов с марганцем, магнием, медью и кремнием. Так, например, сплав марки АЛ2 включает в себя 4-5% меди, АЛ7 — 10-13% кремния, а АЛ8 — 9,5-11,5% магния.

Любой сплав, содержащий кремний, называется силумином. Наибольшее распространение они получили при изготовлении сантехнических деталей и оборудования. Сплавы, включающие в свой состав магний и медь, называются дюралюминами или дюралюминием. Особую популярность они заслужили в авиации.

Чистый алюминий и силумины свариваются хорошо, чего нельзя сказать о дюралюминах — их швы после сварки начинают трескаться, а прочность деталей не позволяет использовать их в конструкциях, от которых зависят жизни людей. Поэтому детали из дюралюминия обычно соединяются заклёпками.

Наиболее популярным способом сварки алюминия является аргонная (а в последнее время и гелиевая) сварка — использование плавящихся или неплавящихся электродов под воздействием аргона или гелия. Соединение выполняются установками УДГ-300 и УДГ-500 с помощью вольфрамовых электродов диаметром до 6 мм.

При сварке деталей плавящимися электродами применяется присадочная проволока (диаметром от 1,5 до 2,5 мм) из алюминия. Больше всего для этих целей подходят электроды ОЗАНА-1 и ОЗАНА-2. Основное условие для их длительного хранения — наличие плотной упаковки и отсутствие какой-либо влаги. Для достижения наивысшего качества толщина деталей при контактной сварке не должна превышать 7 мм, а соединение должно проводиться в тщательно вычищенном от пыли помещении при температуре воздуха от 18 до 22 °C. Идеальный результат без коробления деталей обеспечивает лазерная сварка.

Работа с холодной сваркой

В последнее время популярностью пользуется такой вид холодной сварки, как использование специальных составов, продающихся в тюбиках или в виде своеобразных «колбасок». Необходимо лишь отрезать кусок нужного размера, как следует размять его в руках, и получившаяся эластичная субстанция готова к использованию. Ею можно заделать трещину или даже небольшую дыру в металлическом изделии. Зачастую такой способ применяется для починки алюминиевых радиаторов.

Технология сварки алюминия

Одна из методик холодной сварки алюминия называется сваркой сдвигом. Она осуществляется сдавливанием заготовок с тангенциальным смещением. Это необходимо для грубого физического стирания оксидной плёнки, благодаря чему появляются своего рода мостики соединений. Этот способ завоевал популярность при соединении проводки в домах, троллейбусных проводов, оболочек кабелей, подставок и каркасов различной бытовой техники, корпусов радиоприборов. Следует помнить, что сварка сдвигом нуждается в идеальной чистоте поверхностей заготовок: любые инородные тела ослабляют шов.

Хорошее качество сварки этим методом гарантируется, если обеспечить осадочное давление таким способом, чтобы излишки металла могли беспрепятственно выталкиваться в обе стороны от места сварки. Только так заготовки правильно смещаются по отношению друг к другу.

Сварка сдвигом

На листовом алюминии можно выполнить следующие виды швов:

  1. сплошной шов любой требуемой длины;
  2. круговой шов;
  3. прямой шов.

Перед началом сварки необходимо провести тщательную очистку поверхностей. Обычно для этого используют стальные вращающиеся щётки. Алюминий подходит для сварки с различными металлами: так, в лабораторных условиях был успешным опыт соединения алюминия со сталью. Предполагают, что холодной сварке светит большое будущее: несмотря на то, что уже существуют и разрабатываются установки для сварки с помощью токов высокой частоты, эти приборы отличаются крайне высокой ценой и невысоким КПД.

Существуют способы сварки и пайки при помощи индуктированных токов.

Сварка алюминиевых изделий постоянным током осуществляется по следующей схеме:

  • два стержня погружают в щелочной раствор;
  • к ним подводят источник постоянного тока:
  • дожидаются, пока минусовой стержень сильно разогреется;
  • вынимают стержни и выполняют осадку (деформацию свариваемых частей путём их сдавливания).

Данный способ применяется в лабораториях или при единичной необходимости сварки, но не используется в крупной промышленности.

Поскольку холодная сварка исключает внешнее нагревание деталей, она позволяет:

  • проводить работы в непосредственной близости к горючим материалам;
  • стыковать провода в изоляции;
  • устранять пробоины в изделиях, которые нельзя нагревать;
  • осуществлять сварку стали с алюминием.

Кроме того отходы металла уменьшаются более чем в 10 раз по cравнению с электродуговой сваркой. Оборудование, применяющееся при холодной сварке алюминия, точно так же подходят и для других пластичных металлов или сплавов: например, титана с медью. Ещё одно преимущество этого метода заключается в том, что он редко требует приобретения сварочных флюсов.

Шовная сварка обеспечивает создание герметичного шва любой длины, но подходит лишь для листового металла.

Как и чем варить алюминий

Точечная сварка предназначена для соединения листовых заготовок толщиной до 15 мм. Максимальный диаметр прутьев или проволоки — 30 мм. Также возможна сварка точечным методом труб или каркасов.

Как бы то ни было, холодная сварка возможна лишь в стационарных условиях и со специальным оборудованием, которое часто состоит из механизмов для сжатия деталей, механизма осадки и гидропривода.

Холодная сварка алюминиевых сплавов (или чистого металла) для бытового использования, как уже упоминалось выше, может осуществляться с помощью специальных веществ, в состав которых входят серные добавки, эпоксидные смолы и наполнители. После непродолжительного разогревания такой субстанции (достаточно разминания в руках), полимерный состав приобретает свойство склеивать. Затем массу можно наносить на место будущего соединения.

Такие вещества годятся для мелкого (и чаще всего временного) ремонта труб и другой сантехники, радиаторов, топливных баков и подобных металлических ёмкостей, бытовых приборов, окон. После того, как субстанция схватится, масса поддаётся обработке и способна принять необходимую форму. Полностью схватывание завершается, в зависимости от состава вещества, в срок от 1 до 8 часов. Затем алюминий можно покрасить.

Сравнение самых популярных марок холодной сварки

На рынке существуют десятки различных марок холодной сварки, наиболее известные из которых:

Момент Супер Эпокси

  1. WURTH Liquid Metal: шов получается достаточно прочным, чтобы выдержать сильные нагрузки, но не рекомендуется применение в изделиях, где требуется прочность на разрыв;
  2. Момент Супер Эпокси: отлично выдерживает нагрузку на срез, но, как и в случае с предыдущей маркой, показывает себя плохо при нагрузках на разрыв;
  3. Permatex Cold Weld: отличается высокой эффективностью и универсальностью, но неудобен в применении;
  4. Abro Steel: идеально подходит для ремонта сантехнических деталей, удобна в использовании и выдерживает силу среза до 1050Н;
  5. Hi-Gear: по скорости полимеризации и прочности почти аналогична предыдущему веществу, но содержит в большем количестве железные опилки.
  6. «Титан» от компании «Эльф Филлинг»: формирует прочный соединительный шов, является абсолютным победителем многих испытаний по сравнению веществ для холодной сварки;
  7. Adefal Trading S.A. Poxipol: один из самых раскрученных брендов, однако не раз занимавший последние места в сравнительных тестах;
  8. VersaChem Magnum Steel: максимальная сила среза, с которой удалось справиться этому веществу, составила всего 661Н. Уступает практически всем известным маркам.

Источник: VseproStroiku
Оставить комментарий: