Холодная сварка алюминия

 Алюминий успешно соединяется электродуговой сваркой покрытыми электродами или вольфрамовым стержнем в среде аргона. Но если нет возможности выполнить сварочные работы аппаратом, либо деформация от перегрева испортит конструкцию изделия, то подойдет холодная сварка для алюминия. Она бывает нескольких видов. В чем суть каждого метода и где он применяется?

Виды холодной сварки алюминия

Холодная сварка алюминия выполняется без использования сварочного аппарата и воздействия высоких температур. Для соединения двух однородных сторон и даже разных материалов применяют один из следующих способов:

• Сварка давлением. Возможна на специализированном оборудовании, где части изделия выкладываются на подставку, и прижимаются стержнями — пуансонами. Из-за сильного точечного давления происходит местное истирание оксидного слоя и устранение границы между сторонами. Молекулы перемешиваются и образуют единое соединение на данном участке. Это используется в разных отраслях промышленности.
• Сварка сдвигом. Метод аналогичен по физическим свойствам первому, но перемешивание молекулярной структуры происходит за счет оказываемого давления с горизонтальным смещением. Это дает прочное соединение и позволяет покрывать сразу большую поверхность. Метод реализуется на станках, способных выполнять требуемые манипуляции с заданной силой прижима и сдвига. Применяется в промышленных условиях.
• Сварка клеем. Химический состав, содержащий в себе эпоксидные смолы, металлический компонент, серу и другие вещества, смешивается до однородной массы и наносится на тещину или отверстие. Вещество напоминает по консистенции пластилин. Вступая в реакцию с поверхностью основного металла, средство проникает в молекулярную структуру последнего и образует прочное соединение. Использование метода возможно в бытовых условиях.

Применение холодной сварки

Холодные методы сваривания алюминия, в зависимости от способа исполнения, нашли широкое применение в разных областях производства. Сварка давлением и сдвигом на соответствующем оборудовании используется для соединения корпусов приборов, элементов автомобилей, различных подставок под инструмент и технику.

Холодный способ сварки по алюминию клеем применяется в аварийных ситуациях, когда потек радиатор из этого материала, лопнула труба, или поломалось крепление. В этом случае метод будет представлять временную меру, пока не появится возможность заварить проблемное место аргоном. Но если необходимо заделать дыру в корпусе автомобиля, то средство способно качественно прикрепиться к основному металлу, и его можно зашлифовать и закрасить на совсем.

Существует еще и высокотемпературная сварка алюминия. Она выполняется по схожей технологии с клеем, но средство способно выдерживать значительные температуры при последующей эксплуатации. Поэтому его можно использовать для ремонта котлов, глушителей автомобилей, выпускных коллекторов, печей. После соприкосновения с огнем, состав затвердевает еще больше, что повышает прочность соединения.

Возможности холодной сварки давлением

Что соединить один алюминиевый элемент с другим, без образования температурных деформаций, используют оборудование с прижимным механизмом. В зависимости от конструкции соединяемых деталей и требуемой прочности будущего узла, производится один из следующих видов связки материалов.

Точечный

Метод холодной сварки применяемый на нахлестных соединениях. Стороны кладут друг на друга и выставляют на подставке. Аппарат подает сверху прижимной стержень, называемый пуансон. Он вдавливается в поверхность и образует сварную точку. Для придания крепости всей конструкции такие точки наносятся с некоторым интервалом. Это применимо на относительно тонких листах алюминия с общей толщиной сторон до 4 мм.

Качество холодной сварки определяется не только прочностью на разрыв, но и внешним видом обработанного места. Если деформация (глубинный след) от давления составляет 60% относительно толщины всего изделия в месте сварки, то это считается приемлемым. Сплавы алюминия с другими компонентами могут быть более мягкими, и здесь допускается значение в 80%. Точечный метод удобен благодаря отсутствию предварительной фиксации заготовок перед сваркой. Он используется в промышленности наиболее часто.

Шовный

Сплошное соединение холодной сваркой на алюминиевых пластинах выполняется на аналогичных прижимных аппаратах, но вместо точечного стержня используются круговые пуансоны. Их диаметр зависит от требуемого кругового шва на готовой продукции. Сварка осуществляется либо давлением, либо смещением.

Вторым вариантом холодного метода с получением непрерывного шва является расположение сторон изделия на роликах, и прижим в месте сварки ответными роликами с протяжкой свариваемого материала. Вращаться могут все ролики сразу или только верхние.

У этого способа холодной сварки существует один недостаток — утончение пластин в месте скрепления. Это может спровоцировать излом и перегибы при последующей эксплуатации. Решить проблему пытаются с комбинированием диаметра и ширины прижимных роликов.

Стыковой

Сварка алюминиевых пластин или прутков сопряжением их торец в торец. Для этого стороны помещаются в зажимные губки и сдавливаются до образования молекулярной связи. Несмотря на хорошее качество шва, способ имеет недостатки в виде выпуклости в месте сварки, и ограничение максимального размера заготовки, которая зависит от глубины зажатия губок.

Преимущества холодной сварки клеем

В отличие от холодной сварки давлением, для исполнения которой необходимо промышленное оборудование, клеевой метод полимерным материалом позволяет применять его в любых условиях без дополнительной оснастки. Способ холодной сварки с клеевым средством отличается несколькими преимуществами:

• быстрота выполнения соединения, требующая 20-30 минут, при наличии сварочного материала по рукой;
• экономичность метода, обусловленная отсутствием затрат на электроэнергию;
• простота выполнения операций, описанная на упаковке сварного средства;
• большое разнообразие сварных соединений от торцевых швов до заделывания отверстий и трещин;
• способность сваривать разнородные материалы;
• экологическая чистота компонентов при утилизации;
• надежность сцепления поверхностей на молекулярном уровне;
• отсутствие деформаций, возникающих от сварки дугой или давлением.

Пошаговый процесс

Чтобы выполнить холодную сварку на алюминии или его сплавах, необходимо придерживаться рекомендаций указанных на упаковке средства. Зачастую они сводятся к следующему:

1. Распечатать упаковку с холодной сваркой.
2. Полимер имеет двухцветную структуру, составляющие которой находятся либо в разных емкостях, либо замотанные одна в другую. Необходимо отлить или отрезать нужную порцию вещества, визуально достаточную для покрытия трещины или отверстия.
3. Средство перемешивается между собой до однородной массы. Это лучше делать в перчатках, чтобы предотвратить раздражение на коже. Смешанный состав годен для применения в течение 30 минут, при постоянном сминании, чем поддерживается его температура и пластичность.
4. Свариваемые стороны необходимо обезжирить ацетоном.
5. Холодную сварку наносят на место будущего соединения и поверхности крепко сжимают между собой. Необходима выдержка 40 минут до затвердевания материала.
6. После этого удаляются лишние частицы вещества с боков. Это можно сделать наждачной бумагой.
7. Изделие оставляется в покое еще на два часа до полной сцепки материалов.

Меры предосторожности

Несмотря на простоту и универсальность применения полимерных материалов из смолы и металлического наполнителя, требуется соблюдение ряда правил, чтобы средство не навредило здоровью. Во-первых, смешивание пластичного вещества или мастики следует производить только в перчатках. Состав способен вызвать аллергию на коже. Металлические частицы проникают в поры и содействуют воспалению.

Во-вторых, при смешивании материалов, начинается химическая реакция. Соприкасаясь с металлом, средство начинает разрушать оксидную пленку и смешиваться со структурой основного материала (алюминия). Это содействует выделению в воздух некоторых химических компонентов. Если ими надышаться, то может закружиться голова. Поэтому такие работы рекомендуется выполнять в респираторе или на открытом воздухе. Помещение после окончания сварки необходимо проветрить.

Перемешивать компоненты до однородной массы следует осторожно. Особенно при работе с жидким средством. Попадание в глаза может вызвать сильное раздражение и воспаление оболочки. В таких случаях требуется промыть глаза большим количеством чистой воды и обратиться к окулисту.

Недостатки холодного метода

Холодная сварка полимером позволяет быстро соединить алюминиевые детали без использования сварочного аппарата или прижимного оборудования. Но этот способ имеет и ряд ограничений:

• состав, кроме высокотемпературной сварки, нельзя применять в местах работы с повышенными температурами;
• средство плохо выдерживает высокое давление (свыше 10 атмосфер);
• холодная сварка не рассчитана на агрессивную среду, и способна сопротивляться только коррозии;
• изделие, сваренное холодным методом, предназначено для статических нагрузок (постоянное давление жидкости или удержание предмета), и может разрушиться при ударах и сильной вибрации.

Применение холодной сварки позволяет быстро и экономно соединять алюминий и его сплавы. В промышленных условиях для этого используют прижимные установки, способные накладывать швы точечно или всплошную. А в бытовой ситуации сварить алюминий без аппарата возможно специальным полимерным веществом.