Наука о холодной сварке: соединение металлов без нагрева

Когда вы думаете о процедуре сварки, первое, что приходит на ум, это, вероятно, использование тепла. Такие методы, как дуговая сварка, сварка трением, ультразвуковая сварка и лазерная сварка, так или иначе связаны с нагревом. Фактически, тепло считается синонимом сварки и, в приведенных выше примерах, имеет решающее значение для соединения двух металлов вместе.

Однако это не единственный способ. Хотите верьте, хотите нет, но на самом деле вы можете сплавлять металлы вместе в процессе, называемом холодной сваркой.

Обычно используемый в авиации и электротехнике, он считается одним из лучших способов соединения металлов (и других материалов).

Будьте впереди своих коллег в области технологий и инженерии — The Blueprint

Это может показаться невозможным, но на самом деле это один из самых популярных методов сварки. Давайте узнаем об этом немного больше.

Тепловая сварка эффективно делает детали достаточно пластичными, чтобы могла происходить диффузия атомов либо между двумя заготовками, либо с другой средой посередине. Хотя традиционно это делается путем применения тепла, существуют и другие способы заставить атомы диффундировать.

Губернатор США Военно-воздушные силы / Wikimedia Commons

Холодная сварка (также известная как сварка холодным давлением и контактная сварка) использует давление в условиях вакуума вместо тепла для соединения двух материалов посредством процесса, называемого диффузией в твердом состоянии.

Его также можно использовать для склеивания других материалов, например пластика.

Как оказалось, да.

Полученная связь обычно такая же прочная, как и связь исходных материалов после завершения процесса.

В ходе процесса металл не разжижается, а материалы обычно не нагреваются до заметной степени. Однако этот процесс основан на необходимости предварительного удаления любых оксидных слоев с рассматриваемых металлов.

Это главным образом связано с тем, что металлы обычно содержат поверхностный оксидный слой, который действует как тонкий барьер на поверхности материалов, предотвращая диффузию атомов металла между металлическими деталями.

Большинство металлов при нормальных условиях имеют оксидный слой на открытых поверхностях, даже если он не виден невооруженным глазом. Они также могут собирать слои других загрязнений, таких как жир, пыль и т. д.

Холодная сварка решает эту проблему, подготавливая металлы перед сваркой. Процесс подготовки включает очистку или чистку металлов щеткой до такой степени, что удаляется верхний оксидный или барьерный слой.

Гуманитарные науки/Викисклад

Обычно это сочетание химических и механических методов. Обезжиривание, чистка щеткой. и другие методы используются для обеспечения максимального отсутствия оксидных слоев на любых металлических поверхностях.

Как упоминалось ранее, любые металлы, которые будут подвергаться холодной сварке, сначала должны быть очищены от оксидных слоев.

После достижения желаемой чистоты поверхности оба материала механически сжимаются друг с другом с применением нужного усилия. Эта величина силы зависит от самого материала, поскольку некоторые материалы могут свариваться только при высоком давлении.

Но есть и другие требования.

Одним из условий холодной сварки является то, что хотя бы один из материалов должен быть пластичным и не подвергаться сильному закалке. Это, очевидно, сужает список материалов, которые могут быть кандидатами на холодную сварку.

Мягкие металлы, такие как алюминий или медь, обычно являются лучшим выбором для холодной сварки.

сварка

Наиболее распространенными соединениями, которые возможны при помощи холодной сварки, являются:

При стыковом соединении удаление барьерного слоя металла требуется нечасто, поскольку пластическая деформация, возникающая в процессе соединения, автоматически разрушает барьер. Этот вид соединения чаще всего применяется к таким металлам, как алюминиевые или медные провода диаметром от 0,02 дюйма (0,5 мм) до 0,4 дюйма (10 мм).

С другой стороны, нахлесточные соединения требуют специальной обработки, поскольку в противном случае материал не будет прилипать друг к другу. Соединения внахлестку чаще используются при сварке листов вместе или листов к стержням.