Активное развитие высокотехнологичных способов термической сварки металлов затмевает альтернативные методы обработки. При этом существуют вполне достойные техники древнейшей холодной деформации пластичных изделий. К таким способам относится сухая сварка. Для металла, в частности, применяется направленная деформация с увеличивающимся внутренним напряжением. В данном процессе могут самые разные активные средства, инструменты и расходные материалы.

Общие сведения о технологии

Сухая сварка является одним из видов холодных сварочных работ в твердой фазе, при которой происходят существенные деформационные процессы с незначительной степенью локализации рабочей структуры. Важным отличием этой методики можно назвать высокое давление, прилагаемое для проведения деформирующих процессов. По сравнению с базовыми способами термической горячей сварки, данная технология дает возможность выполнения операции при нормальной или даже отрицательной температуре. Представленное выше фото сухой сварки для металла под давлением показывает результат такой работы в условиях температурного режима ниже степени рекристаллизации. Основным направлением данной технологии является механическое воздействие на материал, в результате чего формируется соединение между двумя или несколькими заготовками.

Поэтапный процесс сварки

Стандартная технология сухой сварки выполняется по следующей инструкции: Производится пластическое выдавливание металла с затрагиванием глубинной структуры. В данной операции применяют специальные агрегаты, обеспечивающие деформационный процесс. После окончания деформирующего воздействия образуется контакт глубинных слоев металла. Формируется единая кристаллическая структура. Время выполнения сухой сварки для металла к этому моменту может исчисляться долями секунд, что обуславливает отсутствие объемного взаимодействия между заготовками. Производится специальная внешняя обработка поверхностей защитными и укрепляющими составами – в том числе с антикоррозийным воздействием и эффектом снятия внутреннего напряжения.

Основные характеристики процесса

Параметры выполнения операции с одной стороны отражают величины физического воздействия на заготовку, а с другой – качество соединения. К первостепенным характеристикам обоих спектров можно отнести следующие:

- Глубина вдавливания. Обычно для деформации используют пуансон – прессовочный инструмент, за счет которого изменяется форма детали. Также данную характеристику сухой сварки для металла можно приставить как степень пластичности, которая в зависимости от материала может допускать коэффициент вхождения в структуру от 10-15% (индий) до 85-90% (медь, никель).
- Действие сжатия. Выражается показателями сжимающего усилия и сдвига, который рассчитывается по тангенциальному усилию. Это не прямой показатель изменения структуры, а характеристика, обуславливающая потенциальное смещение соединяемых поверхностей.
- Способность к сварке. Зависит от комплексной сопротивляемости структуры металла по отношению к механическому воздействию сухой сварки. Наиболее доступными для таких операций считаются изделия из меди, алюминия, серебра, кадмия и т. д. По мере повышения твердости способность к сварке понижается.

Виды сухой сварки

В основном методы различают по типу формируемого соединения, как и при термическом воздействии. Это может быть стыковая, точечная и шовная сварка. Реже используются техники соединения со сдвигом и под высоким давлением. При выполнении точечной сварки в качестве инструмента применяются цилиндрические пуансоны, а при шовной методике – роликовые элементы. Оба этих способа характеризуются высокой производительностью, но в результате дают достаточно грубые и внешне непривлекательные швы. Стыковая сухая сварка для металла предполагает использование специальных нажимов, а также выполнение насечек с целью предотвращения проскальзывания заготовки. К преимуществам способа относят возможность работы с твердотельными деталями и в принципе применение высокого давления, повышающего мощность деформационного усилия. С другой стороны, из-за необходимости нанесения насечек может портиться внешний вид изделия даже в местах за пределами рабочей зоны.

Подготовка заготовки к работе

Главная проблема подготовки материалов к сухой сварке обуславливается необходимостью тщательного удаления адсорбированных и органических пленок. Это могут быть масляные и жировые следы, а также кислотные и парафиновые покрытия, которые часто наносятся для консервации и поддержки других технологических процессов в заводских условиях. Для удаления таких слоев применяются спиртосодержащие и бензиновые средства, растворители и специальная химия для обработки металлов. Кроме этого, инструкция сухой сварки для металла предполагает выполнение следующих подготовительных операций: Зачистка поверхностей стальными абразивными щетками. В случае с алюминиевыми заготовками применяется прокаливание при температурных режимах от 300 до 400 °С. Покрытие изделия тонким слоем хрома или гальванического никеля. Если речь идет о проводниках с изоляцией, то все внешние защитные слои удаляются с небольшим захватом нерабочей зоны.

Параметры режимов сварки

Среди основных параметров данного вида сварки можно назвать вылет детали из зажима, удельное давление, толщину пуансона и т. д. Например, показатель давления подбирается исходя из физико-механических характеристик целевой заготовки. Так, алюминий сваривается при 800 МН/м2, а медные детали – при 2500 МН/м2. Что касается вылета заготовки из зажимного механизма, то и в этом случае все индивидуально. Например, для алюминиевых стержней длиной d величина вылета составит 1,2d, а для меди – 1,5d. Коэффициенты могут различаться и в зависимости от формы детали. Особое внимание при оценке подходящих параметров уделяется размерам пуансонов, которые непосредственно реализуют сухую сварку. Для металлов наподобие той же меди и алюминия характеристики прессовочного механизма рассчитываются исходя из того, что оказываемая нагрузка должна составлять от 600 МПа до 2000 МПа. Размерные параметры подгоняются под массу конструкции, а форма и конструкция – под параметры изделия.

Выполнение сухой сварки

С помощью специального прессовочного оборудования операция производится в следующем порядке:

Фиксируются зажимы, соответствующие размеру свариваемых заготовок. В машину для обеспечения нужного давления через компрессор подается сжатый воздух. Приводится в активное состояние функциональный агрегат, усилием которого выполняется деформация. Непосредственно перед производством сухой сварки для металла инструкция по применению технологии указывает на необходимость обработки деталей ацетоном или спиртом. Выполняется сварка стержней заготовок и обрезке облоя (избыточный металл в местах стыка, обрадовавшийся при выдавливании). Сваренные элементы освобождаются от зажимов. Подвижный механизм возвращается в исходное положение, фиксаторы ослабляются.

На протяжении всего рабочего процесса оператор взаимодействует с функционалом машины через рукоятки, рычаги управления и приспособления для подачи заготовок. В современных моделях оборудования для сухой сварки предусматриваются и электронные средства контроля операции, с помощью которых организуется поточный режим обработки деталей.

Преимущества сухой сварки

Избавление от необходимости высокотемпературного нагрева заготовок является главным плюсом данной технологии по сравнению с электрохимическими видами сварки. Это исключает применение мощных источников энергии, снимая весомую статью расходов. В этой же группе преимуществ можно отметить снижение вероятности электрохимических засорений, от которых при термических методах приходится защищать заготовки газовыми средами и флюсом. Также в зависимости от сложности задачи и условий работы имеют место и другие плюсы сухой сварки для металла:

• Высокая производительность при небольших временных затратах.
• Минимальный набор вспомогательных и расходных материалов.
• Возможность автоматизации процесса.
• Оператор не обязательно должен иметь высокую квалификацию сварщика.
• Требования к постобработке деталей минимальны.

Недостатки сухой сварки

При всех преимуществах данная технология не так распространена по сравнению с горячей сваркой, что объясняется жесткими ограничениями в плане допустимости метода к металлам и сплавам с низкой пластичностью. Преимущественно обработке поддаются цветные и чистые металлы. Но и в этом случае не всегда можно рассчитывать на высокое качество результата. Более того, основные технологические минусы сухой сварки для металлов высокой пластичности связаны с деформацией внутренней структуры, которая может негативно отразиться на будущей эксплуатации изделия. В целом можно сказать, что технология удобная и малозатратная, но не универсальная и скорее узкоспециализированная.

Заключение

Методы холодной сварки имеют принципиальные различия с термической технологией соединения металлических заготовок. Они связаны с характером воздействия на структуру материала и условиями технической организации процесса. Как показывают отзывы о сухой сварке для металла, данный способ хорошо себя проявляется в работе с электромонтажными расходниками, мелкими заготовками электротехнической промышленности и т. д. Преимущественно речь идет о проводниках и небольших штампованных элементах. Если же дело касается металлических конструкций, крупноразмерных труб и листов нержавеющей стали, то рабочий процесс должен доверяться высокотемпературной сварке. Изменение структуры за счет деформации в таких случаях будет неэффективно.