Особенности соединения алюминия с помощью холодной сварки

Что такое холодная сварка?

Холодная сварка – процесс, при котором происходит соединение двух твердых тел без нагрева свариваемых деталей на стыке соединения. Отличительной особенностью холодной сварки металлов является отсутствие фазы расплавления.

На первый взгляд, холодная сварка может показаться волшебством. Многие люди не могут понять, как может производится процесс соединения без нагрева, электрического тока или специальных растворов. Если посмотреть видео – у многих возникает мысль: “Это что-то магическое”. На самом деле никакой магии нет.

Метод холодной сварки основан на использовании пластической деформации, с помощью которой разрушают на свариваемых поверхностях хрупкую пленку окислов. В настоящее время известно, что сила сцепления от контакта может быть значительно увеличена благодаря сильному сжатию деталей между собой, увеличению времени контакта, повышению температуры деталей, а также от комбинирования вышеперечисленных факторов.

Основная трудность подготовки поверхности деталей заключается в тщательном удалении с нее органических и окисных пленок. Органические пленки – это тонкие пленки масел, жирных кислот и парафинов, покрывающие свариваемые поверхности. Препятствуют сцеплению также пленки адсорбированных на поверхности газов.

При контакте с кислородом или другими реактивными веществами происходит образование поверхностных слоев, которые в значительной мере или полностью исключают вероятность возникновения эффекта холодной сварки. Ведь именно образующаяся из-за содержания кислорода в воздухе на поверхности металла оксидная пленка не дает соединиться свариваемым деталям в нормальных условиях. Кстати, даже при помещении в вакуум оксидная пленка не исчезает, то есть поверхность металла требует дополнительной очистки.

  1. Золотые самородки в природе образуются благодаря методу холодной сварки, а происходит это потому, что у золота попросту нет оксидной пленки, как всем известно – золото не окисляется.
  2. При возникновении механических проблем на первых моделях искусственных спутников Земли все списывалось именно на эффект холодной сварки. Однако позже было доказано, что причиной возникновения проблем стали простые недоработки в конструкции, а возникновение данного эффекта на орбите до сих пор не подтверждено (конечно же, кроме случаев, когда в определенных экспериментах он вызывался человеком преднамеренно).

При холодной сварке металлы соединяются благодаря совместному пластическому деформированию по поверхности их взаимного контакта. Образование цельнометаллического соединения происходит за счет возникновения металлических связей между соединяемыми металлами. Эти связи возникают между атомами при сближении поверхностей соединяемых материалов в результате образования общего электронного облака, взаимодействующего с ионизированными атомами обеих металлических поверхностей. Сварное соединение образуется только путем деформации, без нагрева извне. Это обстоятельство позволяет сваривать термически разупрочняемые материалы без нарушения их физических свойств. Отсутствие нагрева исключает опасность образования хрупких интерметаллических прослоек в зоне контакта разнородных металлов (например, алюминия и меди). Холодную сварку можно выполнять во взрывоопасной среде, возможна герметизация объектов, нагрев которых недопустим (это широко используют в промышленности).

В реальных условиях нет идеально чистых и гладких металлических поверхностей. На них имеются неровности, выступы, окисные, адсорбированные пленки, органические пленки, которые препятствуют сближению поверхностей на расстояния действия межатомных сил. Поэтому получение сварного соединения возможно только при значительных пластических деформациях, приводящих к сминанию выступов, разрушению и раздроблению поверхностных слоев и их удалению из зоны сварного соединения вследствие пластического течения. В результате в контакт вступают по всей свариваемой поверхности чистые слои металла, между которыми образуется металлическая связь.

Исследования показали, что даже у самых гладких поверхностей металлических деталей есть шероховатости, и именно эти высокие точки прикасаются к противоположной детали. В процессе образования сварного шва фактически участвуют лишь несколько тысячных долей процента площади поверхности детали, но этих микроскопических участков вполне достаточно для создания мощных молекулярных соединений. Так что при соблюдении необходимых показателей гладкости свариваемых поверхностей деталей между точками соприкосновения создается мощнейшая связывающая сила.

Снижение прочности сварного соединения за счет уменьшения толщины металла в месте соединения до известной степени компенсируется повышением прочности деформированного металла, получающего наклеп. Например, предел прочности технически чистого алюминия в зоне максимальной деформации возрастает примерно в два раза.


Пластичность соединяемых материалов может быть повышена подогревом до соответствующей температуры. Так, например, высокопрочные алюминиевые сплавы при температуре 300-350°С свариваются за счет соответственно направленной пластической деформации подобно чистому алюминию при комнатной температуре.

Принцип холодной сварки

Холодная сварка это не просто склеивание двух материалов. При нанесении состава на поверхности происходит разрушение поверхностного слоя на них. Молекулы материала сближаются друг с другом при помощи сдавливания, устанавливая прочную химическую связь до уровня кристаллической решётки. Таким образом, соединение становится цельным и неразъемным.

Этим методом можно соединять разные пары металлов, которые не поддаются обычной сварке. Это, например, серебро и медь, алюминий и медь, железо нержавеющее, цинк и алюминий или сплав, кадмий, никель.

Применение холодной сварки для цветных металлов

При этом соединении не нарушается структура металла, потому что нет нагрева. По этой причине и отсутствует деформация детали. Шов получается очень аккуратный и достаточно прочный.

Холодная сварка применима в тех ситуациях, когда по пожарным или взрывоопасным ситуациям проводить сварку запрещено.

Кроме того, не нужно специального особого оборудования, кроме инструмента для сдавливания, что уменьшает себестоимость работ.

По своему принципу холодная сварка – это клей на основе эпоксидных смол, наполнителя из металлического порошка и добавок, которые активируют процесс, это в основном сера.

Читайте также:  Чем и как правильно приклеить зеркало заднего вида на лобовое стекло?

Конечно, добиться таких результатов, как при традиционной сварке невозможно. Шов, хоть и будет выполнен по всем правилам, но прочность его будет ниже. И применяют этот метод в случае, когда обычная сварка не может быть применена или для соединения деталей, которые не будут нести большую нагрузку.

По виду может быть двухкомпонентная, в жидком виде и в виде пластилина, которая может быть как двухкомпонентной, так и однокомпонентной.

Очень важно использовать нужный состав клея для определённого вида металла, от этого зависит и качество шва и температурный режим, при котором соединение будет работать.

При выборе также обратите внимание на то, для каких металлов предназначен клей. Для алюминия в составе клея идет алюминиевый наполнитель, который делает шов более качественным. Универсальный состав такого наполнителя не имеет, и шов не будет иметь тех показателей, что имеет специальный клей.

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.

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.

Стыковой метод

Соединяемые алюминиевые заготовки зажимаются в специальных губках с небольшим выпуском встречных концов, как показано на схеме.

После этого на зажимы подается осевое давление, вследствие чего детали сближаются максимально плотно, и происходит пластическая деформация с образованием связей между их молекулами.

Этот способ обладает рядом недостатков и ограничений к применению.

Так, например, невозможно соединить слишком длинные предметы, так как габариты будут ограничены конструкцией зажимного устройства.

А части заготовок, находящиеся в губках-зажимах, также подвергаются пластической деформации, что не всегда допустимо.

Также этот способ редко применяется в связи с трудностями при извлечении соединенных деталей из зажимов.


Клей обладает высокой адгезией, малым сроком высыхания, после затвердевания приобретает повышенную прочность, очень тяжело разрушается, что обуславливает его широкую популярность.

Принцип сварки деформацией

Помимо вышеуказанного клея существует еще другая холодная сварка для алюминия, которая предполагает использования принципа деформации. Этот метод уже можно отнести к понятию сварки, в отличие от предыдущего. В данном случае деформация получается благодаря давлению, которое воздействует на заготовки, плотно прилегающие друг к другу. Здесь не используется дополнительный нагрев, благодаря чему метод и получил свое название. Пластическая деформация является естественным процессом при сильном сжатии деталей. Это получается за счет сдвига, или так называемого скольжения поверхности материала. Данный процесс можно проводить как при обыкновенной температуре, так и при минусовой, что уже нельзя допускать при использовании клея. Сам процесс происходит мгновенно за счет быстрого схватывания без глубокой диффузии. Это один из самых древних методов сварки, который используется в промышленности и по сей день.

Сильное соединение при этом возникает с помощью дополнительного устройства. Постепенно напряжение между поверхностями начинает возрастать, пока они не начнут свариваться, образуя монолитное соединение. Его качество зависит от чистоты поверхности и физико-механических свойств материала. Такой способ отлично подходит для тех металлов, которые чувствительны к нагреву.

Благодаря наполнителю материал обладает такими свойствами, как и тот, что на самом изделии, которое ремонтируется. Свою популярность он обрел благодаря легкости применения, так как для подготовки требуется минимум дополнительных процедур. Основной сферой применения является ремонт оконных алюминиевых рам, деталей автомобилей, судов, лодок, различных емкостей, профилей и прочих вещей. Холодная сварка алюминия может использоваться как в быту, так и в промышленных сферах. Во время использования все требуется смешать и размять до нужной консистенции, а потом заделывать поломки, как пластилином. После некоторого времени высыхания образуется неразъемное соединение, которое позволит изделию прослужить еще долгое время.

Почему у него такой трудный характер

Если перевести поговорку «большому кораблю – большое плавание» на алюминиевый лад, то она будет звучать так: «уникальным свойствам – уникальные трудности». Уникальностей у алюминия – хоть отбавляй. Трудностей, соответственно, тоже.

Описывать и объяснять лучше по пунктам:

  • Главный физико-химический нюанс состоит в комбинации двух весьма неприятных для работы факторов: постоянного присутствия поверхностной окисной пленки и очень высокой температуры плавления этой самой пленки – от 20500°С. При этом нужно заметить, что сам алюминий готов расплавиться при со всем смешной температуре – всего 660°С.
  • Этот пункт – уже следствие первого: капли расплавленного жидкого алюминия мгновенно покрываются окисной пленкой, что напрямую мешает формированию сплошного сварочного шва. Решение этой проблемы давно найдено: для изоляции рабочей зоны от воздуха процесс проводят под защитой инертных газов.
  • Образование сварочной ванны также затруднено. Здесь играет роль высокая текучесть расплавленного алюминия. И эта проблемы решена технически: это применение специальных подкладок, которые отводят тепло.
  • В дополнение ко всем этим бедам алюминий содержит водород, который стремится выйти наружу при остывании металла в конце процесса. Это сказывается на сварочном шве – в нем образуются поры и трещины. Трещины имеют еще одно объяснение: в сплавах алюминия всегда много кремния, а он способствует их образованию.
  • Высокий коэффициент линейного расширения алюминия способствует его расширению при высоких температурах и, соответственно, усадке при остывании. Это приводит к значительной деформации многострадального сварочного шва.
  • Высокая теплопроводность алюминия заставляет применять при работе с ним довольно высокие значения сварочного тока.
  • Существует множество марок чистого металла и его сплавов. Часто случается, что определить конкретную марку бывает затруднительно, что приводит к дополнительным трудностям с выбором режима и расходных материалов.
Читайте также:  Клей для соединения деталей из полимерной глины – правила работы с составами

  • высокая скорость процесса;
  • высокий уровень производительности процесса наплавки – до 3,6 кгчас;
  • возможность варить металл с толщиной кромки свыше 2,5 мм;
  • ненужный затратный процесс очистки от шлака и брызг металла;
  • низкая загазованность процесса;
  • не требуется высокой квалификации сварщика, холодная сварка алюминия очень демократична.

Особенности холодной сварки для алюминия

В промышленности алюминий применяется долгое время. Его главным преимуществом является то, что при его использовании увеличивается экономия цветных дорогостоящих металлов. Наряду с плюсом, существует и минус, который состоит в том, что алюминий, как металл, трудно контактирует с медью и прочими элементами. При контакте сильно ослабевают болтовые соединения, и в них вырастает сопротивление тока. Чтобы избежать данной ситуации, существует технология холодной сварки алюминия.

Это способ соединений деталей при обычной комнатной температуре, без нагрева дополнительными источниками. Сваривание происходит при помощи определенных устройств, которые вызывают направленную пластичную деформацию очищенных и обезжиренных поверхностей и напряженное нарастающее напряжение, в результате которого образуется высокопрочное монолитное соединение. В результате создания определенных связей атомов заготовок друг с другом происходит процесс сварки необходимых деталей.

Чем и как склеить алюминий с алюминием. Виды холодной сварки

Алюминий и его сплавы — одни из самых распространенных в современном мире металлов. Он обладает массой достоинств, благодаря чему и приобрел популярность, однако его использование отмечено и рядом недостатков. В частности, камнем преткновения становится проблема крепежа.

Этот металл плохо выдерживает обычные болтовые соединения в силу своей мягкости. Его можно сварить аргоном, но это требует сложного оборудования и квалифицированного специалиста, которых может и не быть под рукой.

Поэтому во многих случаях, особенно когда к соединению не предъявляют особых требований по прочности на разрыв, на помощь приходит холодная сварка для алюминия.


Этот металл плохо выдерживает обычные болтовые соединения в силу своей мягкости. Его можно сварить аргоном, но это требует сложного оборудования и квалифицированного специалиста, которых может и не быть под рукой.

Шовный метод

Данная методика обычно применяется в двух разновидностях:

Инструкция для холодной сварки

  • последовательное формирование точек, которые перекрываются вместе с непрерывным образованием шва;
  • соединение заготовок на протяженности всего шва одновременно.

В первом случае сварочный процесс производится с использованием вращающихся роликов. Металлические детали необходимо зачистить, поверхности — состыковать, разместить в пространстве между роликами, как следует сдавить, а затем начать вращать ролики. Сваривание происходит при протяжке деталей.

Как можно пользоваться холодной сваркой при роликовом варианте?

  • Односторонний способ — используется лишь давление, создаваемое одним роликом, который вращается (второй ролик в данном случае выступает опорой). Клей mastix для алюминия
  • Двусторонний способ — для создания давления используются одновременно два ролика, между которыми размещается деталь.

Одновременное соединение по всему шву выполняется с помощью пуансонов (так же, как и при точечном методе). Обычно используются пуансоны кольцевидной формы. В каких случаях используется такое соединение? Чаще всего — когда поставлена задача изготовить изделие, лишенное отбортовки. Следует помнить, что созданный таким способом шов уменьшает сечение металла.


Одновременное соединение по всему шву выполняется с помощью пуансонов (так же, как и при точечном методе). Обычно используются пуансоны кольцевидной формы. В каких случаях используется такое соединение? Чаще всего — когда поставлена задача изготовить изделие, лишенное отбортовки. Следует помнить, что созданный таким способом шов уменьшает сечение металла.

Что такое холодная сварка

Холодная пайка представляет собой метод соединения, который производится под давлением. При таком способе металл не нагревается, происходит соединение деталей способом пластической деформации. Соединение происходит в результате создания связей между атомами заготовок. Совершается процесс прямо в помещении. Никакие источники нагрева, которые использует сварка дуговая, не применяются. Технология соединения алюминия холодным способом делится на следующие методы:

Читайте также:  Клей для укладки керамогранита на пол и стены: рекомендации по выбору и применению

Инструкция по использованию холодной сварки.

  • стыковая сварка;
  • точечное соединение;
  • шовное соединение.

При стыковом соединении алюминиевые заготовки помещаются в специальные губки и зажимаются там. Затем к ним прикладывается усилие, направленное по оси. Оно деформирует концы деталей, выпущенные из зажимов. Иногда используют специальные направляющие втулки с пуансонами-толкателями. Такая схема обладает несколькими недостатками:

  • не поддаются соединению длинные детали;
  • часть детали, находящаяся во втулке, деформируется;
  • трудно удалять облой с деталей;
  • при извлечении после соединения деталей возникают трудности.

Для сварки применяются ролики, которые прокатываются и сдавливают заготовки. Получается холодный метод соединения. Давление может создаваться единственным роликом. Такая сварка называется односторонней. Часто давление создают два ролика. Это двухсторонний метод соединения деталей.

Точечная сварка производится как на закрепленных деталях, так и без их зажатия.

Шовный способ может проводиться при формировании точек, стоящих вплотную друг к другу и образующих непрерывный шов. Применяется такой метод в тех случаях, когда на изделии нет отбортовки.

Прямой шов оказывает негативное влияние на работоспособность изделия. Полосы из алюминия, соединенные таким швом, свободно перегибаются по нему. Это недопустимо практически во всех случаях.

Существует особый вид холодной сварки, который представляет собой колбаску или состав в тюбике (рисунок № 1), состоящий из разных частей. Субстанция отрезается по величине и тщательно разминается в руках, как пластилин. Через несколько минут образуется эластичная масса, которой можно заделать трещину или даже дыру в изделии. Этим способом пользуются для ремонта радиаторов из алюминия.

Холодная сварка за счет деформации

Изделия из алюминия приближаются друг к другу на максимально близкое расстояние, причем в ходе этого процесса осуществляется разрушение слоя оксида, который покрывает поверхность заготовок. После этого кристаллические решетки соединяются между собой, за счет чего получается довольно прочное соединение.

Чтобы связи между деталями вышли как можно более прочными, перед самой сваркой элементы нужно полностью очистить от пыли и по возможности обезжирить. Стоит отметить, что таким образом можно соединять не только изделия из алюминия, но и различные другие металлы, например медь, кадмий, никель, железо и так далее. Более того, данная технология прекрасно подходит для сваривания заготовок, сделанных из разных материалов, которые отличаются повышенной чувствительностью к высокой температуре.


Чтобы связи между деталями вышли как можно более прочными, перед самой сваркой элементы нужно полностью очистить от пыли и по возможности обезжирить. Стоит отметить, что таким образом можно соединять не только изделия из алюминия, но и различные другие металлы, например медь, кадмий, никель, железо и так далее. Более того, данная технология прекрасно подходит для сваривания заготовок, сделанных из разных материалов, которые отличаются повышенной чувствительностью к высокой температуре.

Последовательность работ с использованием клея

Клеевой раствор следует наносить на подготовленное заранее основание зубчатым шпателем. При этом участок поверхности, намазанный клеем, должен быть облицован керамикой за 15 минут. При укладке плитка прижимается к основанию. После этого на протяжении 20 минут положение керамических изделий может быть подкорректировано.

По завершению укладки следует прочистить швы между плитками, заполнение которых рекомендуется проводить после высыхания клеящего состава. Это время варьируется в пределах от 16 ч до 24 ч. Полная эксплуатационная нагрузка возможна только спустя 3 суток. После использования инструмент очищается водой.

Важно! Плитку до наклеивания нельзя смачивать водой!

Важно! Плитку до наклеивания нельзя смачивать водой!

Температура эксплуатации

После высыхания клей выдерживает колебания температуры от -50 до +70 градусов, и плитка не смещается.


Как работать с готовой смесью:

Подготовка основания

Температура основания и окружающей среды должна быть в диапазоне от +5 °С до +30 °С. Основание должно быть крепким, тщательно очищенным от пыли, грязи, масел, жиров, краски и других веществ, способных ослабить сцепление клеевого раствора с основанием. Неровности глубиной более 10 мм предварительно должны быть выровнены штукатурными смесями. Перед проведением работ сильно- впитывающие основания предварительно рекомендуется обработать грунтовкой глубокого проникновения ЕК GS300 DEEP, ЕК GS300 TIEFENGRUND или ЕК GS400 ANTISEPTIC.

Клеевой раствор наносится на подготовленное основание при помощи зубчатого шпателя. Раствор следует наносить на такой участок поверхности, который можно облицевать плиткой в течение 20 минут.

Приготовление раствора клея

Для изготовления раствора требуется подготовить чистую, прохладную воду. На мешок объемом 25 кг достаточно 5,75-6,75 литра жидкости, то есть расход составит 0,23-0,27 литра на килограмм сухой смеси. Возможны корректировки нормы, но на выходе готовая масса должна быть однородной, густой, как сметана. Порядок приготовления раствора EC 3000:

  1. Точно отмерьте меньший (из указанных на упаковке) объем воды.
  2. Влейте воду в удобную для вымешивания емкость.
  3. Всыпьте клеевой порошок.
  4. Примените для перемешивания строительный миксер, дрель с особой насадкой (вручную перемешать массу, чтобы не осталось комков, не получится).
  5. Выждите 10 минут.
  6. Еще раз произведите смешивание средства, при необходимости, введите еще воду.
  7. Приступайте к работе.

Расход на 1 м2 невысок. Для расчета требуется знать квадратуру обрабатываемой площади, а также степень впитываемости влаги основанием (для очень пористых поверхностей стоит увеличивать норму клея). Обычно расходуется не более 2,5-3 кг клея на квадратный метр поверхности, толщина слоя при этом — 5 мм.

Ссылка на основную публикацию