Сварка при высоких температурах

Сварка при высоких температурах

Современные технологии не стоят на месте. Ещё относительно недавно не было такого понятия как холодная сварка. Однако и сейчас многие люди не в курсе о существовании такого материала. По сути, от классической сварки в этом веществе осталось только название. На самом деле холодная сварка – это не что иное, как клей. Правда он не обычный, он может скреплять практически любые материалы, причём не обязательно, чтобы они были строго однородные.

Такие широкие возможности применения заставляют многих людей задаться вопросом о максимально возможной температуре, которую может выдержать холодная сварка. Большое количество деталей, чаще всего металлических, при выполнении своей задачи сталкиваются с достаточно высокими температурами, соответственно, если температура будет превышать то значение, которое способно выдержать соединение, созданное с помощью холодной сварки, его прочность будет сохраняться очень короткий срок.

Соединения холодной сваркой, конечно же, не может сравниться по прочности с классической. Однако её вполне для ремонта сантехники, автомобилей, бытовых предметов и т.д. Отличительной особенностью этого вещества является то, что его можно использовать не только для создания прочных соединений, но и для заделывания отверстий. Эта возможность становится доступной, благодаря тому, что вещество имеет густую консистенцию, его можно использовать по принципу обычного пластилина. Большое влияние на прочность итогового соединения оказывает чистота склеиваемых поверхностей, срок сушки и правильное использование клея.

Классификация холодной сварки

На современном рынке строительных материалов имеется несколько видов клея холодная сварка. Помимо названия производителя, они могут различаться по агрегатному состоянию, по сроку полного высыхания и по спецификации (холодная сварка может быть универсальной или же для чего-то конкретного). Среди достаточно большого количества разновидностей стоит выделить несколько типов:

  • Жидкая консистенция – чаще всего холодная сварка такого типа реализуется в двух компонентах, которые начинают активироваться только при смешивании из расчёта один к одному (у большинства производителей, но могут быть исключения).
  • Густое вещество – это тип сварки внешне похож на обычный канцелярский пластилин, в том случае если в упаковке находятся несколько различных брусков, тогда непосредственно перед началом работ компоненты также необходимо смешивать.
  • Универсальный клей – он может поставляться как в жидком, так и в густом виде, а также может иметь в составе один или два компонента. Данный тип клея предназначен для проведения небольших ремонтных работ, он без проблем может прочно соединить ПВХ, дерево, металл, пластик, керамику и т.д.
  • Холодная сварка, в составе которой присутствует определённый металлический компонент. Соединения, созданные с применением подобного рода клея, обладают повышенной прочностью относительно вышеперечисленных разновидностей. Помимо этого, сварка может придавать соединению определённые свойства, которые зависят от наличия того или иного компонента в составе вещества.
  • Холодная сварка, которая создаётся специально для небольшого ремонта автомобилей. Этот подвид способен выдерживать гораздо большие температуры, чем любая разновидность из всех вышеперечисленных.
  • Сварка для создания прочных соединений под водой. С помощью этого вещества можно обеспечить прочность соединения, которое находится в постоянном контакте с водой. Стоит отметить, что оно абсолютно невосприимчиво к влаге и никак не влияет на чистоту воды.

Свойства, которыми может быть наделена холодная сварка

Наличие тех или иных свойств у соединения определяется дополнительными веществами, находящимися в составе клея. Холодная сварка, основное применение которой ориентирована на соединения металлических деталей, в своём составе чаще всего имеет:

  • Металлический компонент – он играет роль наполнителя, задачей которого является повышение прочности соединения и надёжности.
  • Эпоксидная смола – этот компонент обеспечивает пластичность вещества. Он является главным звеном между всеми остальными добавками.
  • Дополнительные вещества – разнообразные химически вещества, которые добавляют клею те или иные свойства.

Холодная сварк а, которая оснащена составом из вышеперечисленных компонентов, чаще всего ориентировано на склеивание металлических деталей. Например, клей для линолеума, имеет абсолютно другой состав:

  • Различные пластификаторы.
  • Поливинилхлорид.
  • Тетрагидрофуран.

Такая смесь компонентов не пригодна для использования на металлических изделиях. Однако она без проблем справится со склеиванием линолеума. Дополнительные вещества создают ровные края у материала, это добивается его плавлением без применения каких-либо инструментов. Этот эффект достигается только с помощью применения клея холодная сварка.

Условия использования

Для того чтобы применять тот или иной тип холодной сварки, нужно знать несколько её свойств. Однако самым главным свойством, которое должно учитываться, это значение максимальной температуры, при котором соединения не будет терять своих свойств.

Соединение подвержено максимальному уровню опасности в первую пару часов после своего создания.

За это время, как правило, происходит только первичная сушка, поэтому и использовать отремонтированное вещество ещё нельзя. Изделие сможет вновь выполнять свои функции только по истечению двадцати четырёх часов. Как правило, максимальная возможная температура использования указывается на упаковке вещества.

Например, популярные марки сварок, такие как Poxipok, Абро, Hi-Gear способны выдержать температуру, равную примерно 250-270 градусов по Цельсию, а холодная сварка Алмаз без проблем может применяться при температурах выше одной тысячи градусов.

Рекомендации по применению

Вне зависимости от бреда и типа сварки, начальной процедурой, всегда является подготовка изделий к ремонту. Для этого требуется очистить обе склеиваемые поверхности от следов жира, разводов, масла и т.д. Металл также нужно очистить от следов коррозии. Только после выполнения данной манипуляции можно приступать к склеиванию. Если пропустить этот шаг, соединения будет непрочным и срок его службы будет очень мал.

Читайте также:  Размеры молдингов на стены

После очистки поверхностей, нужно извлечь компоненты из упаковки. Если их несколько, в этом случае их необходимо смешать в соотношении один к одному. Холодная сварка твёрдого типа в этом шаге должна приобрести высокую пластичность. Стоит отметить, что все работы нужно проводить в резиновых перчатках, так как вещество при контакте с кожным покровом может вызывать сильные аллергические реакции. Если оно попало на кожу, первым делом нужно промыть данное место большим количеством проточной воды, после чего во избежание проблем со здоровьем, в кратчайшие сроки обратится к врачу, показав ему упаковке от клея.

После того как вещество примет пластичный вид, его необходимо сразу же использовать. Важно понимать, что время сохранения клеем густого состояния, ограничено. Его нужно наносить на поверхность слоем, толщина которого не должна превышать отметку в шесть миллиметров.

Если необходимо использовать слой большей толщины, процесс склеивания нужно выполнять в два этапа, причём второй слой можно наносить только после полного высыхания первого.

После выполнения склеивания и сушки изделие можно применять в обычном рабочем режиме, не боясь за качество и прочность соединения.

Принцип электродуговой сварки основан на использовании температуры электрического разряда, возникающего между сварочным электродом и металлической заготовкой.

Дуговой разряд образуется вследствие электрического пробоя воздушного промежутка. При возникновении этого явления происходит ионизация молекул газа, повышение его температуры и электропроводности, переход в состояние плазмы.

Горение сварочной дуги сопровождается выделением большого количества световой и особенно тепловой энергии, вследствие чего резко повышается температура, и происходит локальное плавление металла заготовки. Это и есть сварка.

Основные свойства дугового разряда

В процессе работы, для того, чтобы возбудить дуговой разряд, производится кратковременное касание заготовки электродом, то есть, создание короткого замыкания с последующим разрывом металлического контакта и установлением требуемого воздушного зазора. Таким способом выбирается оптимальная длина сварочной дуги.

При очень коротком разряде электрод может прилипать к заготовке, плавление происходит чересчур интенсивно, что может привести к образованию наплывов. Длинная дуга отличается неустойчивостью горения и недостаточно высокой температурой в зоне сварки.

Неустойчивость и видимое искривление формы сварочной дуги часто можно наблюдать при работе промышленных сварочных агрегатов с достаточно массивными деталями. Это явление называется магнитным дутьем.

Суть его заключается в том, что сварочный ток дуги создает некоторое магнитное поле, которое взаимодействует с магнитным полем, создаваемым током, протекающим через массивную заготовку.

То есть, отклонение дуги вызывается магнитными силами. Дутьем процесс назван потому, что дуга отклоняется, как будто под воздействием ветра.

Радикальных способов борьбы с этим явлением нет. Для уменьшения влияния магнитного дутья применяют сварку укороченной дугой, а также располагают электрод под определенным углом.

Среда горения

Существует несколько различных сварочных технологий, использующих электродуговые разряды, отличающиеся свойствами и параметрами. Электрическая сварочная дуга имеет следующие разновидности:

  • открытая. Горение разряда происходит непосредственно в атмосфере;
  • закрытая. Образующаяся при горении высокая температура вызывает обильное выделение газов от сгорающего флюса. Флюс содержится в обмазке сварочных электродов;
  • в среде защитных газов. В этом варианте, в зону сварки подается газ, чаще всего, это гелий, аргон или углекислый газ.

Защита зоны сварки необходима для предотвращения активного окисления плавящегося металла под воздействием кислорода воздуха.

Слой окисла препятствует образованию сплошного сварного шва, металл в месте соединения приобретает пористость, в результате чего снижается прочность и герметичность стыка.

В какой-то мере дуга сама способна создавать микроклимат в зоне горения за счет образования области повышенного давления, препятствующего притоку атмосферного воздуха.

Применение флюса позволяет более активно выдавливать воздух из зоны сварки. Использование среды защитных газов, подаваемых под давлением, решает эту задачу практически полностью.

Продолжительность разряда

Кроме критериев защищенности, дуговой разряд классифицируется по продолжительности. Существуют процессы, в которых горение дуги происходит в импульсном режиме.

В таких устройствах сварка осуществляется короткими вспышками. За время вспышки, температура успевает возрасти до величины, достаточной для локального расплавления небольшой зоны, в которой образуется точечное соединение.

Большинство же применяемых сварочных технологий использует относительно продолжительное по времени горение дуги. В течение сварочного процесса происходит постоянное перемещение электрода вдоль соединяемых кромок.

Область повышенной температуры, создающая сварочную ванну, перемещается вслед за электродом. После перемещения сварочного электрода, следовательно, и дугового разряда, температура пройденного участка снижается, происходит кристаллизация сварочной ванны и образование прочного сварного шва.

Структура дугового разряда

Область дугового разряда условно принято делить на три участка. Участки, непосредственно прилегающие к полюсам (аноду и катоду), называют соответственно, анодным и катодным.

Центральную часть дугового разряда, расположенную между анодной и катодной областями, называют столбом дуги. Температура в зоне сварочной дуги может достигать нескольких тысяч градусов (до 7000 °C).

Хотя тепло не полностью передается металлу, его вполне хватает для расплавления. Так, температура плавления стали для сравнения составляет 1300-1500 °C.

Для обеспечения устойчивого горения дугового разряда необходимы следующие условия: наличие тока порядка 10 Ампер (это минимальное значение, максимум может достигать 1000 Ампер), при поддержании напряжения дуги от 15 до 40 Вольт.

Падение этого напряжения происходит в дуговом разряде. Распределение напряжения по зонам дуги происходит неравномерно. Падение большей части приложенного напряжения происходит в анодной и катодной зонах.

Экспериментальным путем установлено, что при сварке плавящимся электродом, наибольшее падение напряжения наблюдается в катодной зоне. В этой же части дуги наблюдается наиболее высокий градиент температуры.

Читайте также:  Уход за новорожденными телятами

Поэтому, при выборе полярности сварочного процесса, катод соединяют с электродом, когда хотят добиться наибольшего его плавления, повысив его температуру. Наоборот, для более глубокого провара заготовки, катод присоединяют к ней. В столбе дуги падает наименьшая часть напряжения.

При производстве сварочных работ неплавящимся электродом, катодное падение напряжения меньше анодного, то есть, зона повышенной температуры смещена к аноду.

Поэтому, при этой технологии, заготовка подключается к аноду, чем обеспечивается хороший ее прогрев и защита неплавящегося электрода от излишней температуры.

Температурные зоны

Следует заметить, что при любом виде сварки, как плавящимся, так и неплавящимся электродом, столб дуги (его центр) имеет самую высокую температуру – порядка 5000-7000 °C, а иногда и выше.

Зоны наиболее низкой температуры располагаются в одной из активных областей, катодной или анодной. В этих зонах может выделяться 60-70% тепла дуги.

Кроме интенсивного повышения температуры заготовки и сварочного электрода, разряд излучает инфракрасные и ультрафиолетовые волны, способные оказывать вредное влияние на организм сварщика. Это обусловливает необходимость применения защитных мер.

Что касается сварки переменным током, понятие полярности там не существует, так как положение анода и катода изменяется с промышленной частотой 50 колебаний в секунду.

Дуга в этом процессе обладает меньшей устойчивостью по сравнению с постоянным током, ее температура скачет. К преимуществам сварочных процессов на переменном токе, можно отнести только более простое и дешевое оборудование, да еще практически полное отсутствие такого явления, как магнитное дутье, о котором сказано выше.

Вольт-амперная характеристика

На графике представлены кривые зависимости напряжения источника питания от величины сварочного тока, называемые вольт–амперными характеристиками сварочного процесса.

Кривые красного цвета отображают изменение напряжения между электродом и заготовкой в фазах возбуждения сварочной дуги и устойчивого ее горения. Начальные точки кривых соответствуют напряжению холостого хода источника питания.

В момент возбуждения сварщиком дугового разряда, напряжение резко снижается вплоть до того периода, когда параметры дуги стабилизируются, устанавливается значение тока сварки, зависящее от диаметра применяемого электрода, мощности источника питания и установленной длины дуги.

С наступлением этого периода, напряжение и температура дуги стабилизируются, и весь процесс приобретает устойчивый характер.

Технология холодной сварки для металла является широко известным и легким в применении способом соединить две однородные или даже разные по материалу детали. Фактически это склеивание деталей специальным пластичным составом, глубоко проникающим в материал и образующим высокопрочный шов.

При посредстве этой технологии можно сваривать детали из черных и цветных металлов. Метод прекрасно подходит для материалов и изделий, отличающихся склонностью к деформации при нагревании. Кроме того, возможно соединять и разные металлы, такие ка многослойные металлические ленты или алюминиевые проводники, усиленные полосками из меди.

Характеристики и состав холодной сварки

Основными характеристиками холодной сварки являются:

  • Наличие и состав наполнителя.
  • Время первичного высыхания — время т.н. «схватывания», за это время состав должен быть нанесен на место склейки и разровнен.
  • Время окончательного отверждения — раньше этого срока изделие нельзя эксплуатировать.
  • Температура применения — рекомендуемая температура, при которой смесь можно наносить на поверхность.
  • Максимальная температура эксплуатации.

Пластичный клеящий состав холодной сварки может состоять из одного или двух компонентов. Обязательными компонентами его являются:

  • Клеевая основа в виде эпоксидной смолы, определяющей пластические свойства.
  • Наполнитель — пудра из металла, равномерно распределенная по объему.
  • Улучшающие качество добавки, например, сера.

Качество получаемого методом холодной сварки шва зависит от таких условий, как:

  • Качество клеящего материала.
  • Подготовка поверхностей деталей для склеивания.
  • Соблюдение технологии.

Прочность получающегося шва в реальных условиях будет ниже, чем у шва, полученного горячим методом.

Поэтому технология лучше всего применима для локального ремонта малонагруженных изделий.

Как правильно пользоваться холодной сваркой

Для получения хорошего шва исключительную важность имеет аккуратное выполнение последовательности шагов:

Технологический процесс холодной сварки

  • Очистить склеиваемые поверхности от масложировых и механических загрязнений. Очистка бывает механическая (абразивы, стальная щетка), химическая (растворители и обезжириватели) и комбинированная.
  • Все действия проводятся только в защитных перчатках.
  • Двухкомпонентный состав выдавить из туб и хорошо смешать компоненты.
  • Пластилин образный состав отделить от бруска шпателем необходимое количество и тщательно закрыть оставшийся брусок.
  • Размять состав. Он должен слегка нагреться, сохраняя пластичность, как только требуемая консистенция достигнута, нанести массу на склеиваемые поверхности.
  • Надежно прижать поверхности друг к другу, обмотав детали эластичным жгутом.
  • Если ремонтируются трубы, состав надо наносить несколькими разглаживающими движениями.
  • Через время, указанное в технических характеристиках как время первичного засыхания (схватывания 90% клея) жгут можно снять.
  • Пользоваться отремонтированным изделием можно только по истечении времени окончательного затвердевания, как правило, это 24 часа.

Остатки клеящего вещества лучше убирать шпателем после нанесения и наложения жгута. Если же они успели затвердеть, то удалить их можно, слегка обстукивая молоточком.

Температурные характеристики

Состав клеящей массы определяет, какую температуру выдерживает холодная сварка. В руководстве пользователя всегда приводится это значение. Если тщательно выполнять все требования руководства, шов выдержит эту температуру без потери прочности.

Бюджетные марки обычно разрабатываются для максимальной температуры в районе 260 С. Специальные виды смесей имеют максимальную температуру эксплуатации свыше 1300 С. Стоят они заметно дороже, но зато позволяют ремонтировать детали и изделия, работающие в условиях высоких температур. Это отличное подспорье, если применение горячей технологии затруднено по причинам пожаробезопасности или доступности места ремонта.

Читайте также:  Шашлык из кабачков на мангале

Виды холодной сварки

Применяются следующие виды:

  • Точечная. Для соединения алюминиевых и медных проводников, приклеивания медных кончиков на алюминиевые провода.
  • Шовная. Для производства тонкостенных сосудов, герметичных емкостей и кожухов оборудования.
  • Стыковая. Для соединения проводов или кольцеобразных изделий.
  • Тавровая. Для соединения элементов прокатных профилей.
  • Сдвиговая. Для соединения труб отопительных или водопроводных контуров, а также компонентов электрораспределительных сетей на железных дорогах.

В зависимости от способа расфасовки различают:

  • Жидкая сварка — поставляется в виде двух отдельных компонентов, пластификатора и отвердителя, которые перемешиваются перед применением.
  • Пластилинообразной, поставляется в виде бруска, который разминают и перемешивают перед применением.

Двухкомпонентная холодная сварка сложнее в использовании, но зато более экономно расходуется.

По целевому назначению различают:

  • жидкая сварка для металла служит для склеивания большинства металлов и содержит наполнитель в виде металлической пудры;
  • жидкая сварка для ремонта автомобиля, отличается повышенной стойкостью к вибрациям, также имеет в своем составе наполнитель;
  • универсальную, соединяющую металлы, дерево или пластик в любом сочетании. Прочность такого соединения будет невысокой;
  • для работы в специальных условиях, таких, как подводные, высокотемпературные, в агрессивных средах и т.п.

Термостойкая холодная сварка

Термостойкая холодная сварка весьма популярна среди автолюбителей, ремонтирующих глушители и другие элементы выпускной системы

Способы применения холодной сварки

Способ использования холодной сварки для металла подробно описан в инструкции по ее применению.

Для того чтобы применение холодной сварки прошло успешно, а шов прослужил долго, нужно тщательно следовать всем пунктам инструкции. Любая неаккуратность, экономия, подмена и т.п. приведут к снижению качества и долговечности шва.

Советы по применению холодной сварки

В частной жизни способ чаще всего используют для авторемонта и починки отопительного хозяйства. Прохудившийся и заклеенный глушитель или бензобак будет служить еще долгие годы, не требуя замены.

К сожалению, радиатор таким образом удастся только временно подлатать, чтобы доехать до сервиса своим ходом. Постоянно пользоваться им будет нельзя. Если место течи установить не удается, то можно опустить радиатор в ванну с водой. Выходящие пузырьки укажут место течи.

Для ремонта глушителя надо выбрать высокотемпературную марку. Если в инструкции указана комнатная температура применения, то для начала работ ремонта следует дождаться остывания детали.

Если вы ремонтируете отопительную систему, то следует выбрать состав, выдерживающий длительный контакт с водой. Следует помнить, что метод подходит для ремонта небольших отверстий. Если повреждения значительны, то лучше применить горячую сварку.

Способ категорически непригоден для склеивания деталей, работающих под большой нагрузкой.

Не стоит пытаться заменить марку, разработанную для конкретного материала, на ту, что есть под рукой. Наполнитель должен точно соответствовать склеиваемым материалам, иначе о прочности шва можно будет забыть.

Как работает холодная сварка

Растворитель, содержащийся в клеящем составе, растворяет не только слой окислов на поверхности, но и приповерхностный слой металла, сближая атомы двух деталей на расстояние, близкое к размерам кристаллической решетки, в холодном состоянии.

Это напоминает процессы, происходящие в сварочной ванне — зоне совместного плавления электрода и поверхностных слоев соединяемых деталей при горячей сварке.

Преимущества холодной сварки по металлу

Технология обладает неоспоримыми преимуществами:

  • Нулевой расход электроэнергии или газа.
  • Опрятный и прочный шов не требует последующей обработки.
  • Нет нужды длительного обучения, наличия специальной аппаратуры.
  • Дает возможность прочно соединять разные металлы, например, алюминий и медь, которые другими способами практически не соединяются.
  • Дает возможность осуществлять ремонт деталей и трубопроводов без их демонтажа, не только в холодном, но и в горячем состоянии.
  • Ремонт электроустановок под напряжением, емкостей и труб под небольшим давлением и даже с легковоспламеняющимися материалами.
  • Отсутствуют деформации, вызванные остаточными напряжениями в металле, возникающими после горячей сварки.
  • Высокая экологичность процесса, отсутствие вредных отходов.

Аккуратный шов холодной сварки линолеума

Кроме всего перечисленного, низкая трудоемкость и невысокая цена расходных материалов делают способ экономически выгодной.

Недостатки холодной сварки

Основным недостатком способа является низкая по сравнению с горячей сваркой прочность шва. Материалы все же не сплавляются, образуя единый поликристалл, а склеиваются. Поэтому метод непригоден для высоко нагруженных соединений.

Меры безопасности

Компоненты, из которых состоит смесь, отличаются высокой химической активностью и сильно раздражают кожу и слизистые оболочки действием. При попадании внутрь организма они вызывают опасное для жизни отравление. Поэтому при работе необходимо строго соблюдать меры безопасности:

Обязательно работать в резиновых или пластиковых перчатках

  • Обязательно работать в резиновых или пластиковых перчатках.
  • При работе с составом для пластика обязательно попробуйте действие компонентов на материал перчаток. Если они растворяются — перчатки следует взять из другого материала.
  • Работать в защитных очках или в прозрачном защитном щитке. Особенно важно соблюдать этот пункт при работе снизу от ремонтируемого объекта — автомобиля, трубопровода и т.п., чтобы исключить попадание кусочков вещества на лицо и слизистые глаз и рта.
  • В случае случайного попадания на кожу — немедленно промыть большим количеством чистой проточной воды
  • В случае попадания внутрь организма — выпить много жидкости, лучше молока и немедленно обратиться к врачу.
  • Беречь от детей! Игра с похожим на пластилин веществом может закончиться в больнице или в морге.
  • Не применять для ремонта посуды и емкостей, контактирующих с пищей.

После затвердевания компоненты смеси теряют химическую активность и абсолютно безопасны для прикосновения руками.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector