Основы технологии холодной сварки

Холодная сварка - способ соединения деталей при комнатной (и даже отрицательной) температуре, без нагрева внешними источниками. Сварка осуществляется с помощью специальных устройств, вызывающих одновременную направленную деформацию предварительно очищенных поверхностей и нарастающее напряженное состояние, при котором образуется монолитное высокопрочное соединение. Особенно велико преимущество холодной сварки перед другими способами сварки при соединении разнородных металлов, чувствительных к нагреву или образующих интерметаллиды.
Холодная сварка - сложный физико-химический процесс, протекающий только в условиях пластической деформации. Без пластической деформации в обычных атмосферных условиях, даже прилагая любые удельные сжимающие давления к соединяемым заготовкам, практически невозможно получить полноценное монолитное соединение. Роль деформации при холодной сварке заключается в предельном утонении или удалении слоя оксидов, в сближении свариваемых поверхностей до расстояния, соизмеримого с параметром кристаллической решетки, а также в повышении энергетического уровня поверхностных атомов, обеспечивающем возможность образования химических связей.
Качество сварного соединения определяется исходным физико-химическим состоянием контактных поверхностей, давлением (усилием сжатия) и степенью деформации при сварке. Оно также зависит от схемы деформации и способа приложения давления (статического, вибрационного). В зависимости от схемы пластической деформации заготовок сварка может быть точечной, шовной и стыковой.

Не исключено, что данный способ соединения металлов применялся в глубокой древности. В частности, золотые коробочки, которые хранятся в Национальном музее в Ирландии, по заключению специалистов, изготовлены в эпоху позднего бронзового века холодной сваркой. История современного этапа развития холодной сварки начинается с исследований, выполненных в Англии в 1948 г. Всего за один год этот вид сварки получил широкое промышленное распространение не только в Англии, но и в США, Германии, СССР и других странах.
Особенность этого вида сварки заключается в том, что процесс протекает без внешнего нагрева при комнатной или более низкой температуре путем пластического деформирования соединяемых материалов.
При этом соединяемые детали по поверхности соприкосновения за счет большой пластической деформации доводят до сближения на расстояние действия межатомных связей. Течение металла приводит к разрушению поверхностных пленок и выносу их в грат. Несмотря на это, необходима тщательная подготовка свариваемых кромок – обезжиривание и очистка. Холодной сваркой можно соединять только весьма пластичные металлы. При этом могут быть получены соединения внахлестку и встык.
Холодная сварка — один из видов сварки в твердой фазе со значительной объемной пластической деформацией и малой степенью ее локализации в зоне контакта соединяемых материалов. Ее осуществляют давлением на воздухе при комнатной температуре, которая для большинства металлов значительно ниже температуры рекристаллизации обработки. Основной технологический вариант холодной сварки предусматривает совместную пластическую деформацию соединяемых деталей за счет приложения сил, нормальных к поверхности соединения.