Особенности соединения алюминия с помощью холодной сварки

Виды холодной сварки алюминия

Для алюминиевых деталей подходят три способа стыкования, все они могут именоваться «холодной сваркой». Первый используется на заводах, иных крупных производствах и основывается на механизме диффузии. Взаимное проникновение частиц металлов друг в друга присуще не только алюминию, но именно у этого материала процесс происходит быстрее. Диффузия металлов достигается путем оказания давления особыми стержнями (пуансонами), в результате формируются новые молекулярные связи, появляется крепкий шов.

Еще один метод соединения компонентов – сварка сдвигом. Здесь давление на заготовки будет не точечным, а сплошным со смещением в горизонтальной плоскости. В данном случае создается соединение на большой поверхности. Для работы используются станки, обладающие высокой силой и прижимной способностью.

В домашних условиях сваривать изделия перечисленными способами можно, но есть технология проще. Это холодная сварка или склеивание алюминия специальными химическими составами. В их основе – эпоксидная смола. Также средства содержат металлический порошок, серу, иные минеральные компоненты и присадки. По внешнему виду они напоминают мастику, пластилин или являются жидкими. Смола способна как бы расплавлять поверхность деталей, обеспечивая молекулам взаимное проникновение. В результате получается надежный, крепкий шов.

Применение холодной сварки

Ремонт и склейка деталей холодным свариванием применяется в промышленности, быту. Метод незаменим в аварийной ситуации, когда нужно срочно починить разрыв трубы, поломку крепления. Чаще всего такая мера будет временной, по мере возможности заплатку снимают и заваривают дефект аргоном либо меняют деталь. Для ремонта автомобилей клеи на основе эпоксидной смолы тоже подходят: ими заделывают бамперы, элементы салона, реконструируют иные детали. Сварка хорошо крепится к корпусу авто, после чего его шлифуют, красят.

В продаже есть высокотемпературные средства, они наносятся аналогичным образом, при эксплуатации могут выдерживать температуры до +1000 градусов. Такие материалы после контакта с огнем становятся еще более прочными.

Холодная сварка в виде клея

Это один из наиболее простых и доступных методов. Он не требует каких-либо специфических механизмов или инструментов, очень удобен, оперативен и может выручить при аварийных ситуациях даже «в полевых условиях».

Холодная сварка в виде клея

В качестве клеящего вещества выступает двухкомпонентный клей, созданный на основе эпоксидной смолы, в которую добавлен стальной порошок. Может выпускаться в виде мастики или жидкости.

Благодаря достижениям современной химической промышленности, в классический рецепт клея для сварки добавляются особые присадки, позволяющие значительно улучшить адгезию, устойчивость к агрессивной среде, диапазон рабочих температур, и т.д. Прочность такого клея может даже превосходить металл, из которого сделаны соединяемые детали.

Методы сварки деформацией

Можно ли заварить детали из алюминия своими руками? Для создания неразъемного соединения нужно разрушить оксидную пленку, которая присутствует на поверхности металла, а также плотно прижать изделия друг к другу. Это поможет создать новые кристаллические решетки между молекулами в соединениях. Стоит подробнее рассмотреть три возможных метода сварки деформацией, чтобы выбрать лучший.

Точечная сварка

Точечная холодная сварка является самой популярной, для ее проведения не нужны зажимы. Качество готового стыка будет зависеть от выраженности деформации металла в сварной точке. Нормы по соотношению глубины вдавливания к толщине изделия таковы:

• чистый алюминий – 60-70%;
• сплавы алюминия – 75-90%.

Данная методика подходит лишь для деталей не более 1,5 см толщиной, зато они могут быть достаточно габаритными. Листы укладываются внахлест, сдавливаются пуансонами точечно, с определенным интервалом. Недостатком методики является негерметичность стыка.

Шовная сварка

Для выполнения такого способа стыкования деталей нужно особое оборудование – кольцевой пуансон или вращающийся ролик. Путем оказания переменного давления стык становится сплошным. Если требуется односторонняя сварка, ролик может быть неподвижным. Для двухсторонней сварки применяются два подвижных устройства. Механизм помогает сдавить детали на нужную глубину и получить качественный шов.

Недостаток технологии серьезен. Из-за сильного сплошного сдавливания крепость самой конструкции уменьшается. Поэтому методика была усовершенствована и соединила в себе элементы шовной и точечной техник. Стык создается в ходе вращения ролика с выступами, который оказывает давление на детали точечно. Готовый стык является прерывистой цепью сваренных участков, потому конструкция остается прочной.

Стыковая сварка

Метод подразумевает использование зажимных устройств (губок), причем их размеры определяют максимальную длину деталей, чем накладывают на процесс определенные ограничения. Изделия сжимаются своими торцевыми частями и зоной, соприкасающейся с губкой. Далее на опору направляется осевое давление, способствующее формированию прочного шва. Минусом методики можно назвать сложность извлечения устройства из губок.

Выбор клея для сварки

При покупке следует внимательно изучить инструкцию, рассмотрев такие параметры:

• диапазон рабочих температур;
• степень адгезии;
• стойкость к агрессивным условиям.

В отношении алюминия удобнее пользоваться пластилинообразными средствами, особенно, если ремонт производится в экстренном режиме. Все составы являются двухкомпонентными, потому перед применением требуют смешивания составляющих со строгим соблюдением пропорций. Большинство сварок работают при температурах до +130 градусов, некоторые – до +260 градусов. При необходимости можно купить высокотемпературной средство, которое стоит намного дороже.

Пошаговый процесс холодной сварки

Для замешивания массы нельзя применять металлические инструменты, иначе она вступит в реакцию с ними раньше положенного времени. Перед работой нужно надеть средства индивидуальной защиты: перчатки, респиратор, поскольку до застывания испарения эпоксидной смолы вредны для здоровья.

Порядок работы с клеем для сварки таков:

1. Обезжирить поверхность. В противном случае качество сцепления сильно пострадает. Для этого этапа лучше применять спирт, ацетон. Полностью высушить поверхность непосредственно перед склейкой.
2. Подготовить материал. Из упаковки достать двухслойный брусочек, строго перпендикулярно отрезать кусок необходимого размера. Размять массу пальцами, предварительно смочив перчатки холодной водой. Использовать средство нужно в течение 15-20 минут в зависимости от марки.
3. Приложить клей на место будущего стыка. После аккуратного накладывания деталей их надежно фиксируют на 40-50 минут, пока сварка не затвердеет. Лучше не трогать изделия 2-3 часа, а пользоваться ими только спустя сутки, хотя многие производители указывают меньший срок.
4. Удалить лишнюю клеевую массу. Пока материал окончательно не застыл, с боков надо убрать вылезший клей при помощи наждачки, острого ножа.

Если необходимо заполнить глубокий дефект, на него последовательно наносят слои толщиной до 0,5 см, дожидаются полного высыхания. Затем повторяют процесс нужное количество раз.

Холодная сварка клеем

Состав продаётся в хозяйственных магазинах в виде мастики или двух жидких компонентов, упакованных в тюбики. Основа состоит из эпоксидной смолы с добавленными наполнителями и присадками для улучшения адгезии, прочности, стойкости к агрессивным веществам и предельным температурам. Имея клей для жидкой сварки и алюминиевые изделия с повреждениями ремонт можно производить даже в полевых условиях.

Клей холодная сварка для алюминия

Выбор клея

В магазинах имеется обширный ассортимент составов отечественного и зарубежного производства. При выборе клея для холодной сварки необходимо:

• сравнивать характеристики имеющихся марок с требуемыми для выполнения работы;
• обращать внимание на универсальные виды, предназначенные для склеивания деталей из алюминия с другими материалами;
• внимательно изучать инструкцию;
• консультироваться с продавцами;
• ознакомиться с отзывами покупателей;
• учитывать, что жидкие составы сохнут дольше, чем мастика.

Пошаговый процесс

Инструменты для подготовки смеси не должны быть металлическими, чтобы она не взаимодействовала раньше срока. Для безопасной работы потребуются защитные перчатки, респиратор. Технология сварки алюминия клеем имеет следующую последовательность:

1. Средство извлекается из упаковки.
2. Отливается или отрезается необходимое для работы количество.
3. Ингредиенты перемешиваются до образования однородной массы. Срок до начала затвердевания составляет 30 минут.
4. Соединяемые участки обезжириваются ацетоном.
5. Наносится клей, затем детали сжимаются на 40 минут.
6. Затем выступившая смесь удаляется наждачной бумагой.
7. Изделию дают отстояться пару часов до полного затвердевания средства.
8. Заделка дефектов и отверстий производится последовательным нанесением слоёв толщиной 5 мм с полной просушкой каждого.

Меры предосторожности

При работе с холодной сваркой обязательным является применение спецодежды, особенно, когда работа ведется в таких условиях:

• в агрессивной среде, местах с повышенной температурой или экологически опасных зонах;
• при регулярной смене условий;
• с сосудами, находящимися под давлением.

Перчатки применяются даже при работе с небольшими кусочками клея для сварки. Он сильно раздражает кожу, потому при случайном попадании ее нужно хорошо промыть с мылом. При проникновении средства в глаза, несмотря на использование защитных очков, их промывают, после обращаются к врачу. В помещении нужно оборудовать вытяжку или обеспечить приток свежего воздуха иным способом, иначе можно получить отравление парами эпоксидной смолы и растворителей.

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.

Преимущества и недостатки клеевой методики

Клей для холодной сварки – удобное приспособление, с ним можно быстро провести ремонт алюминиевых и иных изделий в быту. Если создать сплошной шов, он будет герметичным, влагостойким, практически не подверженным разрушению даже при вибрации (благодаря эластичности). Высокотемпературные составы позволяют склеенным деталям работать в самых тяжелых условиях.

Прочие достоинства метода клеевой сварки:

• простота, отсутствие необходимости опыта работы;
• дешевизна ремонта;
• малое время до начала эксплуатации изделий;
• отсутствие отходов и затрат на электроэнергию;
• возможность создавать швы, заделывать ямки, сколы, царапины;
• возможность сварить алюминий с любыми иными материалами.

Минусом можно назвать то, что сварку нельзя использовать на посуде и иных принадлежностях, контактирующих с пищей. Также детали, которые ежедневно подвергаются ударным нагрузкам, лучше сразу сварить аргоном – прочность клеевого шва быстро снизится. Дешевые составы обычно плохо переносят сильное давление, хотя есть средства, препятствующие даже усилию на разрыв.

Недостатки холодного метода

Холодная сварка полимером позволяет быстро соединить алюминиевые детали без использования сварочного аппарата или прижимного оборудования. Но этот способ имеет и ряд ограничений:

• состав, кроме высокотемпературной сварки, нельзя применять в местах работы с повышенными температурами;
• средство плохо выдерживает высокое давление (свыше 10 атмосфер);
• холодная сварка не рассчитана на агрессивную среду, и способна сопротивляться только коррозии;
• изделие, сваренное холодным методом, предназначено для статических нагрузок (постоянное давление жидкости или удержание предмета), и может разрушиться при ударах и сильной вибрации.

Применение холодной сварки позволяет быстро и экономно соединять алюминий и его сплавы. В промышленных условиях для этого используют прижимные установки, способные накладывать швы точечно или всплошную. А в бытовой ситуации сварить алюминий без аппарата возможно специальным полимерным веществом.

Производители и популярные марки

Не стоит покупать составы для сварки неизвестных производителей, лучше клеить детали из алюминия надежными материалами. Выбор марок велик, хорошо себя зарекомендовали следующие:

• Алмаз;
• Mastix;
• Zollex;
• Abro;
• Poxipol;
• Loctite;
• Weicon.

Для деталей авто из алюминия, дюралюминия можно воспользоваться сваркой Полирем-Алюминий (она подойдет и для бытовых нужд). Средство предназначено специально для алюминия и его сплавов, позволяет провести качественный ремонт без сварочного аппарата. Холодная сварка годится для радиаторов авто, кузова, панелей, головок цилиндров, трубопровода. В любом случае, качество шва будет зависеть от предварительной подготовки, соблюдения инструкции и надежности фиксации, чему следует уделить пристальное внимание.

Техника безопасности

При работах с холодной сваркой по алюминию из-за токсичности состава сварки необходимо соблюдать правила безопасности:

1. При работе применять резиновые перчатки и респиратор.
2. При попадании крошек или раствора средства на кожу промыть теплой водой с мылом или протереть этиловым спиртом.
3. При попадании пыли холодной сварки в глаза промыть их теплой водой и обратиться за медицинской помощью к доктору.
4. Работу проводить в помещении с вентиляцией.