Холодная сварка металлов

Холодная сварка – процесс, при котором происходит сварка двух твердых тел без нагрева свариваемых деталей на стыке соединения. Отличительной особенностью холодной сварки металлов является отсутствие фазы расплавления металла. На процесс холодной сварки металлов впервые всерьез посмотрели в 1940 году, именно в это время ученые обнаружили странный эффект взаимодействия нескольких кусков одного и того же металла абсолютном вакууме – при наличии чистых плоских граней они притягиваются. Последние же исследования открывают широкие возможности для применения процесса холодной сварки в процессе производства, на микроуровне и наноуровне. Кроме того, применение данного процесса экономически оправдано при соединении небольших деталей из мягких, пластичных металлов, а также тонких металлических пленок, использующих полимеры в качестве подложки.

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.

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

При контакте с кислородом или другими реактивными веществами происходит образование поверхностных слоев, которые в значительной мере или полностью исключают вероятность возникновения эффекта холодной сварки металлов. 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 металлов в вакуум оксидная пленка не исчезает, то есть поверхность металла требует дополнительной очистки перед сваркой.

Интересные факты

  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).