Wenn wir an ein Schweißverfahren denken, ist das allererste, was uns in den Sinn kommt, die Verwendung von Wärme. Das Erhitzen der Metalle auf ihren Schmelzpunkt und das Zusammenschmelzen ist die Funktionsweise der meisten Schweißtechniken.
VERBINDUNG: REIBUNGSRÜHRSCHWEISSEN: GRUNDSÄTZE, VORTEILE UND ANWENDUNGEN
Techniken wie Lichtbogenschweißen, Reibschweißen, Ultraschallschweißen und Laserschweißen beinhalten alle auf die eine oder andere Weise Wärme. Tatsächlich wird Wärme als Synonym für Schweißen angesehen und ist ein wesentlicher Bestandteil für die Verbindung zweier Materialien.
Dies ist jedoch weit von der Wahrheit entfernt und das Kaltschweißen ist der offensichtliche Beweis. Beim Kaltschweißen werden zwei Metalle ohne Wärme verbunden.
Es mag unmöglich klingen, ist aber eine der beliebtesten Schweißmethoden.
Wie können wir Metalle ohne Wärme verbinden?
Das Wärmeelement in einem Schweißprozess wird verwendet, um die Teile so plastisch zu machen, dass eine Diffusion der Atome entweder zwischen den beiden Werkstücken oder mit einem anderen Medium in der Mitte stattfinden kann.
Es ist jedoch nicht zwingend erforderlich, Wärme zum Verbinden von Materialien zu verwenden. Das Schweißen im kalten Zustand zeigt dies in Echtzeit.
Kaltschweißen auch als Kaltdruckschweißen und Kontaktschweißen bekannt verwendet Druck, um zwei Materialien zu verbinden. Wissenschaftlich wird dieser Prozess als Festkörperdiffusion bezeichnet und verwendet Druck, um Schweißnähte zu erzeugen.
Wenn zwei Materialien zusammengepresst werden, schweißen sie im Allgemeinen nicht miteinander. Dies ist hauptsächlich auf die Tatsache zurückzuführen, dass sich auf der Oberfläche der Materialien eine Oxidschicht oder eine dünne Barriere befindet.
Wenn wir den Fall eines Metalls nehmen, ist eine Oxidschicht auf der Oberfläche wie eine Barriere, die es nicht erlaubt, mit einem anderen Metall zu diffundieren.
Kaltschweißen überwindet dieses Problem, indem die Metalle vor dem Schweißen vorbereitet werden. Der Vorbereitungsprozess umfasst das Reinigen oder Bürsten der Metalle in einem solchen Ausmaß, dass das obere Oxid oder die Barriereschicht entfernt wird.
Dies wird erreicht, indem das Metall entfettet und anschließend mit Draht gebürstet wird.
Sobald die gewünschte Oberflächenreinheit erreicht ist, werden beide Materialien mit der richtigen Kraft mechanisch zusammengedrückt. Die Kraft hängt vom Material selbst ab, da einige Materialien möglicherweise nur bei hohen Drücken schweißen.
Eine der Bedingungen für das Kaltschweißen ist, dass mindestens eines der Materialien duktil sein muss und nicht stark ausgehärtet sein darf.
Dies schränkt offensichtlich die Liste der Materialien ein, die für das Kaltschweißen in Frage kommen können. Weiche Metalle sind die beste Wahl für das Kaltschweißen.
Die häufigsten Verbindungen, die beim Kaltschweißen möglich sind, sind :
- Stoßverbindung
- Überlappungsgelenk
Bei der Stoßverbindung ist das Entfernen der Barriereschicht des Metalls häufig nicht erforderlich, da die plastische Verformung, die während des Verbindungsprozesses auftritt, die Barriere automatisch aufbricht. Überlappungsverbindungen erfordern jedoch eine spezielle Behandlung, da das Material sonst nicht haften bleibtzueinander.
Die Geschichte des Kaltschweißens
Kaltschweißen hat eine jahrhundertealte Geschichte. Bagger haben Kaltschweißgeräte gefunden, die bis in die Bronzezeit zurückreichen.
Das f erstes wissenschaftlich durchgeführtes Kaltschweißversuch wurde 1724 von Reverend JI Desaguliers durchgeführt.
Sein Experiment wurde durch die Beobachtung befeuert, dass wenn er zwei Bleikugeln mit demselben Durchmesser zusammendrückte und verdrehte, sie aneinander haften blieben. Weitere Tests zeigten, dass die Haftfestigkeit manchmal fast der des Grundmetalls ähnlich ist.
Es gab viele Theorien, die versucht haben, dieses Phänomen zu erklären, einschließlich Rekristallisation und Energiehypothese. Sie wurden jedoch alle widerlegt.
Derzeit ist die akzeptierte Erklärung ist die Bildung einer metallischen Bindung, die durch die Wechselwirkung zwischen den freien Ionen und den Elektronen entsteht, wenn zwei Metalle zusammengedrückt werden.
Wenn das Kaltschweißen mit dem richtigen Verfahren und der richtigen Materialbehandlung durchgeführt wird, sind die Ergebnisse oft so stark wie das Grundmetall.
Die Einschränkungen des Kaltschweißens
Perfektes Kaltschweißen ist sehr schwer zu erreichen. Dies liegt an mehreren Gründen wie Oxidschichten, die sich unter atmosphärischen Bedingungen, Oberflächenunregelmäßigkeiten, Oberflächenverunreinigungen usw. auf dem Metall bilden.
Optimale Kaltschweißungen treten nur auf, wenn die beiden zusammengepressten Oberflächen sauber und frei von jeglichen Verunreinigungen sind. Je flacher und regelmäßiger die Oberfläche ist, desto einfacher und gleichmäßiger wird die Schweißnaht.
Außerdem gibt es Einschränkungen hinsichtlich der Arten von Metallen, die durch Kaltschweißen verbunden werden können. Nichteisen-Weichmetalle sind die einzigen Kandidaten, die für das Kaltschweißen geeignet sind.
Kupfer und Aluminium sind die beiden am häufigsten kaltgeschweißten Metalle. Metalle, die Kohlenstoff enthalten, können nicht kaltgeschweißt werden.
Vorteile des Kaltschweißens
Der bemerkenswerteste Vorteil des Kaltschweißens besteht darin, dass die resultierenden Schweißnähte die gleiche Klebkraft wie das Ausgangsmaterial aufweisen. Dieses Kunststück ist in der Metallbearbeitung nur sehr schwer nachzubilden.
Kaltumformung kann auch Aluminium der Serien 2xxx und 7xxx schweißen, was bei anderen Schweißarten häufig nicht möglich ist.
In der Industrie ist das Kaltschweißen für seine Fähigkeit bekannt, Aluminium und Kupfer miteinander zu verschweißen, die mit anderen Schweißtechniken oft schwer zu schweißen sind. Die durch das Kaltschweißen hergestellte Verbindung zwischen den beiden Materialien ist jedoch sehr stark.
Kaltschweißen sorgt für saubere und starke Schweißnähte ohne Bildung spröder intermetallischer Verbindungen.
Anwendungen des Kaltschweißens
Kaltschweißen wird hauptsächlich in Schweißdrähten angewendet. Da keine Wärme entsteht und der Prozess schnell durchgeführt werden kann, kann das Kaltschweißen perfekt geschweißte Drähte gewährleisten, hauptsächlich aus Aluminium-, Kupfer-, 70/30 Messing-, Zink-, Silber- und Silberlegierungen, Nickel und Gold.
Es gibt sogar handgehaltene Werkzeuge, mit denen Sie Drähte kalt schweißen können, wodurch sie sehr tragbar und einfach zu bedienen sind.
Kaltschweißen wird auch in Fällen verwendet, in denen unterschiedliche Metalle verbunden werden müssen, wie das bereits diskutierte zwischen Kupfer und Aluminium.
VERBINDUNG: LASERSCHWEISSEN: TYPEN, VORTEILE UND ANWENDUNGEN
Das Kaltschweißen bietet eine der festesten Schweißnähte für die Herstellung von Grundmetallverbindungen. Es erfordert weder Wärmeenergie noch Spezialwerkzeuge. Unter den beliebtesten Schweißtechniken zeigt das Kaltschweißen, dass keine Wärme erforderlich ist, wenn Sie bestimmte Verbindungen herstellenArten von Materialien.