Алюминий и его сплавы — одни из самых распространенных в современном мире металлов. Он обладает массой достоинств, благодаря чему и приобрел популярность, однако его использование отмечено и рядом недостатков. В частности, камнем преткновения становится проблема крепежа.

Этот металл плохо выдерживает обычные болтовые соединения в силу своей мягкости. Его можно , но это требует сложного оборудования и квалифицированного специалиста, которых может и не быть под рукой.

Поэтому во многих случаях, особенно когда к соединению не предъявляют особых требований по прочности на разрыв, на помощь приходит для алюминия.

Чем склеить алюминий с алюминием? В основном используются различные двухкомпонентные составы, основой в которых является эпоксидная смола. Дополнительным компонентом, обеспечивающим прочность и схватываемость с металлами, является мелкодисперсный стальной порошок, который добавляется в эпоксидную основу непосредственно перед применением.

Такие клеящие вещества могут выпускаться в различных агрегатных состояниях — как в жидкой или полужидкой форме, близкой к гелю или собственно смоле, так и в виде мастики — пластилинообразной массы, из которой сформированы прямоугольные или цилиндрические бруски.

Каждый брусок состоит из двух не смешанных друг с другом веществ. Смешивание, которое активизирует клеящие свойства мастики, происходит в пальцах человека непосредственно перед нанесением.

Достоинства и недостатки сварки деформацией

Первый способ — под давлением — чаще используется при на заводе.

Его основное достоинство — в том, что шов формируется из того же материала, что и детали, это удешевляет конвейерное производство и позволяет формировать соединения, по прочности приближающиеся к литым деталям.

Алюминия под давлением, можно сказать, высокотемпературная. Она позволяет деталям выдерживать тот же уровень нагрева, что и чистый алюминий.

Достоинства сварки деформацией:

• выдерживает большие перепады температур;
• выдерживает большое давление (но не больше, чем может выдержать сам металл);
• проявляет стойкость в агрессивных средах;
• не выделяет вредных веществ в окружающую среду.

Основным недостатком является только необходимость в использовании специального оборудования для такой сварки.

Существует три основных способа такой сварки:

1. Стыковой.
2. Шовный.
3. Точечный.

В первом случае две детали соединяются в прессе стык-в-стык и сильно сдавливаются по продольной оси.

Таким способом можно сваривать элементы с локальной площадью стыковки (небольшой величины). Необходимо учитывать процесс «потери» материала после сжатия: так, при сварке таким способом двух отрезков алюминиевой арматуры их общая длина окажется на 5-7% меньше, чем суммарная длина по отдельности.

Шовным методом скрепляют между собой две детали с большой длиной шва, например, две стороны одного листа, формируя трубу. Их соединяют внахлест и помещают под прижимной ролик. Вращаясь, ролик сдавливает листы алюминия и прижимает их к опорному башмаку, вжимая друг в друга. Таким образом формируется равномерный шов.

Недостаток этой технологии в том, что этот шов сам по себе является слабым местом в конструкции. Поэтому там, где требуется выдерживать высокие нагрузки, применяется шовно-точечный метод, при котором ролик не гладкий, а протектированный. Протекторами являются рабочие выступы, которые обеспечивают локализованное давление, и шов выглядит не как линия, а как равномерная цепочка точек. Он прочнее «гладкого» шва.

И наконец, собственно точечный метод — на два соединенных внахлест листа или пластины алюминия производится силовое воздействие в нескольких локальных точках сверхтвердыми объектами — пуансонами.

При вдавливании их в алюминий и последующем извлечении образуется сварная точка. При правильном расчете геометрии этих точек и величины деформирующего воздействия можно добиться очень высокого качества соединения при минимальных потерях металла.

Обратите внимание: при стыковой сварке антиоксидантная обработка, то есть истирание поверхностного оксидированного слоя, происходит одновременно со сварочным процессом, во всех остальных необходимо предварительно зачищать поверхности свариваемых деталей от окислов.

Достоинства и недостатки сварки клеем

Основное достоинство любых клеевых составов — удобство применения в быту, для личных нужд, в том числе и при производстве работ с требованиями по герметичности. Можно подобрать клеящий состав со специальными присадками для высокотемпературной сварки. Этот способ соединения алюминиевых деталей очень прост и дешев.

Как склеить алюминий с алюминием? Если вы используете брусок двухкомпонентной мастики, то просто отрежьте от него требуемое количество и разомните в пальцах, пока массы не перемешаются и не размягчатся.

Обезжирьте поверхности, которые собираетесь склеивать, ацетоном или другим растворителем, вытрите насухо и нанесите состав. Пластичная масса примет любую форму и заполнит любое отверстие, поэтому ее можно применять для заделки трещин в алюминиевых деталях, монтажа сантехнических элементов и других нужд практически в любой сфере.

Если вы используете состав с жидкой основой, то, следуя инструкции, просто смешайте металлический порошок с эпоксидной массой до получения пластичной массы, и действуйте описанным выше способом.

Если достоинство такой сварки — удобство применения и низкие цены на составы, то недостатков гораздо больше.

Холодная сварка для алюминия может быть применена в тех ситуациях, когда нет возможности использовать электродуговую сварку в среде защитного газа. Данная методика актуальна применительно к алюминию еще и по той причине, что заготовки из данного металла очень плохо соединяются при помощи болтов и гаек. Под понятием «холодная сварка алюминия» может подразумеваться и способ соединения деталей из данного металла при помощи деформации, и технология, предполагающая использование специального клея.

Под «холодной сваркой» чаще всего подразумевают специальный клей, но существуют еще и механические методы холодной сварки — сварка деформацией

Холодная сварка деталей из алюминия при помощи специального клея

Холодная , выполняемая при помощи специального клеевого состава, – это технология, позволяющая очень быстро и без особой подготовки поверхностей получить неразъемное соединение. Очень часто данную методику используют в тех случаях, когда необходимо устранить аварийную ситуацию и оперативно соединить алюминиевые детали. Естественно, простота данной технологии позволяет использовать ее чаще всего в домашних условиях.

Специальный состав, который применяется для выполнения такой сварки, – это двухкомпонентный клей, выпускаемый в виде мастики или густой жидкости. Состоит такой клей (его можно приобрести практически в любом хозяйственном магазине) из эпоксидной смолы и стального порошка, который служит для упрочнения формируемого соединения.

Чтобы улучшить характеристики клеевого состава для холодной сварки (адгезия с соединяемыми поверхностями, устойчивость к высоким температурам и к воздействию агрессивных сред), в его состав добавляют специальные присадки. Благодаря их использованию свойства застывшего клеевого состава часто превосходят характеристики соединяемых деталей по своей прочности и надежности.

Любой клей для выполнения холодной сварки – как жидкий, так и в виде мастики – состоит из двух компонентов, которые необходимо смешать непосредственно перед использованием. Следует иметь в виду, что применить смешанный состав необходимо в течение 20–30 минут (спустя полчаса он начинает активно затвердевать). После нанесения на поверхности деталей из алюминия клеевого состава их необходимо прижать друг к другу и выдержать в таком состоянии 40–45 минут. Полное застывание состава происходит в течение 2–2,5 часов.

Чтобы в производственных или домашних условиях получить надежное соединение при использовании клея для холодной сварки, необходимо предварительно очистить и обезжирить соединяемые поверхности. При помощи данного метода можно не только соединить плоские заготовки из алюминия, но и заварить небольшие отверстия и трещины, потратив на это минимум времени и усилий. Соединенные при помощи клея для холодной сварки детали хорошо переносят любые механические воздействия, кроме нагрузок на разрыв.

Применение данного метода холодной сварки алюминия позволяет получить прочные и надежные соединения, но имеет ряд ограничений, о которых необходимо знать.

• в местах, характеризующихся высокими температурами;
• в тех местах, к которым предъявляются повышенные требования по экологической безопасности;
• для соединения деталей, условия эксплуатации которых часто изменяются;
• для герметизации сосудов и емкостей, находящихся под высоким давлением;
• для соединения деталей, эксплуатируемых в условиях агрессивной окружающей среды;
• для герметизации труб и сосудов, контактирующих с жидкими пищевыми средами и продуктами питания.

Следует также отметить и преимущества применения клея для холодной сварки, которые делают его очень популярным средством соединения деталей из алюминия:

• исключение окислительных процессов в месте стыка заготовок, что придает долговечности такому соединению;
• простота использования;
• минимум времени, необходимого для формирования неразъемного соединения;
• невысокая цена состава и отсутствие необходимости в использовании специального оборудования и энергоносителей.

Небольшой обзор распространенных на отечественном рынке составов для холодной сварки, основанный на отзывах людей, применявших их на практике.

1. «PERMATEX Cold Weld»
   Эффективный и весьма универсальный клей, допускающий применение с различными материалами. Отлично выдержал нагрузки на отрыв и на сдвиг в ходе испытаний.
2. «WURTH Liquid»
   Великолепно подходит для работы с металлическими деталями.
3. «Abro Steel»
   Хорошо подойдет для ремонта емкостей для хранения жидкостей благодаря высокой способности обеспечивать герметичность.
4. «Титан»
   Доступная цена, отменное противодействие механическим нагрузкам.
5. «Cold Weld PERMATEX»
   Довольно популярный состав, заслуживший немало положительных отзывов.

Сварка деформацией – особенности технологии

Детали из алюминия по данной технологии соединяют при комнатной температуре, отсюда и название – «холодная сварка». Для того чтобы получить неразъемное соединение, заготовки подвергают значительной пластической деформации, в результате которой происходит разрушение оксидной пленки на поверхности алюминия. Кроме того, сильное сдавливание деталей из алюминия друг с другом в процессе холодной сварки способствует тому, что между их кристаллическими решетками создаются межмолекулярные связи.

Важным условием формированием надежного соединения, получаемого по технологии холодной сварки, является тщательная очистка поверхностей заготовок и их обезжиривание. Давление, которое воздействует на соединяемые детали из алюминия, может быть статичным или с переменной вибрацией.

В зависимости от типа формируемого соединения различают холодную сварку следующих видов:

• стыковую;
• точечную;
• шовную.

Стыковой метод

Детали из алюминия при использовании данного метода холодной сварки соединяются своими торцевыми частями, которые предварительно тщательно очищают и обезжиривают. Для того чтобы выполнить соединение по этой методике, заготовки фиксируют в специальных губках с небольшим выпуском торцевых частей, которые и будут подвергаться сдавливанию. После того как детали надежно зафиксированы, на зажимные губки подается осевое давление, которое и сжимает торцевые части соединяемых заготовок, что сопровождается формированием надежного неразъемного соединения.

Данный способ холодной сварки, несмотря на свою простоту, имеет ряд существенных недостатков и ограничений в применении.

• Габариты зажимных устройств, используемых для выполнения такой сварки, ограничивают длину формируемого соединения.
• При сжатии деталей из алюминия пластической деформации подвергаются не только соединяемые торцы, но и та часть, которая зажата в губках.
• После получения неразъемного соединения заготовки достаточно трудно извлекаются из зажимных губок.

Точечная технология

Данная технология, предполагающая соединение деталей из алюминия внахлест, является наиболее распространенным методом этого металла. Соединяемые заготовки сдавливаются в отдельных сварных точках, для чего используется специальный пуансон. По данной технологии детали преимущественно соединяют несколькими сварными точками, расположенными с некоторым интервалом друг относительно друга.

Качество холодной сварки, выполняемой по точечной технологии, напрямую зависит от степени деформации алюминия в области сварной точки. В числовом выражении данный параметр характеризует соотношение между толщиной соединяемых деталей и глубиной, на которую в металл вдавливается пуансон. Существуют нормативы, согласно которым данный параметр для алюминия должен составлять 60–70%, а для сплавов на основе данного металла – 75–90%.

Точечная холодная сварка, с помощью которой можно соединять достаточно габаритные листы из алюминия и сплавов на основе данного металла, обладает рядом преимуществ.

• Соединяемые детали не нуждаются в предварительной фиксации в специальных зажимных устройствах.
• Алюминий деформируется на очень небольших локальных участках – сварных точках.

При наличии механического устройства, способного создавать значительное давление, холодную сварку по данной технологии можно выполнять и в домашних условиях.

Шовный способ

При использовании данного способа холодной сварки место соединения заготовок из алюминия приобретает форму сплошного шва, который формируется при помощи вращающихся роликов или пуансона с рабочей частью в форме кольца.

Предварительно очищенные и обезжиренные детали из алюминия, которые необходимо соединить при помощи холодной шовной сварки, помещают между одним подвижным и одним неподвижным роликами (односторонняя сварка), либо между двумя подвижными роликами (двухсторонняя сварка). После сдавливания роликов и металла под ними на требуемую глубину подвижные ролики начинают вращаться, что приводит к перемещению соединяемых заготовок и формированию сплошного шва.

Алюминий является одним из самых распространённых в промышленности металлов. Отличается высокой прочностью, устойчив от воздействия внешних факторов. Однако алюминий не имеет адгезийных качеств.

По этой причине необходимо либо сваривать этот метал, либо склеивать. Чем склеить алюминий вопрос довольно распространенный. Ведь для того, чтобы сварить этот метал, потребуется специально оборудование, а также навыки. Однако и для того чтобы склеить алюминиевые пластины, простого клея будет недостаточно.

Любая склеивающая смесь для алюминия должна иметь в составе кислоты, которые должны разрушить оксидную пленку метала и повысить адгезию.

Механической обработки металла в данном случае недостаточно. При помощи специализированных клеевых смесей обеспечивается надёжное соединение.

Существует несколько способов скрепить алюминий:

• клеевая смесь Mastix. При помощи её можно не только склеить алюминий, но также и герметизировать какие-либо соединения. Отремонтировать как черные, так и цветные металлы. Склеиваемые детали надёжно скрепятся даже на холоде. Mastix можно применять даже на влажных поверхностях, клей быстро и надёжно склеит две детали. Смесь является термостойкой, поэтому изделия, полученные при помощи Mastix, можно эксплуатировать в широком диапазоне температур. А именно от –55 до +145 градусов по Цельсию. Денежная стоимость клея за 50 грамм примерно 30 рублей, цена зависит от магазина и места проживания;

  

• ещё один клей, который моментально устраняет поломки – холодная сварка от ASTROhim ACE – 9305. Данная смесь способна обеспечить склеивание высокой прочности как алюминия, так и его сплавов. Температурный диапазон такой же, как у клеевой смеси Mastix. При помощи холодной сварки чаще всего восстанавливают сломанные фрагменты детали, например резьбу. Денежная стоимость составляет около 80 рублей за упаковку;
• скрепить две алюминиевых детали можно при помощи полиуретанового раствора Cosmopur 819. Создается вязкий шов промеж двух склеиваемых деталей. Отлично подойдёт для того, чтобы устранить зазоры, вклеить уголки. Предназначается для эксплуатации с конструкционными и другими соединениями. За 300 миллилитров раствора придётся заплатить около 500 рублей;
• одна из самых распространённых клеевых смесей – двухкомпонентный клей Эпокси Металл Момент. Он гарантирует надёжное склеивание не только алюминия, но и множества других металлов между собой и в комбинации с мрамором, стеклом и многими другими материалами. Двухкомпонентная клеевая смесь поможет устранить трещины и зазоры. За 50 миллилитров Эпокси Металла придётся отдать около 350 рублей.

О видах клеев можно ознакомиться на видео:

Алгоритм действий

Современные технологии дают возможность скреплять детали из металла холодным методом. Для этого понадобится следующее:

• специализированная клеевая смесь;
• наждачка;
• обезжиривающее средство, например ацетон.

Таким образом, алгоритм действий следующий:

• в первую очередь при помощи наждачной бумаги необходимо очистить площадь склеивания от мусора, грязи или ржавчины;
• далее требуется обезжирить поверхность при помощи специального средства;
• дождаться, когда участок высохнет;
• клеевую смесь нанести на обе детали, которые необходимо соединить;
• прижать их друг к другу и зафиксировать это положение на четверть часа до тех пор, пока клей не затвердеет.

Подробнее можно ознакомиться на видео:

Данный алгоритм служит лишь примером, в зависимости от того, какая клеевая смесь используется, он может несколько различаться с вышеописанным.

С чем ещё можно соединить алюминий?

Клеевая смесь с двумя компонентами имеет высокие адгезийные свойства. При помощи её можно скрепить алюминий с материалами другого теплового расширения. Например, пластмасса, стекло, дерево или камень. Однако из-за различий в тепловом расширении прочность может быть неидеальной. Чтобы нивелировать этот недостаток, рекомендуется использовать эластичную клеевую ленту или же прибегнуть к механическому соединению.

Несмотря на то, что далеко не все признают высокую эффективность использования клеевых смесей для алюминия, если правильно выполнить работы, можно обеспечить надёжное и прочное соединение деталей. Также такой подход обладает одним преимуществом. Клеевые смеси можно совмещать и с механическими креплениями.

Клеящие составы относятся к достаточно простым в обращении средствам соединения заготовок и деталей самого различного типа. Термостойкий клей для металла в этом смысле не является исключением, поскольку позволяет обходиться без сварочной процедуры.

В отличие от прежних времён, когда клеевые вещества подготавливались в основном из натуральных составляющих, современные производители предпочитают использовать синтетические полимеры.

Термостойкие клеи относятся к категории специальных химических соединений, отличающихся высокой степенью устойчивости к повышенным температурам.

Условия применения

С помощью термостойких составов при желании можно склеить не только металл, но и такие прочные и твёрдые материалы, как стекло, керамика и кирпич. После склеивания заготовок в условиях сильного нагревания и последующего резкого остывания крепящие свойства таких клеев практически не меняются.

Достоинство термостойкого клея позволяет применять его при различных строительных и ремонтных операциях:

Эксплуатационные характеристики термостойких клеев для металла зависят от набора входящих в них наполнителей и других компонентов.

Так, наличие в клее песка, цемента и специальных пластификаторов обеспечивает его устойчивость к механическим деформациям. А введение особых синтетических добавок заметно повышает термостойкие качества крепящего вещества, которое прекрасно склеивает металлы в условиях повышенных температур.

Характеристики клеящего состава типа «300»

Качественные термостойкие клеи, применяемые для металла в условиях высокотемпературного режима эксплуатации, имеют следующие рабочие характеристики:

• равномерность (линейность) расширения в различных направлениях;
• нижняя граница температурной устойчивости – 300 ℃;
• высокие показатели износостойкости, влагостойкости и теплопроводности;
• экологичность и универсальность, позволяющая использовать термостойкий клей при любом виде отделочных работ.

При использовании термостойких смесей для склеивания разнородных материалов (из металла и пластика или из металла и кирпича) следует побеспокоиться о том, чтобы каждый из них удовлетворял условиям термостойкости.

Жаростойкий состав для склеивания металлов типа «300» продаётся в фирменных тюбиках определённой ёмкости и конфигурации.

Особенности составов

Еще не так давно при сооружении кирпичной печи или камина в качестве связующей смеси использовались цемент или огнеупорная глина. В настоящее время при организации печных работ применяются жаростойкие клеи, способные выполнять свои функции при температурах вплоть до +1000 ℃.

Выбирая клей для металла или керамики, обеспечивающий надёжное сцепление строительных составляющих, следует учитывать его химическую активность (токсичность).

Чем ниже показатель токсичности у термостойкого клея, тем более пригоден он для применения в условиях жилых помещений.

Отметим также, что некоторые производители термостойких смесей добавляют в них огнеупорную глину, обеспечивающую надежное сцепление склеиваемых материалов.

Для повышения прочности образуемых соединений в отдельные виды жаропрочного клея добавляется особый армирующий элемент, в качестве которого может использоваться шамотное волокно, например.

Необходимость в таком изделии чаще всего возникает при сооружении печей из шамотного кирпича, которым обычно выкладывают топочные камеры этих построек.

Для облицовки отопительных систем керамической плиткой применяются схожий по структуре термостойкий клей.

От уже рассмотренных ранее образцов он отличается тем, что содержит специальные синтетические добавки, обеспечивающие повышенную пластичность рабочего слоя.

Эти же крепящие составы могут использоваться при монтаже элементов тёплого пола с целью их надёжной фиксации на произвольно выбранном жёстком основании.

Склеивание алюминия

Перед тем как выбрать подходящий клей для алюминия – следует вспомнить о том, что этот металл очень сложен в обработке (включая его склеивание). Дело в том, что в нормальном состоянии на поверхности металла всегда имеется твёрдая оксидная плёнка, существенно снижающая его адгезию с клеящей смесью.

Для получения требуемого результата необходимо побеспокоиться о предварительной подготовке алюминиевых поверхностей к склеиванию. Для этого их следует подвергнуть обработке специальными химическими составами, в качестве которых чаще всего используются щёлочи и кислоты.

Иногда для этих целей используются смеси на основе эпоксидных смол.

Среди известных клеев для металла наиболее предпочтительна двухкомпонентная смесь, изготавливаемая на основе эпоксидной или акриловой составляющих, дополненных отвердителем.

Для получения качественного соединения сразу же после обработки химическими веществами (перед склеиванием) поверхности обезжиривают, а затем покрывают слоем специальной грунтовки.

При подготовке металла необходимо проследить за тем, чтобы клей и грунтовка при смешивании не среагировали бы с образованием нежелательного химического соединения.

Помимо двухкомпонентного клея широкое распространение получил ещё один вид термостойких клеев для обработки алюминия, называемый в просторечии «холодной сваркой».

Этот состав очень удобен в использовании, однако не позволяет получать требуемую прочность соединения. Вследствие указанного ограничения основная область его применения – это заделывание незначительных щелей и трещин.

Известные марки

Среди наиболее популярных термостойких клеящих средств можно выделить клей, обозначаемый как «Д-3142». Этот продукт производится российским предприятием «Диола» и может надёжно приклеить керамическую плитку к элементам печного оборудования из металла.

Приготовленный на основе этого состава клей отличается повышенной эластичностью и хорошо сохраняет форму. Она способна выдерживать длительный нагрев до +850° и может использоваться в течение 3-х суток после замешивания.

Ещё одним заслуживающим внимания продуктом является клей «Момент Эпоксилин», выдерживающий высокие температуры, производства известной всем «Henkel».

Этот двухкомпонентный состав изготавливается на основе эпоксидной смолы и предназначается не только для склеивания металлов, но и для ремонта керамики и других хрупких материалов.