Холодная сварка из чего состоит: Холодная сварка. Виды и применение. Работа и особенности. Плюсы

Содержание

что это, виды, как с ней работать, отличия от клея

Дата: 13.04.2020Автор: МОП «Комплекс 1»

1. Что это такое?
2. Как работать с холодной сваркой
3. Чем холодная сварка отличается от клея
4. Виды холодной сварки

Что это такое?

Механизм сварки (перейти к услуге) заключается в расплавлении и спаивании двух материалов, поэтому «холодная сварка» звучит скорее как оксюморон. На самом деле это вполне действующий метод, который идеально подходит как для мелкого ремонта при отсутствии сварочного аппарата, так и для «сваривания» в ситуации, когда высокотемпературное воздействие использовать не рекомендуется. Пользоваться ей просто и безопасно, она прекрасно подойдёт для бытовой эксплуатации.

Под «холодной сваркой» подразумевается склеивание предметов двухкомпонентным клеящим составом на основе эпоксидной смолы.

Как работать с холодной сваркой

Обычно подобный клей выглядит как цилиндрический предмет, внутри которого находится более светлая сердцевина-отвердитель, а снаружи — кольцо более тёмной эпоксидки. В состав отвердителя, как правило, входит металлическая пыль, цель которой — армировать конструкцию, сделать её более устойчивой и прочной.

От цилиндра необходимо отщипнуть кусочек, а потом размять его, как пластилин: постепенно он будет разогреваться и размягчаться в руках. Мять и мешать следует до тех пор, пока состав не станет полностью однородным. Как только это случится, нужно нанести холодную сварку на изделие, которое требуется скрепить. Сделать это желательно быстро — свою пластичность клеящий состав сохраняет сравнительно недолго.

Второй вариант — две тубы, из которых поочерёдно выдавливается нужное количество смолы и отвердителя, смешивается и наносится по тому же принципу, по которому наносится обыкновенный клей.

Недостаток холодной сварки в тубах заключается в том, что отмерять количество приходится «на глаз». Достичь правильной полимеризации в таких условиях непросто, хотя работать с тюбиками несколько проще, чем с твёрдым веществом.

Чем холодная сварка отличается от клея

Эти вещества схожи по назначению, но различаются функционалом. Холодная сварка:

устойчива к высоким температурам,
не горит,
после застывания становится твёрдой и жёсткой.

Именно благодаря последнему свойству её часто используют не только для соединения разных элементов конструкции, но и для восстановления повреждённых предметов. Ею можно заполнить трещину в мебели, после застывания отполировать и покрыть краской. Наполнитель будет достаточно прочным и незаметным.

При этом по сравнению с более классическими методами сварки — например, электродуговой, — у холодной имеются недостатки. Если речь идёт о скреплении металла, то она подойдёт только для экстренного ремонта.

Виды холодной сварки

Состав различается в зависимости от материалов, с которыми предполагается работать. Бывают:

сварки для металла, которые используются для ремонта труб в быту, батарей, чугунных и металлических ванн, подойдут для устранения сколов и дыр в непищевых тазах, для экстренного авторемонта — например, ею можно подлатать радиатор или поддон картера, чтобы доехать до СТО,
сварка для бетона, которая чаще всего применяется реставраторами во время ремонта памятников, ступеней, скульптур, также пригодится, если нужно зафиксировать что-нибудь на бетоне без сверления,
сварка для пластика — взаимозаменяема с клеевым пистолетом, который работает с горячим клеем, но всё равно существует и достаточно эффективна в ситуации, когда пистолета под рукой нет. Подойдёт, например, для починки пластиковых труб, в отличие от других видов холодной сварки, быстро «схватывается»,
сварка для соединения линолеума с резиной — более эффективная, чем другие способы скреплять эти два материала, включая двусторонний скотч. Обычно используется для быстрого ремонта, поскольку скрепление линолеума с полом исключительно холодной сваркой приведёт к высокому расходу и увеличению стоимости.

В целом, холодная сварка — неплохая и недорогая альтернатива скотчу, клею и клеящей ленте, идеально подходит для ремонта. Скреплять металл лучше всё-таки классической горячей сваркой или стандартными крепежами.

Увидели незнакомый термин? Посмотрите его значение в словаре.

Холодная сварка для металла, для линолеума, для пластика

Холодная сварка – что это? Все, кто впервые планирует испробовать метод,задаются подобным вопросом. Приподнимем завесу. Под холодной сваркой в нашем случае мы рассматриваем особый вид клеевого состава. Клей с таким наименованием свободно продается в хозяйственных магазинах и предназначается в основном, для объединения деталей из металла. Впрочем, существуют составы для линолеума и для пластика.

Вообще, с точки зрения технологического процесса, холодная сварка это “склейка” двух металлов под давлением. В результате чего, происходит пластическое деформирование. Таким образом соединяемые поверхности заготовок наподобие пластилина, перемешиваются и скрепляются. При этом нет необходимости в нагреве заготовок от внешнего источника тепла.

Люди, так или иначе знакомые с промышленными работами, не раз слышали о холодном варианте сварки. А большинство из них даже смогли использовать его на практике, и оценить по достоинству эту технологию. Достаточно просто получить крепкое соединение, если сложить два мягких металла вместе и ударить по ним молотком.

Однако, мы вернемся к холодной сварке, которая базируется на клеящем составе. Как мы понимаем, подобное соединение “сваркой” называется достаточно условно. Руководствуясь инструкцией по применению, каждый домашний мастер сможет воспользоваться холодной сваркой для ремонта. В экстренных случаях, когда отсутствует сварочный аппарат, холодная сварка определенно заслуживает внимания.

Самая большая загвоздка в том, что мы просто не читаем инструкцию. Полагаясь на авось, упускаем важные детали выполнения технологической цепочки. Давайте постараемся раскрыть основные нюансы эксплуатации и использования состава холодной сварки.

Из чего состоит холодная сварка

В клеевой состав холодной сварки включены:

Металлическая пыль – наполнитель.

Эпоксидная смола – обеспечивает пластичность массы.
Добавки – для каждого материала используются разные варианты.
Отвердитель

Надежность холодной сварки определяется не только ее составом, но и чистотой соединяемых поверхностей, с которыми предстоит работать. Если выполнены требования инструкции по разведению клея и условия обезжиривания, можно не волноваться о прочности клеевого шва.

Однако, необходимо понимать, что клей “холодная сварка” целесообразно применять для небольшого домашнего ремонта. Для серьезных сварочных конструкций, подобное соединение не подходит.

Холодная сварка – вариации и разновидности

Говоря простыми словами, холодная сварка – пластичное клейкое вещество, основу которого составляет преимущественно эпоксидная смола. О замечательных свойствах которой, все слышали не один раз.

Подобно эпоксидной смоле, холодная сварка состоит из пары составляющих. Впрочем, есть готовый состав в “одном флаконе”. В этом случае его требуется использовать максимально быстро, иначе можно упустить момент и клей утратит свои качества. Обращайте на условия хранения и время использования однокомпонентных составов.

С вариантом клея из двух составляющих немного проще. Двухкомпонентную “Холодную сварку” допускается хранить долгий период времени. Плюс расход материала по мере необходимости. Однако перед использованием требуется сделать качественный замес в строгих пропорциях.

Обычно, изготовители предлагают холодную сварку в формате цилиндра. Внешняя его оболочка – служит отвердителем. Внутри цилиндра располагается эпоксидная смола, перемешанная с металлизированной пылью. Добавленная в отвердитель металлическая пыль, твердея, армирует состав. Таким образом формируется повышая устойчивость к температурам и механическому повреждению.

Металлическая добавка требуется, для придания готовому сцеплению высочайшего уровня прочности. Холодная сварка содержит и прочие добавки, придающие веществу, и готовым соединениям уникальные параметры прочности. Основная номенклатура добавок содержится изготовителями в строжайшей тайне. Однако известно – сера неотъемлемый компонент холодной сварки у любого производителя.

В большей степени, холодная сварка классифицируется по маркам в зависимости от сфер применения. Иначе говоря, в зависимости от тех материалов, которые предстоит склеивать холодная сварка включает в себя специализированные добавки. С большим успехом используется три основных типа данного вещества.

Холодная сварка для металла

Она активно применяется не только домашними мастерами, но также автомобилистами, поскольку предоставляет быстрое и действенное решение множества проблем, которые связаны с использованием автомобильного транспорта.

С помощью холодной сварки для металла устраняют течь радиатора, “заваривают” поддон картера и доже сваривают головку блока цилиндров. Безусловно, подобные поломки нуждаются в надлежащем ремонте. Но что делать, если вы находитесь за городом на даче?

Вдали от автосервиса, временное решение проблемы возможно будет лучшим выходом из ситуации. Подобный клей никогда не будет лишним в ящике с инструментами. Бытовая холодная сварка способно продержаться пока вы доберетесь до ближайшего сервисного центра.

Сцепление, которое получают благодаря холодной сварке, предоставляет шанс хотя бы ненадолго позабыть о появившейся трудности. Использовать восстановленные запчасти можно достаточно долгий период времени. Если двигаться тихо и осторожно, времени должно хватить, чтобы добраться до квалифицированного мастера.

Бытовое применение холодной сварки по металлу

Холодная сварка прекрасно проявляет себя и тогда, когда необходимо объединение деталей, которые не испытывают существенную нагрузку в процессе эксплуатации. Например этот вариант сварки используют и для починки сантехники, когда требуется быстро и накрепко заделать образовавшуюся течь. Сфера где успешно применяется холодная сварка для металла:

Водопроводные трубы.
Радиаторы отопления.
Дырявые кастрюли, если их дальнейшее использование не подразумевает приготовление пищи..
Заделка сколов на чугунных или металлических ванных.

По мере отвердения, холодная сварка перестает реагировать на высокую температуру использования приборов. Если все сделать согласно инструкции по применению, то склеенные предметы можно использовать по назначению не продолжительное время.

Заметим, клей холодная сварка не предназначен для восстановления посуды пищевого назначения. Холодная сварка содержит эпоксидную смолу, которая выделяет вещества, вредные для здоровья человека.

Существует специализированная холодная сантехническая сварка. Адаптированный состав не подвержен негативному воздействию влажной среды. В противовес обычному клеевому составу, холодная сварка для сантехники применяется в соединениях для герметизации мокрых стыков. Характеристики состава сантехнической сварки позволяют схватываться ему даже под водой, надежно удерживаясь на поверхности.

Однако, каким бы крепким ни был этот вариант сцепления, холодная сварка на клеевой основе способна лишь временно разрешить образовавшуюся проблему. Как только появится подходящий случай, обязательно требуется произвести замеру трубы.

Холодная сварка для пластика

Такая вариация холодной сварки гораздо менее распространена, чего не скажешь о металлической. Обусловливается это просто. Все сферы применения холодной сварки для пластиков вытеснены более эффективным клеевым пистолетом. Клеевой пистолет обеспечивает надежную склейку горячим методом, прочно закрепляя пластиковые изделия.

Однако холодная сварка для пластмасс пригодится для починки деталей из пластика когда нет клеевого пистолета или отсутствует электросеть для его функционирования. Обычно холодная сварка используется для стыковки пластиковых труб, или прочих полимерных поверхностей.

Холодная сварка для пластика широко используется на промышленных предприятиях. Не заменима в быту для проведения домашних ремонтов. Попробуйте использовать клеящий состав холодной сварки для починки трубы из пластика и вы на долго забудете о поломке.

Холодная сварка для линолеума

Особого внимания заслуживает холодная сварка, применяемая для стыков линолеума и резины. Просто не заменимая вещь во время ремонта и отделочных работ. Качество стыков обработанных холодной сваркой для линолеума в разы превосходит двухсторонний скотч или жидкий клей. Как правило, холодная сварка для линолеума используется только на стыках. Высокая стоимость клея не позволяет ее использование по всей поверхности.

При стыковке листов линолеума всегда остаются щели, которые со временем рассыхаются и становятся более заметными. Исправить ситуацию способен цельный шов, для получения которого используют метод холодной сварки. В результате, соединенные листы линолеума выглядят как однородное полотно. А бесшовное соединение выглядит более эстетичным.

Результатом взаимодействия линолеума с клеем является химическая реакция. Материал в местах стыков становится мягким и почти жидким. После того, как места стыков затвердеют, соединение становится прочным и незаметным. Холодная сварка – достаточно легкий способ соединить линолеум. Работы способен выполнить даже начинающий мастер без навыков и профессиональных инструментов для пайки линолеума (паяльник и т. д. ).

Холодную сварку допускается применять и когда есть необходимость провести объединение деталей, выполненных их жесткой резины. Такими деталями могут стать, например, куски линолеума. Разумеется, данный вариант сварки весьма широко используется для проведения строительных работ и просто для починки.

Важно заметить, что сцепление линолеума, образованное холодной сваркой, существенно превосходит по параметрам те, что образуются зачастую посредством обыкновенного клеевого состава либо двустороннего скотча.

Отметим, что в данной статье были обозначены лишь самые востребованные разновидности холодной сварки. Но в промышленности существует еще несколько других менее популярных видов. К примеру, это сварка для сантехники или для бетона. Существует, в том числе, и универсальный вариант.

Как бы там ни было, все варианты могут похвастаться достойной скоростью и крепостью склейки. Разумеется, лишь тогда, когда в ходе работы были строго соблюдены все обозначенные правила в инструкции по применению. Иначе сцепление скоро развалится.

Применение холодной сварки для металлоизделий

Руководство по эксплуатации сварки для металлоизделий стандартно имеется в каждом цилиндре с веществом. Его использование почти не отличается от прочих видов данного состава. Однако перед работой, пренебрегать им не стоит.

Для лучшего понимания того, как использовать данный клей, вполне достаточно подробно рассмотреть пример по ремонту пробоины в трубе либо емкости, выполненной из металла. Большой плюс холодной сварки в том, что ее допускается применять вне зависимости от того, пуста емкость или наполнена. И даже тогда, когда предмет починки под давлением.

Проще говоря, если вам, например, требуется заделать дыру в автомобильном радиаторе, совершенно нет нужды сливать из него жидкость.

Как работать с холодным клеем

В ходе работы важно четко соблюдать все инструкции. Только так сцепление получится максимально качественным и крепким. Последовательность проведения ремонтных работ посредством холодной сварки такова:

Первоначально нужно подготовить рабочую основу, куда будет нанесен клеевой состав. Зачистить от загрязнений и прочего. Для этой цели отлично подойдет наждачная бумага мелкой зернистости. Выполнить подготовку требуется со всей тщательностью. Основа обязана быть идеально чистой.

Определить степень чистоты легче по царапинкам на поверхности, которые были нанесены наждачной бумагой. Стоит отметить еще одну особенность – чем больше будет таких царапин, тем надежнее в итоге выйдет соединение.

Далее важно со всей тщательностью высушить наружность, которую планируется обрабатывать. Для этой цели вполне допускается применить обыкновенный фен для волос. Никаких особенных технологических устройств для этого не потребуется. Разумеется, холодная сварка сможет склеить и влажную поверхность. Но в данном случае не стоит рассчитывать на достойный уровень надежности подобного сцепления.

Очистка поверхностей

Последующий этап – это обезжиривание рабочей поверхности. Благодаря этому простому нюансу готовое сцепление выйдет гораздо крепче. Для процедуры обезжиривания вполне можно использовать ацетон. Эта жидкость с легкостью удалит любые жировые пятна с металла. Однако будьте осторожны. Если ацетон попал на руки или глаза, срочно промойте водой.

Потом необходимо приступить к созданию самой холодной сварки. Если учесть, что она имеет не жидковатую, а намного более плотную структуру, стоит применить нож, чтобы отделить от цилиндра состава фрагмент требуемого размера.

Совет: разрез должен быть сделан точно перпендикулярно цилиндру — это позволит получить в отрезанном фрагменте нужное соотношение затвердителя со смолой. Если резать по диагонали, то баланс соотношений будет нарушен. Полученный фрагмент надо размять пальцами пока он не превратится в податливую однообразную массу. Чтобы эта масса не прилипала к ладоням, разрешается сбрызгивать ее водой.

Как только клеевая масса будет готова, ее важно быстро использовать на подготовленной к ремонту поверхности. Инженерные показатели большинства разновидностей клеевого состава таковы, что он очень быстро затвердевает сразу после подготовки, а, значит, моментально должен быть использован.

Если вы хотите использовать холодную сварку для склейки образовавшейся дырочки, стоит делать это так, чтобы часть состава попало внутрь. Малое отверстие отлично запломбируется. Если, течь слишком большая, целесообразнее применить металлическую латку, и закрепить ее клеевым составом.

После применения, важно дать сварке время высохнуть, и полностью затвердеть. На это могут уйти приблизительно сутки. И только когда она полностью возьмется, затвердеет, можно приступать к отделочным работам.

Перед работой с клеевым составом лучше всего не пренебрегать имеющимся руководством, и следовать строго ему, либо найти соответствующие видео ролики в сети, которые помогут без проблем освоить данную технологию.

Отнестись внимательно к применению обезжиривателей, большая их часть опасна для глаз. Если делать все в соответствии с инструкцией по применению, работа с холодной сваркой покажется абсолютно простым занятием.

Холодная сварка POXIPOL металл 14 мл синий 10748

Описание холодной сварки POXIPOL металл 14 мл 10748

Холодная сварка Poxipol на основе эпоксидной смолы состоит из двух компонентов, которые смешиваются между собой перед использованием. Клей наносится непосредственно в щель и не требует прессования. Он застывает всего за 10 минут и уже через 1 час образовывает плотное соединение. Клей подходит для склеивания металла, бетона, кирпича, дерева, резины, пластмассы, керамики, стекла.

Производитель оставляет за собой право изменять страну производства, характеристики товара, его внешний вид и комплектность без предварительного уведомления продавца. Уточняйте информацию у менеджеров!

1. Способы доставки

	Легковой транспорт (до 300 кг)	Грузовой транспорт (крупногабарит)	Постаматы и ПВЗ PickPoint
Москва	500 руб	от 1700 руб**	200 руб
МО, область	500 руб*	от 1700 руб*	200 руб
Регионы, РФ			450 руб
Самовывоз	Выдача товара до 20:00, Раменский район, Михайловская слобода, Старорязанская улица, д. 4. (при оплате — резерв товара) Пункт выдачи по адресу: Москва, Рязанский проспект, д.79 (пн-вс с 09:00 до 20:00)

* каждый 1 км за МКАД дополнительно 20 руб (легковой транспорт) или 50 руб (грузовой транспорт)

** полная информация по доставке крупногабаритных грузов смотрите в разделе Доставка и оплата

2. Способы оплаты

Банковской картой онлайн на сайте ЮMoney (Я.Деньги)

Наличными курьеру QIWI кошелек

Сбербанк-онлайн WebMoney

Безналичный расчет

Вы можете вернуть товар, если был обнаружен производственный брак, дефекты и прочие повреждения. Срок возврата осуществляется в течение 14 дней с даты покупки товара.

Возврат товара осуществляется в полном соответствии с законодательством РФ, включая Закон о Правах Потребителя.

Подробная информация о возратах и обмене

виды, инструкция, советы от профессионалов, видео

Эффективность применения холодной сварки зависит от правильного выбора состава. Разберемся, какие есть виды холодной сварки, и какие существуют тонкости применения этого клея.

Холодная сварка создана для соединения поверхностей из металлов и других материалов. О ее эффективности ходят споры. Одни мастера говорят, что это – лучший вариант соединения без нагрева, другие утверждают, что шов выходит ненадежным. Зачастую отрицательные отзывы связаны с неправильным подбором состава или несоблюдением технологии его использования. Разберемся, как правильно подобрать и использовать холодную сварку.

Что такое холодная сварка и чем она отличается от других клеев

Холодная сварка – это пластичный клеящий состав на основе эпоксидной смолы. Для повышения прочности соединения к смоле добавляют пудру из металла, а также другие добавки. Точный состав большинства видов холодной сварки является коммерческой тайной изготовителей.

Холодная сварка имеет несколько существенных отличий от других разновидностей клеев:

Устойчивость к высоким температурам и пламени. Подавляющее большинство клеев на базе органических полимеров воспламеняются при сильном нагреве. Холодная сварка стойка к огню: она не только не воспламеняется, но и не теряет своих прочностных характеристик.
При накладывании большинства клеев толстым слоем прочность соединения падает, поскольку склейка разрушается послойно. Для холодной сварки этот недостаток не характерен: после застывания он образует монолит, который допускает даже последующую обработку: шлифовку, сверление и т.д. Это позволяет применять эпоксидные составы в качестве модельных паст для заполнения трещин, сколов и т.д.

Но при этом есть и общие с клеями свойства. Это простота нанесения и нетребовательность к инструментарию (для использования холодной сварки не нужны инструменты). Главное же сходство – в назначении.

[warning]Как и клеи, холодная сварка предназначена для быстрого экстренного ремонта. При первой возможности стоит заменить отремонтированную таким образом деталь или укрепить соединение другими способами (для металла – сваркой, для дерева – шурупом и т.д.)[/warning]

Виды

На прилавках строительных магазинов сегодня представлены несколько десятков разновидностей холодной сварки. Отличаются они по нескольким параметрам: производителю, назначению, форме выпуска и числу компонентов.

Сначала стоит определиться с выбором производителя. Составы, произведенные отечественными компаниями, как правило, в 1,5-2 раза дешевле зарубежной продукции. При этом среди них встречаются образцы вполне достойного качества. Доверием специалистов пользуются отечественные марки «Алмаз», «Полимет». Продукция зарубежных компаний ABRO, Hi-Gear пользуется непререкаемым авторитетом, но по стоимости уже относится к премиум-классу.

[important]Перед покупкой холодной сварки почитайте последние отзывы на тематических форумах. Такая информация позволит своевременно узнать о появлении в продаже бракованной партии и не «обжечься» при покупке. [/important]

Следующий аспект, на который следует обратить внимание – это форма выпуска холодной сварки. Наиболее часто встречаются три разновидности:

Однокомпонентный состав. Такая сварка продается в маленькой расфасовке, поскольку процесс отвердевания начинается сразу после вскрытия упаковки. Заканчивается он за 10-15 минут, причем все остатки пасты придется выкинуть. Поэтому эта разновидность не пользуется особой популярностью и встречается в продаже сравнительно редко.
Двухкомпонентный состав в одной тубе. Как правило, такая холодная сварка представляет собой колбаску, сердцевина которой состоит из отвердителя, смешанного с армирующей пудрой, а обкладка – из эпоксидной смолы. Перед работой нужно отрезать кусочек нужного размера и тщательно размять в пальцах. Это наиболее удобный вариант выпуска, который допускает многоразовое использование.
Двухкомпонентная холодная сварка в отдельных тюбиках. Это – более пластичные смеси, у которых смола и отвердитель находятся отдельно друг от друга и смешиваются только перед непосредственным использованием. Такая холодная сварка может храниться практически неограниченно долго. Но есть и недостатки: компоненты отмеряются «на глаз», поэтому легко ошибиться с пропорциями и получить недостаточно прочное соединение.

Большинство мастеров признают наиболее удобными в работе двухкомпонентные колбаски, но во многом выбор конкретной разновидности представляет собой дело личных предпочтений.

Область применения: универсальность или специализация

Один из наиболее важных вопросов при выборе холодной сварки состоит в том, подходит ли данный состав к данному материалу. Сродство к конкретной группе материалов определяется набором добавок, введенных в состав пасты. Сегодня в линейке продуктов у большинства производителей холодной сварки есть следующие разновидности:

Сварка для металла. Этот состав нашел широкое применение в быту: это ремонт радиаторов отопления, ванн из чугуна и других металлов, прохудившихся кастрюль и т.д. Популярен он и у автолюбителей. С его помощью можно заклеить головку блока цилиндров или поддон картера и дотянуть до мастерской. Отдельная группа – сантехническая холодная сварка, которая способна затвердевать и на влажных срезах.
Входящие в состав холодной сварки компоненты могут быть токсичны при попадании в пищу, поэтому использовать такие составы для ремонта посуды не рекомендуется.
Сварка для пластика. Ее чаще всего используют для ремонта трубопроводов из полипропилена. Эта разновидность распространена меньше остальных, поскольку те же задачи поможет решить клеевой пистолет. Однако в тех случаях, когда нет возможности его запитать, холодная сварка окажется незаменимой. Особенность данной разновидности – в быстром затвердевании.
Составы для резины и линолеума. Эта разновидность отличается хорошей адгезией, поэтому приклеивает линолеум к полу гораздо прочнее, чем двусторонний скотч. Однако трудоемкость замешивания все же не позволяет применять холодную сварку при настиле напольного покрытия в больших помещениях. Наиболее часто этот состав применяют для ремонта покрытия в экстренных случаях.
Сварка для бетона используется для ремонта памятников, статуй, декоративных элементов. Допустимо также применять ее для фиксации к бетону, но из-за склонности этого строительного материала образовывать пыль и впитывать влагу трудно гарантировать высокую прочность соединения.

Помимо описанных разновидностей, есть и универсальная холодная сварка. Она годится для соединения поверхностей различных материалов, однако прочность шва будет ниже, чем при использовании специализированного состава.

[important]Как правило, специализированную сварку покупают для ремонта конкретной вещи, а универсальную – на всякий случай, чтобы та лежала дома и помогла при срочном ремонте.[/important]

Достоинства

Основными преимуществами этой группы клеев являются:

В отличие от традиционной сварки (неважно, газовой или электрической), металл не подвергается действию высокой температуры. Это значит, что в структуре металла не происходит нежелательных изменений.
Для использования холодной сварки не требуется электричества. Это делает возможным ремонт там, куда не подобраться со сварочным аппаратом, паяльником или клеевым пистолетом.
Обучиться использовать эту группу клеев легко: достаточно прочитать инструкцию. Чтобы научиться варить с помощью электродугового аппарата, понадобится гораздо больше времени и усилий.
Процесс соединения экологичен и практически не дает отходов. Кроме того, практически нет возможности травмироваться при использовании холодной сварки.
В результате применения холодной сварки получается аккуратный шов, который практически не будет заметен после окончательной полировки.

В некоторых случаях холодная сварка является практически единственным способом соединения двух деталей. К примеру, если автолюбитель обнаружил в дальней поездке течь в радиаторе охлаждения, он практически лишен возможности использовать сварочный аппарат: нет ни источника энергии для его питания, ни электродов, ни инструмента для обработки места сварки. А тюбик холодной сварки легко положить в бардачок и возить с собой. Для его использования понадобится только нож и немного воды, чтобы смочить руки.

Недостатки

У холодной сварки практически нет выраженных недостатков. Но при ее использовании необходимо четко представлять границы применения этого состава. Как бы он ни был хорош, но заменить настоящую сварку холодная сварка не в состоянии ни по прочности, ни по стойкости к температурам.

Как отремонтировать металлическую трубу холодной сваркой. Пошаговая инструкция

Порядок работы с холодной сваркой выглядит так:

Место наложения сварки необходимо зачистить от ржавчины и пыли, обезжирить ацетоном и подсушить.
От колбаски отрезать кусочек нужного размера.
Мокрыми пальцами тщательно размять состав, смешав два компонента.
Из полученной массы сформировать лепешку и заклеить ей поврежденное место.

Через сутки сварка затвердеет. Тогда шов можно отполировать и покрасить.

Советы профессионалов

Мы предлагаем вашему вниманию несколько полезных видеофрагментов, посвященных вопросам выбора и применения холодной сварки. Надеемся, что этот материал поможет вам наглядно представить все этапы работы с этим составом:

Если не иметь завышенных ожиданий и не ждать от холодной сварки чрезмерной прочности, пользоваться составами этого типа можно с достаточно высокой эффективностью. Холодная сварка – это средство, незаменимое при мелком ремонте. Тюбик такого клея должен быть в каждом доме.

Виды специальных способ сваривания — холодная сварка: технология, применение

Холодная сварка. Введение

Холодная сварка — это разновидность высокоинтенсивной сварки давлением без нагрева, при которой контактирование и активирование свариваемых поверхностей происходит за счет вынужденной пластический деформации с предварительной тщательной очисткой поверхностей от органических покрытий.

Холодная сварка появилась в 1947—1948 гг. в США. В СССР использование холодной сварки началось в 1949 г. С позиций современного представления о трехстадийном механизме образования сварного соединения (контактирование, схватывание, релаксация) холодная сварка — это, как и при любом другом способе сварки, результат электронного взаимодействия возбужденных атомов соединяемых поверхностей. Особенность механизма образования соединения при холодной сварке на каждой из трех стадий состоит в следующем.

Первая стадия — физическое контактирование, т.е. сближение поверхностей на параметр электронного взаимодействия соединяемых атомов путем пластического деформирования при механическом сжатии деталей в холодном состоянии до полного смятия макронеровностей, волнистостей, микрошероховатостей, суб- микрошероховатостей. Так как все эти неровности и шероховатости в сумме не превышают 0,5 мм, то проблем со смятием и идеальным согласованием контакта на первый взгляд нет. Только необходимо убрать со свариваемых поверхностей адсорбированные газы и органические пленки (жиры, масла), которые имеют свойство экранировать электронное взаимодействие даже при толщине в один атомный слой.

Таким образом, главная особенность холодной сварки — перед механическим контактированием деталей необходимо самым тщательным образом удалить органические пленки и любыми путями сохранить созданную чистоту. Это первая особенность холодной сварки. Для физического контактирования чистых поверхностей используют механизм пластического деформирования.

Пластичностью называют способность материала сохранять полностью или частично полученную под действием внешних сил деформацию по прекращению действия этих сил. Однако при пластическом деформировании происходит крайне нежелательное явление — упрочнение (наклеп) шероховатого приконтактного слоя. При этом коэффициент упрочнения достигает К_у = 3-4 значений предела текучести для данного материала.

При таком большом упрочнении для полного завершения контактирования за счет пластической деформации необходимо усилие сжатия довести до 4 пределов текучести при сдвиге (σ_сж = 4τ_γ) свариваемых материалов (или одного из них). Это вторая особенность холодной сварки.

Вторая стадия — активирование поверхностных атомов при холодной сварке происходит в процессе пластического контактирования шероховатых поверхностей автоматически. Это объясняется тем, что главные напряжения и главные пластические деформации совпадают и направлены перпендикулярно к плоскости контакта, куда и происходит сток свободных дислокаций. Такие дислокации несут с собой массу активированных (возбужденных) атомов. Взаимодействие встречных возбужденных атомов приводит к схватыванию поверхностей, т.е. к сварке соединяемых деталей.

Наконец, наступает третья стадия — релаксация (снятие) напряжений в объеме сварного соединения. В случае пластического контактирования релаксация происходит мгновенно после прекращения действия внешних сжимающих сил. Так как межатомное взаимодействие на три порядка выше сжимающих сил, разрыв межатомных связей и разрушение сварного соединения в момент релаксации не происходит. Соединение сохраняется. Это третья особенность холодной сварки.

Основным недостатком холодной сварки является большая вынужденная деформация свариваемых деталей, достигающая для пластичных материалов 60-70%. Возникновение деформации объясняется теорией вынужденного деформирования. В условиях холодной сварки металл сварного соединения деформационно упрочнен, а вынужденная пластическая деформация в зависимости от подготовки поверхностей находится в пределах 50-80%.

Для снижения вынужденной деформации при холодной сварке используют несколько приемов:

повышают класс точности сопрягаемых поверхностей и чистоту обработки вплоть до полировки;
применяют предварительный подогрев деталей до 300 °С или нагрев сжимающих пуансонов до 400 °С ;
повышают интенсивность сжатия вплоть до ударной нагрузки;
применяют схемы предварительного обжатия детали вокруг силового пуансона по схеме И. Б.Баранова;
применяют промежуточные пластичные прослойки толщиной 2-5 мм, что позволяет сваривать непластичные материалы стыковой сваркой;
производят сварку в вакууме.

Схема точечной сварки без предварительного зажатия при двустороннем (I) и одностороннем (II) деформировании; с предварительным зажатием в процессе сварки (III) и обжатием перед сваркой (IV):

а, б — положение до и после сварки соответственно; 1 — свариваемые детали; 2 — рабочий выступ; 3 — опора на рабочем пуансоне; 4 — прижимной или обжимной пуансон; 5 — удвоенная толщина детали; Р_ос (Р_св) — усилие осадки; Р_зж — усилие зажатия; Р_об — усилие обжатия.

При любом из этих приемов необходимо перед сборкой деталей под сварку самым тщательным образом подготовить поверхности, т.е. удалить органические пленки й любыми путями сохранить созданную чистоту на контактируемых поверхностях деталей.

Разновидности холодной сварки. Точечной сваркой соединяют детали внахлестку. Соединение, получающееся под действием приложенного усилия от вдавливания пуансонов в подготовленные к сварке детали, называют сварной точкой. Сварная точка образуется в результате значительной деформации металла под пуансонами. В связи с этим сварная точка упрочнена по отношению к недеформированному металлу. Площадь сварной точки, как правило, равна площади сечения вдавленной части пуансона или превышает ее, но при определенных условиях, рассматриваемых далее.

Общепринято характеризовать точечную холодную сварку вынужденной степенью деформации, выраженной отношением глубины вдавливания пуансонов к толщине соединяемых деталей, в процентах. Минимальная вынужденная степень деформации Ԑ_вmin, необходимая для точечной холодной сварки различных металлов и сплавов, представлена в таблице ниже:

Пластичные металлы	Ԑ_вmin, %	Непластичные металлы	Ԑ_вmin, %
Алюминий	60	Железо	85
Медь	65	Олово	86
Свинец	55	Кадмий	80
Серебро	50	Никель	85
Золото	30	Титан	70

Точечная сварка может быть выполнена как с предварительным зажатием соединяемых деталей, так и без него.

Наиболее простыми являются схемы точечной сварки без предварительного зажатия деталей путем их двустороннего (рис. I) или одностороннего (рис.II) деформирования.

Пуансон имеет рабочий выступ 2 и опору 3 большего сечения. Под действием приложенного усилия осадки Р_ос рабочий выступ вдавливается полностью в детали 1 и образуется сварная точка. Усилие передается деталям не только через рабочие выступы, но и через опорные части.

Способ холодной сварки без предварительного зажатия соединяемых деталей может быть с успехом применен для соединения главным образом деталей малых толщин. Существенным его недостатком является то, что когда рабочие выступы вдавливаются в металл, вызывая его течение, происходит коробление деталей.

В конце процесса опорные части пуансонов (заплечики) прижимают детали и выправляют их. Однако, вследствие коробления сварка каждой последующей точки ослабляет, а иногда и разрушает смежную, ранее выполненную точку. Это особенно затрудняет холодную сварку деталей больших толщин (свыше 4 мм) и деталей, изготовленных из материалов, обладающих сравнительно малой пластичностью (нагартованный алюминий, медь, дюралюминий).

При сварке без предварительного зажатия деталей из этих металлов в тех случаях, когда это возможно, необходимо пользоваться многоточечными пуансонами и осуществлять сварку всех точек соединения одновременно за один ход пресса. Чтобы устранить разрушение или ослабление ранее выполненных сварных точек и получить прочные и надежные соединения при сварке одноточечными пуансонами, был разработан способ холодной сварки с предварительным зажатием деталей вокруг зоны приложения рабочего давления.

Рабочий выступ пуансона изготавливают в виде отдельной детали, подвижной относительно опорной части (прижима), которая служит для зажатия деталей с начального момента сварки до его окончания. Схема этого способа сварки показана на рис. III. Зажатие деталей между прижимами начинается до вдавливания рабочих выступов пуансонов в металл или одновременно с ним. Благодаря этому коробление деталей в процессе сварки устраняют и увеличивают периферийную зону сварной точки, что приводит к увеличению прочности соединения. Для уменьшения вмятины под рабочим выступом пуансона до полного ее устранения предлагают схему (рис. IV) с предварительным обжатием материала детали вокруг последующей точки.

Материал, выдавленный при обжатии, попадает в полость прижимного пуансона над выступом основного пуансона, создавая местное удвоенное утолщение детали. При вдавливании рабочих выступов по созданному утолщению образуется соединение практически без вмятины. Холодная шовная сварка при выполнении сварного соединения внахлестку позволяет получать непрерывный шов неограниченной длины.

В этом случае деформирование металла осуществляют вдавливанием в него рабочих выступов вращающихся роликов. Однако прямолинейный непрерывный шов вследствие значительного уменьшения сечения по всей длине соединяемых деталей сильно снижает прочность сварного соединения.

Так, например, две полосы алюминия, сваренные внахлестку непрерывным продольным швом, могут легко по этому шву перегибаться. Отмеченный недостаток шовной холодной сварки значительно меньше проявляется в кольцевых замкнутых швах, так как достаточная механическая прочность обеспечивается жесткостью самой кольцевой конструкции.

Уменьшение сечения в месте шва у таких соединений может не иметь практического значения.

На рисeнке ниже показана схема шовной холодной сварки с односторонним и двусторонним деформированием.

Схема шовной (роликовой) холодной сварки:

а — с односторонним деформированием;
б — с двухсторонним деформированием.

Стыковая сварка — это способ холодной сварки, при котором детали соединяют по всей площади стыкуемых торцов хотя бы одной детали. При этом детали вначале зажимают в специальных губках, а затем сжимают и выдавливают металл в грат.

Интенсивность деформации, необходимая для получения качественного соединения, зависит от свойств металла и наличия оксидной пленки на нем. Встык можно сваривать медь, алюминий, свинец, олово, кадмий, никель, титан и их сплавы. Удовлетворительное качество соединения получают при величине осадки, примерно равной толщине (диаметру) свариваемых деталей. Прочность соединения при этом составляет 0,8 — 0,9 прочности исходного металла.

Магазин Купон в Google+

Наука о холодной сварке: соединение металлов без нагрева

Наука о холодной сварке: как соединить металлы без нагрева

Опубликовано March-03-2020

Что такое холодная сварка?

Как вы могли догадаться по термину «холодная сварка», здесь нет никакого тепла. Холодная сварка — это процесс соединения двух металлов или материалов без использования тепла.

Это может показаться невозможным и противоречит всему, что вы раньше думали о сварке.Но можно склеивать металлы без нагрева, и холодная сварка на самом деле является одним из самых популярных методов сварки. Наряду с более широко признанными и известными являются: дуговая сварка, сварка трением, лазерная сварка и ультразвуковая сварка.

Холодная сварка, также известная как сварка холодным давлением или контактная сварка, представляет собой процесс сварки в твердом состоянии, при котором соединение двух металлов происходит без плавления или нагрева на границе раздела двух свариваемых частей. Это означает, что в процессе соединения и соединения нет жидкой или расплавленной фазы.Впервые этот метод был признан в 1940-х годах, и его популярность росла в эпоху космических путешествий и исследований.

Как работает холодная сварка? Как можно соединять металлы без нагрева?

Процесс холодной сварки с использованием давления для соединения двух металлов или материалов. Вообще говоря, когда два металла прижимаются друг к другу, они не свариваются друг с другом. В основном это связано с наличием оксидного слоя или тонкого барьера на поверхности двух материалов, который предотвращает их диффузию вместе.

Однако холодная сварка преодолевает это за счет предварительной подготовки металлов. Эта подготовка включает очистку и чистку металлов щеткой до такой степени, что этот верхний барьер или оксидный слой удаляется.

За счет обезжиривания и обработки металла проволочной щеткой перед сваркой достигается желаемая чистая поверхность, на которой металлы можно прижимать друг к другу с нужным усилием и, таким образом, сваривать.

Рекомендации по материалам для холодной сварки: материалы не должны подвергаться сильному упрочнению и должны быть пластичными.Мягкие металлы часто являются лучшим выбором для холодной сварки.

Для чего используется холодная сварка?

Чаще всего холодная сварка используется для сварки проволокой. Этот метод сварки может обеспечить идеально свариваемую проволоку, поскольку не требует тепла и выполняется быстро. Холодная сварка в основном используется для алюминия, меди, цинка, латуни 70/30, никеля, серебра, серебряных сплавов и золота.

Как и почему космонавты сваривают в космосе?

Благодаря сплавлению металлов и материалов вместе без помощи какой-либо жидкой или расплавленной фазы астронавты могут быстро и эффективно работать вне космического корабля.Это означает, что они могут выполнить любые необходимые ремонтные работы в космосе.

Если вы хотите узнать больше о сварке в космосе, вы можете прочитать соответствующую статью в нашем блоге, в которой подробно рассказывается о холодной сварке.

Contact Arc Welding Services Ltd

Если вы заинтересованы в аренде или покупке сварочного оборудования, позвоните нам сегодня по телефону 01213 272 249 или заполните простую онлайн-форму для связи, и один из наших дружных сотрудников свяжется с вами.

Холодная сварка — обзор

12.1 Введение

Общеизвестно, что процессы холодной сварки, измельчения микроструктуры и образования границ раздела фаз, которые способствуют возникновению структурных и химических превращений в сторону синтеза равновесных и далеких от равновесия фаз, представляют собой основные эффекты, вызванные механической обработкой порошков с помощью шаровой мельницы (BM) (Suryanarayana, 2001; Beyer and Clausen-Schaumann, 2005). Более того, установлено, что шаровая мельница значительно влияет на реакционную способность порошка за счет так называемой механической активации (МА) (Charlot et al., 1999; Takacs et al. , 2001; Хина, Форманек, 2006). Химические и структурные превращения, происходящие во время БМ, явно зависят от соответствующей интенсивности механической обработки, которая обычно регулируется путем соответствующего выбора времени измельчения и соотношения заряда, то есть отношения массы шарика к массе порошка (Delogu et al. , 2003 ).

Исходя из порошков, обработанных BM, несколько методов уплотнения, например горячее прессование (HP) (Il Moon et al., 2001; Красновский и Кулик, 2003; Zheng et al. , 2003 г .; Красновский и др. , 2007 г .; Tavoosi et al. , 2009) и ударное уплотнение (Korth and Williamson, 1995; Yamasaki et al. , 2003) использовались с целью изготовления объемных передовых материалов и, в частности, наноструктурированных продуктов. Наряду с этими методами спекания недавно было предложено искровое плазменное спекание (SPS), которое относится к более общему классу методов спекания, активируемого электрическим током (ECAS) (см.Orrù et al. , 2009 г.). Как схематично показано на рис. 12.1, во время SPS спекаемые порошки и / или матрица, содержащая их, пересекаются электрическим пульсирующим током при одновременном приложении механической нагрузки. Помимо обеспечения быстрого джоулева нагрева, также постулируются усиление массопереноса за счет электромиграции и спорное присутствие плазмы в пустотах, окружающих частицы порошка (Orrù et al. , 2009).

12.1. Схематическое изображение системы искрового плазменного спекания (SPS).

Обычно установлено, что SPS позволяет проводить спекание при относительно более низких температурах, в более короткие сроки и со значительной экономией энергии по сравнению с обычным HP (Musa et al. , 2009). Более мягкие условия спекания, встречающиеся во время SPS, важны, когда конечной целью является изготовление трудно спекаемых материалов или получение наноструктурированных продуктов, поскольку рост зерен значительно ограничен.

Как показано в Таблице 12.1, на сегодняшний день было изготовлено большое количество различных сыпучих материалов путем комбинирования обработки BM с аналогичными методами ECAS, в основном SPS.Объемные материалы включают чистые металлы, различные сплавы и интерметаллиды, карбиды, оксиды, силициды, металлокерамические и керамико-керамические композиты, а также другие системы, подходящие в нескольких промышленных областях, таких как авиация, микроэлектроника, биомедицина и т. Д.

Таблица 12.1. Избранные системы, исследованные в литературе, которые сочетают в себе методы измельчения в шаровой мельнице и спекания, активируемого электрическим током.

Al – 17Si – 5Fe – 3.5Cu – 1,1 Mg – 0,6Zr

•

5083 Al сплав

•

Al – 5 ат.% Fe

•

Al – Cu – Fe

•

Al –10La – 4Ni – 4Fe

•

(Al + 12,5 ат.% M) ₃ Zr (M = Cu, Mn)

Сплавы на основе кобальта

•: Co65Ti20W15

Сплавы на основе Fe

•: Fe – C
•: Fe – Co
•: Fe – Pt
•: Fe – Cr – Ni – N , Fe – Cr – Mo – N
•: Fe – 18Cr – 11Mn
•: Fe – 17Cr – 13Ni – 2. 2Mo – 0.8Si – 0.02C

Сплавы на основе Ni

•: Ni – 43 ат.% Mo

Сплавы на основе Nb

•: Nb – Al, Nb – Al –W, Nb – Al – Mo, Nb – Al – N

Сплавы на основе Ti

•: Ti – Si – Fe
•: Ti – Zr – Ni
•: Ti – 10Ta, Ti – 10Nb
•: Силициды Ti / Ti

Алюминиды ниобия

•: NbAl ₃

Алюминиды железа

•: Fe ₃ Интерметаллиды на основе алюминия
•: Fe – Al – C

Алюминиды титана

•: 6 5013 907 Ti ₅₀
•: TiAl – X, Al ₃ Ti – X (X = Cr, Mn, Fe)
•: TiAl – Cr
•: Ti (Al + x Mn) ₃
•: Ti – Al (FGM)

Ni – Ti
Sm – Co
Sm – Co – Fe
Ti – Si
SiC
WC
B ₄ C
Al ₃ BC
Ti ₃ SiC ₂ Kubota, 2007
Sastry et al. , 2004
Ye et al. , 2006
Sasaki et al. , 2007
Nicula et al. , 2007a
Choi et al. , 2007
Ли и др. , 2006a
El-Eskandarany et al. ., 2005
Zhang et al. , 2005a
Nicula et al. , 2007b
Геберт et al. , 2007
Miura and Ogawa, 2001
Cisneros et al. , 2005
Oleszak et al. , 2007
Де Ла Торре et al., 2000
Murakami et al. , 1999
Matsumoto et al. , 2002
Matsumoto et al. , 2007
Maziarz et al. , 2006
Handtrack et al. , 2008
Locci et al. , 2007
Paris et al. , 2004
He et al. , 2006
Minamino et al. , 2005
Лю и Лю, 2007
Кальдерон et al. , 2002
Maziarz et al. , 2004
Jang et al., 2004
Nagae et al. , 2000
Ye et al. , 1998
Ян и др. , 2008
Sreenivasulu et al. , 2008
Handtrack et al. , 2006
Ямамото et al. , 2004
Shinoda et al. , 2008
Heian et al. , 2004
Kubota and Cizek, 2008
Feng et al. , 1999 Ti ₃ AlC ₂ Ян и др., 2009 (Fe _0,95 Mn _0,05) ₇₅ C ₂₅ Terashima et al. , 2006 β-Si ₃ N ₄ Xu et al. , 2005a MoSi ₂ Orrù et al. , 2001; Sannia et al. , 2003 CoSb ₃ Zhang et al. , 2004 SiAlON Xu et al., 2005b BaTiO ₃ Licheri et al. , 2007 Ba _{1 — x} Sr _x TiO3 Hungria et al. , 2005 WC – Co Cha et al. , 2003 WC – Co – VC Zhu et al. , 2003 Cu – TiB ₂ Kwon et al. , 2006 SiCp / Al Hong et al., 1992 TiAl – SiC Ли и др. , 1997 SmCo ₅ –Fe Rao et al. , 2007 Al ₂ O ₃ –Cu Kim et al. , 2001 AlN – Cu Lee et al. , 2007 Al ₂ O ₃ –Ni – Co Oh et al. , 2001 Cr – Al ₂ O ₃, Nb – Al ₂ O ₃ Saucedo-Acuña et al., 2007 Ni ₃ Al – Al ₂ O ₃ Meng et al. , 2006 Mo – ZrC Takida et al. , 2000 Mo – TaC Takida et al. , 2004 Fe – Mo – SiO ₂ Libardi et al. , 2007 TiC – Ni Kobayashi and Ozaki, 2006a FeAl – Y ₂ O ₃ Ji et al., 2007 Mg ₂ Ni / LaNi ₅ Okumura et al. , 2002 TiB ₂ –Fe – Al Kobayashi and Ozaki, 2006b Al ₂ O ₃ –TiC Zhang et al. , 2005b Al ₂ O ₃ –Ti ₃ SiC ₂ Luo et al. , 2002 Al ₂ O ₃ –BaTiO ₃ Zhan et al., 2003 Bi ₂ Te ₃ –SiC Zhao et al. , 2008 Mo (Si _0,75 Al _0,25) ₂ –SiC Krakhmalev et al. , 2003 Si ₃ N ₄ –C Xu et al. , 2007 SiC – AlN Shirai et al. , 2006 SiC / BN Kodera et al., 2008 SiC – RBC (углерод рисовых отрубей) Zhou and Hirao, 2005 TiC – TiB ₂ Locci et al. , 2006a TiN – TiB ₂ Ли и др. , 2001 ZnS – SiO ₂ Kim et al. , 2008 ZrB ₂ –ZrC Прокладка et al. , 2002 ZrO ₂ –MgAl ₂ O ₄ Morita et al., 2005 HA / Y – TZP Guo et al. , 2003 HA – Ag Lee et al. , 2006b HA – TiO ₂ Que et al. , 2008 (Bi ₂ Te ₃) _0,9 — (Bi _{2 — x} Ag _x Se ₃) Cui et al. , 2007 УНТ / Fe / Al ₂ O ₃ Yoo et al., 2006 La _x Co ₄ Sb ₁₂ Liu et al. , 2006 Fe ₃₅ Pt ₃₅ P ₃₀, Fe ₅₀ Pt ₅₀ Gopalan et al. , 2005

Обычно используются два разных подхода при сочетании методов механической обработки с соответствующими процессами консолидации. А именно, измельчение может быть адаптировано для механохимической активации исходной смеси, которая впоследствии будет реагировать и консолидироваться (реактивное спекание) с помощью ECAS в одну стадию (Lee et al., 2001; Sannia et al. , 2003 г .; Paris et al. , 2004). Напротив, стадии синтеза и уплотнения можно проводить отдельно. В этом случае реагенты сначала полностью превращаются реактивным измельчением в желаемые продукты, микроструктура которых также одновременно улучшается, а полученные порошки затем спекаются (Tavoosi et al. , 2009). В качестве альтернативы продукты, ранее приготовленные подходящими способами обработки, отличными от измельчения, подвергаются измельчению и / или уменьшению размера кристаллов с помощью специальной механической обработки.Полученные порошки впоследствии консолидируются (Licheri et al. , 2007).

В данной работе исследуется и обсуждается влияние механической активации исходных реагентов на активируемый электрическим током одновременный синтез и уплотнение MoSi ₂, TiC – TiB ₂ и NbAl ₃ с помощью SPS. Все системы, рассмотренные в данной работе, являются очень перспективными материалами в нескольких областях применения благодаря своим известным свойствам. В частности, MoSi ₂ является привлекательным конструкционным материалом для промышленного и военного применения из-за его устойчивости в окислительной среде при повышенных температурах (Petrovic and Vasudevan, 1999). Кроме того, композиты TiC – TiB ₂ демонстрируют превосходную износостойкость и вязкость разрушения по сравнению с составляющими их керамическими компонентами (Bhaumik et al. , 2000). Наконец, алюминиды ниобия считаются оптимальными кандидатами в структурных приложениях для использования за пределами рабочих температур обычных суперсплавов на основе никеля (Hanada, 1997).

Полученные результаты будут проанализированы с точки зрения возможности использования принятого технологического маршрута в качестве инструмента для консолидации трудно спекаемых материалов.

Холодная сварка — полное руководство!

Холодная сварка — это сварочный процесс, при котором для соединения двух металлов не требуется нагрев или почти не требуется тепла. Вместо тепла для соединения металлов используется давление, и во время процесса металл не разжижается.

Сварка чаще всего считается чем-то, что связано с расплавленным металлом и искрами, разлетающимися повсюду, однако есть много типов сварки, которые не соответствуют этим критериям.Вот некоторые из наиболее часто используемых сварочных процессов:

Четыре типа сварки

Существует четыре основных типа сварки; Газовая дуговая сварка металла (GMWA), также называемая MIG-сваркой, газо-вольфрамовая дуговая сварка (GTAW), также называемая TIG-сваркой, дуговая сварка защищенным металлом (SMAW), также называемая палкой, и, наконец, дуговая сварка порошковой проволокой (FCAW), которая также называется флюсом. порошковая сварка.

Один из самых распространенных видов сварки, не включающий плавление металла, — это холодная сварка.В промышленности этот тип сварки используется уже почти 100 лет из-за множества преимуществ, которыми он обладает по сравнению с альтернативными процессами. По сути, холодная сварка — это сварочный процесс, при котором для соединения двух металлов не требуется нагрев или почти не требуется тепла. Вместо тепла для соединения металлов используется давление, и во время процесса металл не разжижается.

Холодная сварка не имеет типичного расплавленного металла и летящих искр, которые образуются при обычных методах сварки. Источник: Pexels

Как работает холодная сварка?

Вам может быть интересно, как два металла соединяются вместе просто под давлением? Основным принципом холодной сварки является удаление оксидных слоев с поверхностей соединяемых металлов.Почти все металлы в нормальных условиях несут на себе слой окисления, видимый или невидимый. Это дает металлу барьер, который не позволяет их атомам сжиматься и связываться друг с другом. Однако, как только этот барьер будет удален, атомы могут быть сплавлены вместе с нужным давлением.

Для того, чтобы избавиться от оксидного слоя, можно использовать ряд различных химических и механических методов. Обезжиривание и чистка проволочной щеткой — это лишь два из множества методов, используемых для обеспечения готовности всех металлических поверхностей к соединению.Оба металла также должны иметь приличный уровень пластичности, и тогда можно использовать промышленные машины для приложения значительного давления, которое позволит металлам создавать металлургические связи.

Недостатки холодной сварки

Холодная сварка ни в коем случае не идеальна, прежде всего, добиться идеальной холодной сварки — чрезвычайно сложная задача. Сформированный сварной шов будет такой же прочностью, как и сами два металла, если используются совершенные методы и методы.В противном случае сварной шов будет слабым местом металла. Есть ряд причин, по которым дефекты могут проникнуть в сварной шов. Обычно это связано с наличием оксида на поверхности металлов, неровностями поверхности, загрязнением поверхности и т. Д.

Оксидный слой удалить довольно сложно, так как иногда его не видно, даже если он все еще присутствует. Независимо от того, как вы чистите и чистите проволочной щеткой, на поверхности все еще может оставаться оксид. Кроме того, если поверхность двух металлов не подготовлена должным образом и на одной или обеих соединяемых поверхностях есть дефекты, это очень затруднит успешную сварку, даже если на поверхности абсолютно нет оксида.

Короче говоря, металлы должны быть тщательно подготовлены, должны быть чистыми, без неровностей и одинаковой формы. В противном случае вы создадите слабое место в металле, и из-за множества ограничений сварочная промышленность больше не использует холодную сварку в качестве процесса по умолчанию.

Преимущества холодной сварки

Несмотря на то, что холодная сварка имеет ряд существенных недостатков, важно отметить, что у нее есть и некоторые преимущества. Основное преимущество холодной сварки заключается в том, что она требует прочности основного материала (ов).Может показаться невозможным создать правильные условия для холодной сварки, но как только будут созданы правильные условия, сварной шов будет прочнее, чем у большинства других. Определенно будет сложно найти сварной шов более прочный, чем полученный при холодной сварке.

Алюминий и медь — два металла, которые обычно соединяют холодной сваркой, поскольку их трудно сваривать любым другим способом. Холодная сварка упрощает процесс соединения этих двух металлов, и образуется прочный надежный сварной шов, оставляя сварщика спокойным после завершения.

Холодная сварка — хороший вариант для создания очень прочных сварных швов на плоских чистых поверхностях, когда это позволяют условия. Не образуются интерметаллические соединения, делающие металл хрупким, и это важно для сохранения прочности готового продукта.

Холодная сварка в космосе?

Хотя холодная сварка больше не является широко используемым методом в сварочной промышленности, в настоящее время основным ее применением является сварка проволоки. Это связано с острым сварным швом и отсутствием тепла в процессе.Известно, что тепло повреждает проволоку, поэтому холодная сварка — идеальный вариант для этого применения.

Сварной шов, получаемый при холодной сварке, долговечен и обычно выполняется из цинка, латуни, алюминия, меди, серебра, серебряных сплавов, никеля и золота 70/30. Вы можете удобно купить портативные аппараты для холодной сварки, чтобы использовать их при работе с проволокой, для которой требуется переносной инструмент. Это может быть очень удобно и позволяет сэкономить время при работе над проектом.

Холодная сварка также используется для соединения двух металлов, которые не являются одним и тем же материалом.Алюминий и медь — это два металла, которые обычно соединяются холодной сваркой, и это может образовывать чрезвычайно прочную связь между двумя металлами. Сильнее, чем любая связь, которую можно сформировать другими методами.

Этот метод также можно использовать в космосе, если металлы соприкасаются. Это используется, поскольку вышеупомянутые обычные сварочные процессы не будут работать в космосе из-за отсутствия кислорода.

Так что вы думаете о холодной сварке? У вас есть опыт в этой сфере? Мы хотели бы услышать любые знания или истории, которыми вы поделитесь по этой теме, в комментариях ниже!

Подробнее о сварке и других производственных процессах:

Холодная сварка 101: определение, руководство, часто задаваемые вопросы

Когда кто-то думает о сварке , первая картина, которая, вероятно, приходит в голову, это расплавленный металл , оранжевые искры, и защитное снаряжение , которое сварщики должны носить во время работы.Короче говоря, вы, вероятно, представляете что-то вроде изображения выше . Однако существует несколько различных форм сварки, которые не соответствуют этим мысленным представлениям . Холодная сварка — один из таких примеров. Продолжайте читать, чтобы узнать все, что вам нужно знать о процессе , холодной сварки, , почему он используется, и , как он отличается от других методов сварки.

Что такое холодная сварка?

Холодная сварка — это тип твердотельной сварки (SSW) , которая не требует большого количества тепловой энергии для соединения металлических деталей.Вместо этого энергия, участвующая в этом процессе, исходит от избыточного давления , используемого для соединения металлических компонентов вместе. По сравнению с традиционным представлением о сварке, холодная сварка не требует разжижения металла . Холодную сварку также иногда называют контактной сваркой или холодной сваркой давлением .

Связанный: Черные и цветные металлы: в чем разница?

Как работает холодная сварка?

Холодная сварка позволяет склеивать два металла без сильного нагрева за счет удаления слоев оксида на соединяемых металлах.В большинстве нормальных условий почти все металлы имеют оксидный слой на них, хотя невооруженным глазом эти слои не видны. Оксид и другие примеси , такие как масло и консистентная смазка , создают барьер , который удерживает атомы одного материала от сжатия и принудительного связывания с другим.

Оксидные слои удаляются с металлов с помощью процесса очистки , который включает очистку проволочной щеткой и обезжиривание перед началом процесса сварки.После удаления этого слоя атомы двух металлических компонентов могут быть сварены вместе при приложении силы , достаточной для правильного значения силы . Величина усилия , необходимая для успешной холодной сварки, в конечном счете, зависит от типа металла, с которым работает . Более мягкие металлы — лучший выбор , когда речь идет о данной технике сварки .

Требования к условиям холодной сварки

По крайней мере , по крайней мере, один металл , используемый в процессе , должен быть пластичным и не подвергаться сильному упрочнению.
Металлические поверхности должны быть плоскими и чистыми, , с удаленным оксидным слоем .

Насколько прочна холодная сварка?

Холодная сварка может создать прочную и стабильную связь между материалами, участвующими в процессе, даже если используются два разных металла . Важно отметить это, потому что может быть довольно сложно комбинировать разные металлы , используя другие методы сварки .Например, холодная сварка может использоваться для сварки вместе меди, и алюминия .

Если процедуры соответствуют правильно выполненному , то полученный холодный сварной шов должен быть на t менее прочным, чем самый слабый используемый основной материал , и он может оказаться таким же прочным, как и более прочный основной металл.

Вы занимаетесь оптовой продажей металла, но хотите убедиться, что работаете с поставщиком высококачественного металла? Посетите South Austin Metals , чтобы узнать о том, что их продукты и услуги могут сделать для вас, или свяжитесь с sales @ southaustinmetals.com сегодня.

Холодная сварка: для чего она нужна?

Источник: https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/lap-joint

Холодная сварка используется для многих вещей в области строительства и машиностроения . Однако наиболее распространенные случаи включают сварочную проволоку или соединение разнородных металлов (например, алюминия и меди, как упоминалось выше). При плавлении разные металлы не соединяются друг с другом хорошо и часто приводят к трещинам или общему слабому сварному шву , который может развалиться . Однако в случае холодной сварки это не так. Кроме того, холодная сварка часто используется для создания стыка , в частности стыкового соединения и стыкового соединения.

Связанный: Отжиг: все, что вы хотите знать

Обычные металлы холодной сварки

Так как обычно требуются пластичные металлы для выполнения эффективной холодной сварки , наиболее часто используются несколько конкретных типов металлов .К ним относятся:

Другие металлы, такие как свинец и золото , также подходят для использования в процессах холодной сварки . Однако они не используются так часто, как , как три металла, перечисленные выше.

Связанный: Бронза против латуни и меди [Полное руководство]

Преимущества и недостатки холодной сварки

Источник: https://awo.aws.org/2015/07/welding-in-space/

Несколько преимуществ и недостатков связаны с процессом холодной сварки .Вот некоторые из наиболее распространенных из них, о которых должны знать сварщики , инженеры и другие слесари :

Преимущества

Холодная сварка позволяет производить чистые , прочные сварные швы , не допуская образования хрупких интерметаллических соединений , как в других сварочных процессах.
Нет зоны термического влияния при холодной сварке.
Холодная сварка практична для соединения или сварки проволоки , не вызывая проблем с нагревом.
Холодная сварка может происходить между разнородными металлами.
Холодная сварка работает с Алюминий 2ххх и 7ххх серий , чего не могут сделать другие сварочные процессы.

Недостатки

Проведение идеальной холодной сварки очень сложно из-за нескольких проблем , включая оксидные слои металлов, которые необходимо удалить, поверхностное загрязнение и неровности поверхности.
Металлы должны быть без окислов и полностью чистыми для эффективной холодной сварки.
Мягкие цветные металлы — это единственные металлы , которые можно подвергать холодной сварке .
Непластичные, хрупкие металлы с твердыми поверхностями нельзя использовать при холодной сварке.
Невозможно сваривать холодным способом металлы , если содержат углерод.
Непреднамеренная холодная сварка иногда может происходить в пространстве .Примеры этого привели к нескольким неудачным инцидентам во время некоторых из космических операций НАСА . Одним из примеров является космический корабль Galileo , отправленный для исследования Юпитера в конце 1980-х и начале 1990-х годов. Первичная мобильная конструкция, предназначенная для запуска антенны, застряла из-за холодной сварки , значительно снизила эффективность антенны и затруднила сбор данных . Эта проблема потребовала, чтобы космических ученых разработали способы предотвратить угрозу непреднамеренной холодной сварки во время космического полета .

Вы заинтересованы в закупке высококачественного металла оптом для предстоящего строительства, но не знаете, куда обратиться? Взгляните на South Austin Metals сегодня, чтобы узнать, что они могут сделать для вас.

Что такое холодная сварка?

Сварка — это слово, которое сразу дает искру тепла и связанных с ней операций. Кроме того, сварка — это процедура, которая включает нагрев металлов до температуры плавления и их плавление, чтобы сформировать желаемую заготовку.Некоторые сварочные процедуры, такие как дуговая сварка, ультразвуковая сварка, сварка трением и лазерная сварка, используют тепло для многих целей. Здесь тепло является основным элементом при сварке и соединении двух материалов. Но когда мы говорим о холодной обработке, которая немного отличается от обычных процедур сварки, основанных на нагревании. Холодная сварка — это метод соединения двух металлов без использования тепла. На первый взгляд это может показаться невозможным, но да, это возможно.

Можно ли соединить два металла без нагрева?

Да, это возможно при холодной сварке.Тепло — фундаментальный элемент сварочного процесса. Это полезно при изготовлении сегментов из пластика и позволяет атомам диффузии вместе. Холодная сварка подходит для сплавления двух металлов или разных материалов. Когда материал становится гибким, сварка начинает работать в диффузии атомов, присутствующих в этом металле. В процессе холодной сварки используется энергия свободных ионов и электронов. Таким образом, сварка возможна без использования тепловой энергии.Процесс холодной сварки также известен как контактная сварка или сварка холодным давлением. Здесь холодная сварка давлением использует приложение давления, чтобы объединить и распределить материалы вместе на атомарном уровне.
Холодная сварка научно доказана и известна как твердотельная диффузия. Когда прикладывают давление к двум материалам одновременно, сваривать эти материалы невозможно. Причина в том, что оксидный слой или другой тонкий барьер, присутствующий на поверхности, мешает процессу сварки.В таких случаях хорошо работает холодная сварка, поскольку она подготавливает металл перед тем, как приступить к сварке. На этапе подготовки важна очистка металла для удаления внешнего оксидного слоя. Чтобы удалить оксидный слой, можно использовать метод обезжиривания, а затем выполнить чистку проволочной щеткой. После очистки металлической поверхности обе металлические поверхности можно прижать друг к другу с оптимальным усилием. Необходимое усилие зависит от марки материала. Но для процедуры холодной сварки требуется один пластичный материал, устойчивый к процессу закалки.

Каковы ограничения холодной сварки?

Получить идеальную сварку очень сложно по нескольким причинам, например по образованию оксидного слоя на внешней поверхности металла. Кроме того, внешняя атмосфера, шероховатая поверхность и поверхностное загрязнение. Кроме того, для холодной сварки требуются две чистые и свободные от загрязнений поверхности. Кроме того, холодная сварка возможна только на определенных типах металлов. Холодная сварка в основном подходит для цветных мягких металлических материалов.Кроме того, медь и алюминий — это металлы, которые требуют холодной сварки. Холодная сварка невозможна для металлов, содержащих углерод.

Преимущества холодной сварки

Холодная сварка — это процесс без зоны термического влияния. В результате снижается вероятность отрицательных химических и механических модификаций основного металла во время сварки. Кроме того, холодная сварка позволяет соединить два разнородных металла без применения тепла. Кроме того, сварные швы, полученные методом холодной сварки, долговечны и прочнее.

Заявка на патент США на УПАКОВКУ ГЕРМЕТИЧЕСКИХ МЭМС ХОЛОДНОЙ СВАРКИ И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ Патентная заявка (Заявка № 200

972 от 18 июня 2009 г.) ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА СООТВЕТСТВУЮЩУЮ ЗАЯВКУ

Эта заявка является частичным продолжением заявки на патент США сер. № 11 / 139,960, озаглавленный «УПАКОВКА ГЕРМЕТИЧЕСКОЙ СВАРКИ ДЛЯ ХОЛОДНОЙ СВАРКИ И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ» Кертиса Н. Поттера, поданный 27 мая 2005 г., в котором испрашивается приоритет предварительной заявки на патент США №60/574 835, поданной 28 мая 2004 г., и раскрывающий документ № 542148, поданный 17 ноября 2003 г., все из которых включены в настоящее описание посредством ссылки, как если бы они полностью изложены в нем.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Память Изобретение в целом относится к герметичной упаковке микроустройств, включая полупроводниковые устройства, гибридные устройства, вакуумные микроэлектронные устройства и устройства микроэлектромеханической системы (МЭМС). Сущность изобретения заключается в использовании компрессионного соединения с достаточной силой для создания герметичного холодного шва для герметизации крышки и основания микроустройства в вакууме или разреженной атмосфере и при комнатной температуре.Склеивания холодным сварным швом достаточно для обеспечения достаточной герметичности в течение всего срока службы устройства. Этот метод может использоваться как для одиночных кристаллов, так и в масштабе пластин.

Герметичные корпуса микропроцессоров широко используются в полупроводниковой промышленности там, где требуется настоящая герметичность. Такая герметичность требуется в тех случаях, когда условия окружающей среды за пределами упаковки или изменения условий окружающей среды могут повлиять на работу устройства. В полупроводниковой промышленности были разработаны герметичные пассивирующие слои, которые наносятся на поверхности чувствительных устройств, чтобы обеспечить первичный уровень защиты от внешних условий.Некоторые из этих слоев достаточно герметичны. В других случаях требуется герметичная упаковка.

Хотя существует множество примеров выполнимости и герметичности холодной сварки в макроскопическом масштабе, как цитируется в этом раскрытии, количественная физическая модель является более труднодостижимой из-за сложности процесса соединения. Деформация материала — ключевой элемент успешной холодной сварки. Обычно он характеризуется расширением поверхности на границе раздела каждого свариваемого материала.Н. Бэй, Weld Journal, том 62, 1983 г., стр. 137, разработали модель прочности сцепления, основанную на увеличении площади поверхности на границе раздела и силе сцепления, перпендикулярной границе раздела. Модель основывается на разрыве поверхностного слоя интерфейса сдвиговым потоком материала с последующим приложением достаточной силы, перпендикулярной границе раздела сварки, для обеспечения тесного атомного контакта между двумя элементами, которые необходимо соединить. Отношение прочности связи более прочного элемента к пределу текучести более слабого элемента заявлено как пропорциональное вытеснению металла через трещины в поверхностном слое плюс степень расширения площади поверхности, которая приведет к растрескиванию поверхностного слоя.

Модель прочности связи, предложенная Бэй, принимает форму отношения прочности связи / .sub. = Предел текучести, приравненной к поверхностному расширению, давлению, функции предела текучести, как показано ниже:

1 · O разрезанный · b · O разрезанный · o = (1-) Yp − pE · O разрезанный · o + Y − Y ‘ 1 -Y′p · O разрезанный · o

.O порезан. .b Прочность связи

.O разрезанный. o Предел текучести

.beta. Площадь поверхности

Y Расширение поверхности

Y ′ Расширение поверхности в трещине

P Нормальное давление

P.sub.E Давление экструзии

Испытание этой зависимости показало удовлетворительную корреляцию (N. Bay, Trans. ASME Jour. Engn. Ind., Vol. 101, 1979) для соединения алюминия с алюминием в диапазоне поверхностного расширения, равном частичному. миллиметры.

Можно провести важное различие между макроскопическими и микроскопическими явлениями сдвига. Такое различие может поставить под сомнение обоснованность отношения Бэйса для шероховатых поверхностей. В случаях, когда на свариваемых поверхностях есть микроскопические неровности, расширение поверхности, необходимое для сваривания неровностей, может быть очень уменьшено.Таким образом, возникает вопрос о том, насколько линейной остается связь между p-PE и Y-Y ‘в зависимости от размера и плотности неровностей.

Взаимосвязь, заявленная Bay, определяет некоторые ключевые свойства материала, которые оптимизируют прочность сцепления и, как следствие, герметичность в вакууме. Совершенно очевидно, что выгодно максимизировать поверхностное расширение и минимизировать поверхностные интерфейсные слои, которые могут мешать тесному контакту между двумя соединяемыми элементами. Давление склеивания, нормальное к сварочным поверхностям, должно быть максимальным в пределах предела текучести склеиваемых материалов.

Обычная герметичная упаковка состоит из основания корпуса с изолированной от этого основания электрической вводной частью с целью извлечения электрических сигналов от устройства внутри упаковки. Чувствительное активное устройство установлено на основании корпуса, и сделаны микропроволочные соединения для соединения выходных площадок устройства с электрической подающей трубкой основания корпуса. Наконец, крышка или колпачок прикрепляется к основанию с помощью метода герметичного соединения, который варьируется в зависимости от материала упаковки и ее подготовки.Известные способы соединения требуют некоторой степени приложения тепла для обеспечения герметичного соединения крышки с основанием.

Двумя наиболее распространенными методами герметичного соединения крышки с основанием являются сварка крышки и запайка припоем. Сварка крышки осуществляется путем пропускания сильного сварочного тока через наконечник (часто небольшой ролик), который прецессирует вокруг края узла крышки / упаковки, поскольку он локально расплавляет два металлических элемента вместе. В технологии запайки припоя используется преформа припоя (обычно эвтектический припой золото / олово), помещенная между позолоченным колпачком и основанием, с последующим наложением нагретого кольца номиналом 320.степень C. расплавить припой и произвести герметичное уплотнение. Оба эти метода приводят к тому, что через основание корпуса к активному устройству передается значительное количество тепла. Хотя существуют методы уменьшения количества теплопередачи к активному устройству, полностью исключить нагрев устройства невозможно.

Устройства MEMS, которые демонстрируют свободно стоящие микромеханические структуры, были герметично упакованы с использованием как сварки колпачков, так и запайки припоя. Однако из-за остаточного напряжения в отдельно стоящих элементах и чрезвычайной чувствительности поверхностей конструкции нагрев может либо полностью разрушить, либо резко снизить производительность таких устройств MEMS, особенно более сложных типов.Для таких устройств процесс запечатывания упаковки при комнатной температуре был бы большим преимуществом.

Герметичное уплотнение при комнатной температуре используется в оборудовании сверхвысокого вакуума (UHV) в течение ряда лет и широко используется в этой технологии. Патент США В US 3,208,758, Карлсон и Уиллер, описана технология вакуумного запечатывания, подходящая для высокотемпературной выпечки после того, как была осуществлена запайка при комнатной температуре. Патент ориентирован на большие фланцы, используемые при сборке вакуумных систем сверхвысокого вакуума.Описано уплотнение с медной прокладкой, в котором две сопряженные вакуумные части с вертикальными и наклонными режущими кромками запрессованы в медную прокладку для создания вакуумного уплотнения. Высокое усилие, необходимое для деформации меди, достигается за счет затяжки ряда болтов и гаек по периферии фланца. Раскрыта предпочтительная форма режущей кромки, хотя сила, необходимая для создания герметичного уплотнения, не раскрывается. Узел, включающий медную прокладку и форму режущей кромки, стал известен как вакуумный фитинг типа «конфлат» и широко используется в промышленности вакуумного оборудования.Он не применялся к упаковке микроприборов. Дополнительные варианты осуществления базовой техники запечатывания «конфлат» можно найти в патентах США No. № 3217992, Глазго и пат. № 3368818, Asamaki, et. и др., оба описывают альтернативные геометрические формы болтовых соединений для создания металлического уплотнения. Ни в одном из патентов не рассматривается возможность применения этого метода для герметизации корпусов МЭМС или микропроцессоров.

Холодная сварка на макроуровне также используется уже много лет. Запечатывание холодным сварным швом использовалось для криогенных применений, таких как герметизация устройств с матрицей фокальной плоскости и соединения входных / выходных сигналов, как описано в A.М. Фаулер и др. др., «Орион: Самая большая инфракрасная решетка в фокальной плоскости в производстве», Национальная оптическая астрономическая обсерватория, серия препринтов NOAO, № 903. Холодная сварка может выполняться с материалами, имеющими различную прочность на разрыв. В то время как материалы с низкой прочностью на разрыв требуют меньшего давления для образования сварного шва, они более восприимчивы к деформации, вызванной, например, более поздними скачками температуры. Материалы с высокой прочностью на разрыв требуют более высоких давлений для холодной сварки, но они менее подвержены деформации в дальнейшем.После того, как сварной шов сделан из материала с умеренным пределом прочности, такого как медь, соединение обеспечивает предел текучести, близкий к пределу текучести используемых материалов. В герметичных микропакетах до сих пор не применялось запечатывание холодной сваркой.

Индий (точка плавления, MP = 156 ° C) широко используется в качестве материала для холодной сварки в электронике при низких температурах, как описано в «Техническом обзоре NASA, Исследовательский центр Льюиса, Кливленд, Огайо, июнь 1998». Индиевые выступы холодной сварки используются для соединений ввода-вывода микросхемы холодной электроники.Давления, необходимые для образования герметичных связей, намного ниже, чем предел текучести монокристаллического кремния. Однако из-за своей низкой температуры плавления индий ограничен в степени допустимых температурных циклов после связывания. Хотя вакуумные герметичные уплотнения были продемонстрированы с использованием индия, результирующий предел текучести запечатанных частей является низким из-за низкого предела текучести индия (порядка 1000 фунтов на квадратный дюйм).

Холодная сварка материалов средней прочности на разрыв, таких как медь, алюминий и золото, применяется уже давно.Так называемая «стыковая» холодная сварка используется для соединения тяжелых материалов из проволоки и прутка (см. «Дэйв Николс, Институт сварки, веб-сайт TWI,« Сварка холодным давлением »). В этом методе применяется гораздо более высокое давление, чем в системах пайки, и он основан на значительном потоке материала на стыках, то есть боковом потоке, который в 2–3 раза превышает диаметр стержня, при этом ограничиваясь окружностью стержня. Инструменты для холодной сварки с ручным управлением (см., Например, «Huestis Industrial Corporation, Инструменты для холодной сварки под давлением.2002 ») предназначены и используются для холодной сварки цветных металлов диаметром от 0,08 до 1,20 мм. Несмотря на то, что холодная сварка материалов, таких как медь и алюминий, широко используется в таких макро-масштабных приложениях, она не использовалась в МЭМС или полупроводниковых микропакетах. Кроме того, требуемые давления намного выше, чем предел текучести кремния, хотя они могут быть ближе к пределу текучести некоторых керамических материалов, используемых в качестве подложек для МЭМС.

В связи с последними достижениями в технологии МЭМС, ведущими к созданию более сложных устройств, предпринимаются усилия по разработке подходящей технологии упаковки, как для отдельного кристалла МЭМС, так и для упаковки на уровне полупроводниковых пластин.Для устройств МЭМС упаковка на уровне пластины особенно привлекательна из-за способа их изготовления. Практически все устройства MEMS содержат подвешенные в пространстве микромеханические элементы. В процессе изготовления эти элементы должны поддерживаться жертвенным материалом, обычно на нескольких уровнях обработки до конца производственной последовательности. В конце последовательности жертвенный материал удаляется, обычно путем травления, оставляя микромеханические элементы сохраненными в их конструктивном пространстве.Этот шаг известен как процесс «выпуска». Очевидно, что с точки зрения стоимости желательно выполнять этот процесс выпуска на всей пластине, а не на отдельном кристалле. Тем не менее, после того, как высвобождение выполнено, устройства MEMS не могут быть разделены без повреждения отдельных механических частей из-за обломков или слипания (это называется заеданием). Головки также чрезвычайно чувствительны к загрязнению во время хранения и любой обработки после выпуска, но перед упаковкой. В связи с этим возрос интерес к выполнению разделительных и герметичных упаковок в масштабе пластин перед разделением кристаллов.

Недавние разработки в области упаковки МЭМС в масштабе пластин были сосредоточены на непосредственном соединении с кремнием или другой подложкой, используемой для изготовления МЭМС. Это включает анодное соединение или соединение плавлением с использованием тепла и высоких электрических полей, эвтектическое соединение с использованием тепла для образования связи между золотом или алюминием с кремнием и термокомпрессионное соединение. Было исследовано новое применение тепла с использованием резистивного нагревательного элемента из поликремния, встроенного непосредственно в устройства MEMS. Ни одна из этих недавних работ не включала использование описанной здесь техники холодной сварки при комнатной температуре.

В патенте США. В US 6,379,988 B1 Петерсен и Конли описывают пластиковую упаковку для МЭМС-устройств перед выпуском, в которой устройство инкапсулируют в пластиковую упаковку перед выпуском. Пластиковая упаковка может быть перфорирована для высвобождения из упаковки с использованием процессов влажного или сухого травления. На заключительном этапе крышка-крышка прикрепляется к пластиковой упаковке различными способами, известными из уровня техники.

Патент США. № 6,400,009 B1, Bishop, et. др., раскрывает корпус МЭМС и средства соединения, использующие брандмауэр для формирования защитной полости для устройства МЭМС во время термосваривания верхних и нижних элементов упаковки.Электрический ввод, проходящий через брандмауэр, может быть выполнен из проводящего поликремния материала, инкапсулированного диоксидом кремния. Все раскрытые структуры изготавливаются одновременно с устройством MEMS. Целое множество паяных выступов заявлено как средство упрочнения склеенных припоем деталей. Описанное средство уплотнения представляет собой уплотнение припоем с подогревом.

Патент США. В US 6627814B1, Дэвид Х. Старк, описан корпус с непрерывной боковой стенкой с верхней поверхностью, подготовленной для запайки припоем.Прозрачное окно образует верхнюю крышку. Окно подготовлено с внешней металлической рамкой, подходящей для пайки к основанию. Метод пайки требует приложения тепла выше температуры плавления припоя. Патент США В US 6639313 B1, Martin and Harney, описан керамический корпус с выемкой для размещения оптического зеркального устройства MEMS. Раскрыта крышка стеклянного окна, которая припаивается к керамической подложке с помощью гибкой загнутой металлической вставки, расположенной по периферии вокруг края стеклянного окна и керамического основания.Уникально то, что сложенный металлический промежуточный элемент позволяет уменьшить разницу в расширении и сжатии между окном и керамикой во время циклического нагрева. Герметичность достигается термической пайкой.

ОБЪЕКТЫ И ПРЕИМУЩЕСТВА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Целью настоящего изобретения является создание средства герметичного запечатывания микроустройства при комнатной температуре, чтобы обеспечить вакуум или разреженную атмосферу для микроустройства в течение всего срока его работы. Дополнительная цель состоит в том, чтобы использовать ту же самую технику герметичного закрытия для МЭМС и других микроустройств после того, как выпуск был выполнен в масштабе пластины.Связанная с этим задача состоит в том, чтобы обеспечить гибкость применения колпачков по отдельности в пошаговой операции, группами для запечатывания группы или в колпачке размером с пластину, в котором были сформированы отдельные колпачки, которые можно разрезать во время процесс включения устройства.

Другой целью изобретения является использование холодной сварки металлов, прикрепленных к крышке и основанию или которые являются составными частями крышки и основания, для поддержания удерживающей силы, чтобы удерживать крышку и основание вместе.

Еще одна цель изобретения состоит в том, чтобы сформировать уплотнительное кольцо из подходящего материала, такого как медь, индий, сплавы индия или золото, на одном элементе крышки корпуса или узла основания посредством гальванического покрытия или плакирования.Такое уплотнительное кольцо будет образовывать материал прокладки холодной сварки, подходящий для герметичного уплотнения.

Другой целью изобретения является формирование осевых структур межсоединений, например электрических или оптических входных и выходных соединений, как части такого уплотнительного кольца, чтобы обеспечить сквозные осевые проходы после операции сжатия холодной сварки.

Другой целью изобретения является формирование ножевых или режущих кромок на крышке и основании, которые будут увеличивать силы сдвига, действующие при создании холодного шва между материалами, которые разрезаются вдоль этих поверхностей за счет давления, прикладываемого для соединения крышки и основания.

Другой целью изобретения является формирование холодного сварного шва, который будет иметь достаточную прочность для поддержания усилия, необходимого для сохранения герметичности упаковки и основания после снятия сжимающего усилия.

Еще одной целью изобретения является обеспечение вспомогательного механического соединения, применяемого между основанием упаковки и крышкой после запайки холодной сваркой, для использования в случаях, когда механический предел текучести материала холодной сварки недостаточен для поддержания механической целостности между крышкой и база.Такое вспомогательное механическое соединение может иметь форму механического зажима или отверждаемого текучего материала, такого как различные эпоксидные смолы.

Другой целью изобретения является создание средства для приложения сильного электрического поля на границе раздела между крышкой и основанием, чтобы вызвать миграцию металла уплотнительных материалов, тем самым улучшая холодную сварку и позволяя производить холодную сварку при более низких физических давлениях.

Другой целью и преимуществом изобретения является создание герметичного уплотнения при комнатной температуре, при этом такое уплотнение демонстрирует скорость утечки менее 10 {по окружности выше ()} — 9 Торр, л / сек.

Особым преимуществом изобретения является способ герметичного запечатывания при комнатной температуре устройств MEMS, которые проявляют чувствительность к циклическому нагреву во время операции запечатывания.

Еще одним преимуществом изобретения является герметизация с очень высокой пропускной способностью, поскольку для создания герметичного уплотнения требуется только один этап сжатия. Не требуется термоциклирование с сопутствующим временем плавления припоя или выдержкой при сварке.

Еще одним преимуществом изобретения является его применение к микроустройствам или наноустройствам, отличным от MEMS, таким как NEMS, гибридные сборки, вакуумные микроэлектронные устройства и полупроводниковые устройства, которые могут требовать высокой степени герметичности.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Раскрытое в данном документе изобретение обеспечивает структуру и способ холодного сварного соединения сжатием с использованием прокладки или другой герметизирующей конструкции при комнатной температуре для герметичного уплотнения MEMS и других микроустройств.

Изобретение распространяется на упаковку в масштабе пластины для МЭМС и других микроустройств посредством изготовления подходящих структур для прикрепления колпачков во время последовательности изготовления МЭМС или микроустройств. Структуры упаковки могут быть изготовлены путем нанесения гальванического покрытия или травления в подложку на различных этапах изготовления устройства.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 a показана известная технология запечатывания для прикрепления крышки упаковки к основанию с помощью средств запайки припоя.

РИС. 1 b показана технология запечатывания предшествующего уровня техники для прикрепления крышки упаковки к основанию с помощью средств сварки.

РИС. На фиг.2 показана известная технология упаковки в масштабе пластин с использованием встроенного локализованного нагревателя для последовательного прикрепления отдельного колпачка на каждом участке кристалла на пластине.

РИС. На фиг.3 показана известная технология упаковки пластин в масштабе уровня техники, в которой вся пластина закрывается и герметизируется одновременно с использованием анодного, плавленого, ковалентного или эвтектического связывания.

РИС. 4 a и b показан способ приклеивания колпачка к основанию упаковки холодной сваркой сжатием, раскрытый в этом изобретении.

РИС. 5 показан способ соединения колпачка с основанием упаковки холодным сварным швом с дополнительными механическими удерживающими средствами для увеличения предела текучести между колпачком и основанием.

РИС. Фиг.6 показывает примерную механическую структуру для процесса соединения с компрессией холодной сваркой, выполняемого в масштабе пластины.

РИС. 7 показывает деталь предпочтительного механизма удержания возвратной силы, показанного на фиг. 6.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Хотя нижеследующее подробное описание очерчивает многие конкретные атрибуты изобретения и описывает конкретные процедуры изготовления, специалисты в области микротехнологии поймут, что многие вариации и изменения в деталях изготовления и основных структуры возможны без отхода от общности процессов и структур.Наиболее общие признаки изобретения относятся к конструкции и способу создания герметичного соединения между основанием корпуса микропроцессора и крышкой при комнатной температуре. Изменяя структуру механизма пресса для холодной сварки и структуры поддержания усилия, герметичные уплотнения могут быть выполнены на уровне отдельной упаковки или на уровне шкалы пластин.

Обширный известный уровень техники в области упаковки микроустройств показан на фиг. 1, 2 и 3 . ИНЖИР. 1 изображено гипотетическое устройство MEMS 130 , установленное на основании корпуса 120 с электрическим приводом 170 , проникающим в основание и изолированным от основания изолятором 180 .Устройство МЭМС , 130, прикреплено к основанию 120 с использованием материала 140 , который обычно может быть припоем или органическим клеем. Проволочные соединения 150 соединяют МЭМС-устройство электрически с фидером 170 . Кристалл МЭМС , 130, может быть освобожден от своей временной опоры либо как отдельный кристалл перед установкой на основание корпуса, либо после установки на основание. Устройство MEMS также может быть испытано после установки на основании в соответствующей среде разреженного газа или в вакууме.Заглушка корпуса , 110, обычно прикрепляется с использованием тепловой пайки с припоем заготовки 160 или может быть приварена непосредственно крышкой к основанию без припоя, как показано на фиг. 1 б . Основание корпуса и крышка обычно будут металлическими (часто коварными) и покрыты припоем в случае герметизации припоя. После герметизации пространство , 190, является герметичным, и атмосфера во время герметизации удерживается в нем и, таким образом, составляет рабочую среду в течение срока службы устройства.Существует ряд вариаций этого единого пакета в сборе, касающихся метода присоединения кристалла МЭМС, конфигурации электрического привода в основании и изменения профиля пакета в зависимости от того, как пакет прикреплен на уровне печатной платы. Все варианты хорошо задокументированы в предшествующем уровне техники.

РИС. 2 представляют другой подход предшествующего уровня техники к упаковке MEMS в том, что крышки накладываются на устройства MEMS до разделения кристалла. Существенным преимуществом является то, что высвобождение MEMS может выполняться сразу на всей подложке, а не на одном кристалле за раз.Кроме того, матрица MEMS защищена колпачком во время разделения, которое часто включает этап мокрой распиловки. Таким образом, обращаясь к фиг. 2, подложка , 215, представляет собой часть большой подложки, содержащей множество кристаллов. Подложка может включать в себя электрическую подводящую трубу , 205, , изолированную от подложки изолятором , 210, , или может просто (чаще) быть керамической подложкой с заполненными, электрически проводящими сквозными переходными отверстиями с соединениями 245 , непосредственно соединенными с межсоединениями.Устройство МЭМС 250 установлено на основании 215 с использованием материала 240 . В этой концепции поликремний нагреватель (или другой проводящий материал) , 225, размещен в кольцевом кольце по периферии площадки штампа (но внутри линий разметки). Если подложка является проводящей, нагревательное кольцо изолируется от основания изолятором 220 и изолируется от крышки 255 (если требуется) изолятором 230 . Верхнее паяльное кольцо , 235, предусмотрено в совмещении с кольцом нагревателя и образует уплотнение между металлом на крышке и металлическим слоем (не показан) на основании под припоем.Ток подается на резистивный нагревательный элемент , 225, от подложки через периферийные выводы. Таким образом, уплотнение припоя может быть выполнено путем локального нагрева рядом с местом припоя, что минимизирует тепловой поток в непосредственной близости от матрицы.

Другой способ упаковки в масштабе известного уровня техники показан на фиг. 3. Массив кристаллов MEMS 320 может быть освобожден от временной опоры в масштабе пластины. Часть большего массива кристалла MEMS показана на подложке , 330, .Матрица разделена широкими разметочными линиями 360 . Вся согласующая подложка, часть которой показана на фиг. 3, 310 могут быть прикреплены к подложке 330 посредством приложения давления и электрического поля (так называемое анодное соединение или соединение плавлением). Также можно использовать ковалентную или эвтектическую пайку. Полости , 340, , сформированные в подложке расширенного колпачка, обеспечивают пространство для устройств MEMS после соединения. Однако для того, чтобы процесс работал с высоким уровнем выхода, подходящие подложки должны быть очень плоскими для обеспечения плотного контакта повсюду, а система колпачка и основного материала должна поддаваться такому процессу.Кремниевые подложки обычно используются с силиконовыми крышками. После склеивания пластин кристалл можно разделить распилом без повреждения активных устройств MEMS.

В описанном здесь изобретении используется совершенно иной подход к герметизации упаковки, чем в предшествующем уровне техники. ИНЖИР. На фиг.4 a и b показано поперечное сечение крышки корпуса, которая может быть круглой или квадратной на виде сверху и аналогичной крышке традиционной полупроводниковой упаковки. Соответствующее основание показано под крышкой на фиг.4 a и примерно совмещен с крышкой. Колпачок и основание готовятся отдельно, но из одного и того же металлического материала или, если из другого материала, термический коэффициент расширения (TCE) должен быть точно подобран. Примером материала крышки и основания является стальной сплав Ковар. Также можно использовать нержавеющую сталь или другие формуемые, но тугоплавкие металлы. Колпачок формируется штамповкой или механической обработкой. Необязательный нож или режущая кромка (не показаны) могут непрерывно проходить по кромке колпачка и предназначены для улучшения деформируемости материала холодной сварки.

Основание, показанное на фиг. 4, может быть, например, металлической основой обычного полупроводникового типа, стеклом, керамической подложкой или самой пластиной МЭМС, имеющей электрическую изоляцию через подающую головку, при этом МЭМС-матрица соединена с подающей головкой посредством проволочного соединения. Если матрица прикреплена к отдельному основанию, что дает больше возможностей для внешних подключений, то крепежный материал может быть эпоксидным между кристаллом и основанием корпуса. МЭМС может быть выпущен до или после прикрепления кристалла к основанию корпуса.

Периферийная область основания может быть покрыта или покрыта герметизирующим слоем металлизации подложки, например, из сплава меди, золота или индия, который герметично прикреплен к основанию или выполнен в виде прокладки. Слой адгезионной металлизации может использоваться для усиления адгезии этого слоя к основе. На слое металлизации уплотнения подложки может быть сформирована структура уплотнения с выступом, более узкая, чем слой металлизации. Если желательны осевые входные / выходные соединения для электрических, оптических и других взаимодействий, то они могут быть сформированы во время или до металлизации подложки, которая впоследствии может быть выровнена для обеспечения равномерного уплотнения.

Колпачок, показанный на РИС. 4 также снабжен слоем металлизации, который будет соответствовать положению и форме слоя металлизации подложки. Слой металлизации крышки выполнен из любого материала, с помощью которого можно образовать холодный сварной шов со слоем металлизации подложки и дополнительной структурой отбойного уплотнения подложки. Колпачок может быть, например, металлическим, стеклянным или керамическим, расширяющимся до основания. В случае оптического МЭМС оптическое окно может быть подготовлено в рамке крышки.При необходимости в колпачок можно встроить геттер или установить на колпачок в отдельной камере.

Обращаясь к деталям на фиг. 4 a показано основание корпуса 405 с кристаллом MEMS 445 , прикрепленным к основанию с помощью связующего слоя 450 . Электрические проводные соединения 440 соединены между штампом 445 и электрическим питателем 425 . Электрические вводы , 425, изолированы от основания корпуса 405 изоляторами 420 в традиционном уровне техники.И крышка, и основание изготовлены с металлизацией 415 и состоят из адгезионного слоя хрома, за которым следует слой припаяемого металла, такого как медь. Слои , 415, могут быть нанесены обычным методом физического осаждения из паровой фазы (PVD). Последний верхний слой из материала 415 состоит из осажденного слоя выбранного материала холодной сварки, который может быть идентичен преформе или другой прокладке из материала холодной сварки 435 . Используются сплавы индия и индия, но другие материалы, такие как медь и золото, также могут использоваться при более высоких давлениях.Заготовка или другая прокладка , 435, , как показано, имеет круглое поперечное сечение, обеспечивающее очень высокую степень деформации и, следовательно, текучесть материала во время стадии соединения сжатием. Возможны другие профили поперечного сечения, где возможна еще большая степень потока материала. Также возможны конструкции, встроенные в крышку и основание упаковки, если конструкция предназначена для значительного увеличения потока металлических преформ.

Ссылаясь на фиг. 4 b колпачок упаковки показан в тесном и герметичном контакте с основанием упаковки с заготовкой для холодной сварки, деформированной в конструкцию с плоской шайбой в результате высокого давления со стороны соединительной головки.Пространство 455 теперь содержит устройство МЭМС, герметично изолированное от внешней атмосферы с атмосферой предварительного связывания, заключенной в полости 455 .

РИС. 5 показано в поперечном сечении устройство 540 МЭМС внутри колпачка 510 , склеенного холодной сваркой, и основания 520 , уплотненного сжатой преформой или другой прокладкой 530 . В случаях, когда предел текучести материала 530 для холодной сварки нежелательно низок, можно применять вспомогательный материал для поддержания усилия, такой как эпоксидная смола 550 , после герметизации холодной сваркой.Герметичность соединения холодной сваркой предотвращает нежелательный приток паров отверждения из материала , 550, от загрязнения МЭМС-устройства внутри упаковки.

Припои с более высокой температурой плавления (MP) в подшипниках (например, с Pb, Sn или Ag) также могут использоваться для металлизации уплотнения упаковки и преформ, что позволит уплотнению выдерживать более высокие температуры. На эти материалы также можно наносить гальваническое покрытие и, таким образом, наносить на устройства МЭМС в масштабе пластины с использованием тех же процессов, которые используются в технологии матриц фокальной плоскости.

В то время как для холодных сварных швов меди было предложено давление холодной сварки до 1,5 миллиона фунтов на кв. генерируются. Следовательно, в основании и крышке можно использовать нож или скользящие кромки для увеличения таких сил сдвига.

Алюминий, медь, золото и другие материалы обладают высокой деформируемостью, которая значительно ниже их давления при холодной сварке.Поэтому для металлизации основы и крышки можно использовать тонкие слои материалов с низким растягивающим напряжением, нанесенные на стыки сварных швов, в качестве вспомогательного средства для холодной сварки. Такие материалы интерфейса могут позволить использовать материалы алюминий / медь / золото на кремнии в масштабе пластины.

Применение колпачков к массивам устройств MEMS, которые были выпущены в масштабе пластины, желательно, поскольку отдельный кристалл может быть разделен путем разрезания между запечатанными устройствами. Это предотвращает нарушение механической целостности микроскопических механических частей активных устройств MEMS.В качестве примера герметизации пластины на фиг. 6 a показано поперечное сечение крышки корпуса 610 и основания 605 с матрицей 645 МЭМС, прикрепленной к основанию обычными средствами. Подложка 605 является частью расширенной подложки, содержащей множество устройств MEMS, которые были выпущены в масштабе пластины. Как часть последовательности изготовления устройств 645 MEMS, слой 630 был нанесен на подложку 605 с использованием, например, физического осаждения из паровой фазы (PVD).Этот слой состоит из двух отдельных слоев, нанесенных последовательно. Нижний слой представляет собой адгезионный слой, например, из хрома толщиной 500 ангстрем, за которым следует слой меди номинальной толщиной 1 микрон. Очень толстая конструкция в виде преформы 635 нанесена поверх слоя 630 и состоит из материала, пригодного для холодной сварки, такого как медь, золото или припой, содержащий индий. Структура 635 может иметь толщину от 10 до 50 мкм. Крышка упаковки 610 может быть изготовлена из двух частей.В этом случае первичная часть 680 штампуется для придания желаемой формы, затем изготавливается кольцевая кольцевая деталь 675 и припаивается к детали 680 , чтобы сформировать значительную входящую полость 665 в этой части крышки, которая будет принимать материал холодной сварки. Кроме того, к колпачковой части , 680, может быть добавлена структура 660 холодной сварки для улучшения поверхностного течения материала холодной сварки. Слой , 615, может быть нанесен на нижнюю поверхность узла крышки путем гальваники и может состоять из никелевого слоя толщиной около 50 миллионных долей с последующим нанесением покрытия из материала холодной сварки, используемого на основании корпуса.Например, толщина материала холодной сварки будет составлять от 2 до 4 микрон и состоит из меди, золота или припоя, содержащего индий. После прикрепления колпачка к основанию, как показано на фиг. 6 b материал холодной сварки выталкивается вверх во входящую полость 660 , причем избыток выдавливается сбоку, таким образом фиксируя колпачок на основании. Если предел текучести материала холодной сварки достаточно высок, крышка будет надежно прикреплена к основанию. Для материалов с низким пределом текучести методика, показанная на фиг.5 используется.

При одинарном уплотнении крышка и основание вводятся в камеру при комнатной температуре, где поддерживается вакуум, разреженный газ или другая среда, необходимая для конечной микропакеты. Камера, которая может быть частью сложной системы уплотнения, оборудована устройством для связывания с высоким усилием сжатия с головкой для соединения штампов. Выравнивание крышки по основанию может быть достигнуто с помощью ступени индексации X-Y для перемещения основания под крышкой. Затем между крышкой и основанием прилагается достаточное усилие, чтобы образовать холодный сварной шов между металлизацией крышки и основания и, таким образом, герметизировать устройство при комнатной температуре.Автоматизированная система может последовательно объединять массивы выпущенных устройств MEMS. Этот метод позволяет изготавливать массив крышек, которые будут регистрироваться в массиве устройств МЭМС, что исключает необходимость работы с отдельными крышками упаковки.

При герметизации в масштабе пластины устройства МЭМС могут быть разблокированы и электрически проверены на функциональность перед введением в камеру уплотнения или внутри отделения камеры уплотнения. Колпачки, такие как те, что описаны в параграфе 0057, подготавливаются либо как отдельные колпачки для устройств, либо в виде массива колпачков на уровне пластины, в котором отдельные колпачки сформированы, например, путем штамповки.Пластина и крышки вводятся в камеру уплотнения. Снизу пластина опирается на прочную пластину. Затем выполняется запечатывание колпачков к основанию, как описано в параграфе 0058. Колпачки могут быть прикреплены последовательно к отдельному штампу на подложке. Они могут удерживаться в зажиме с головкой и соединяться группами по частям или все сразу.

При скреплении компрессионным швом с помощью одиночной матрицы или пластин, как раскрыто в данном документе, процесс скрепления может быть облегчен и, таким образом, снижены необходимые давления посредством приложения электрических полей между конструкциями основания и крышки.Поля достаточной прочности вызывают миграцию металла между основным и верхним слоями металлизации.

С помощью соединений сжатия методом холодной сварки или в виде пластин, как описано в данном документе, механически прочный материал, такой как эпоксидная смола, может быть нанесен на внешнюю часть упаковки после ее герметизации и отверждения позже, чтобы обеспечить дополнительная прочность компрессионной связи при холодной сварке. Подобным образом механические опоры также могут быть добавлены после того, как упаковки были запечатаны.

Настоящее изобретение хорошо приспособлено для выполнения поставленных задач и достижения целей и преимуществ, упомянутых, а также других присущих ему преимуществ. Хотя настоящий вариант осуществления изобретения был дан с целью раскрытия, многочисленные изменения или изменения в деталях конструкции и этапах способа будут легко очевидны специалистам в данной области техники, и они охватываются сущностью и объемом изобретение.

Холодная сварка ультратонких золотых нанопроволок

Вступительное слово. J. Am. Welding Soc. 1 , 3 (1919).

Фрейтас Р. А. и Гилбрит У. П. (ред.) Продвинутая автоматизация космических полетов: материалы летнего исследования NASA / ASEE 1980 г. , приложение 4C.1. (НАСА, 1980).

Google Scholar

Фергюсон, Г. С., Чаудхури, М. К., Сигал, Г. Б. и Уайтсайдс, Г. М. Контактная адгезия тонких пленок золота на эластомерных основах: холодная сварка в условиях окружающей среды. Science 253 , 776–778 (1991).

CAS Статья Google Scholar

Ким К., Берроуз П. Э. и Форрест С. Р. Создание микрорельефа органических электронных устройств с помощью холодной сварки. Наука 288 , 831–833 (2000).

CAS Статья Google Scholar

Джин К., Суэнага К. и Иидзима С. Прокладка углеродных нанотрубок. Nature Nanotech. 3 , 17–21 (2008).

CAS Статья Google Scholar

Ван М., Ван Дж., Чен К. и Пэн Л. М. Изготовление и электрические и механические свойства соединений углеродных нанотрубок. Adv. Функц. Матер. 15 , 1825–1831 (2005).

CAS Статья Google Scholar

Хираяма, Х., Кавамото, Ю., Хаяси, Х., Такаянаги, К. Наноспалярная сварка углеродных нанотрубок. Заявл. Phys. Lett. 79 , 1169–1171 (2001).

CAS Статья Google Scholar

Madsen, D. N. et al. Пайка нанотрубок на микроэлектроды. Nano Lett. 3 , 47–49 (2003).

CAS Статья Google Scholar

Wu, Y.И Ян П. Плавление и сварка полупроводниковых нанопроволок в нанотрубках. Adv. Матер. 13 , 520–523 (2001).

CAS Статья Google Scholar

Донг, Л., Тао, X., Чжан, Л., Чжан, X. и Нельсон, Б. Дж. Нанороботическая точечная сварка: контролируемое осаждение металла с точностью до аттограммы из углеродных нанотрубок, заполненных медью. Nano Lett. 7 , 58–63 (2007).

CAS Статья Google Scholar

Мисра, А.И Дарайо, С. Острые наконечники из углеродных нанотрубок и паяльники из углеродных нанотрубок. Adv. Матер. 20 , 1–4 (2008).

Артикул Google Scholar

Родригес-Манзо, J. A. et al. Гетеропереходы между металлами и углеродными нанотрубками как конечные наноконтакты. Proc. Natl Acad. Sci. США 106 , 4591–4595 (2009).

Артикул Google Scholar

Сюй, С.и другие. Модификация в нанометровом масштабе и сварка кремниевых и металлических нанопроволок с помощью высокоинтенсивного электронного пучка. Малый 1 , 1221–1229 (2005).

CAS Статья Google Scholar

Tohmyoh, H., Imaizumi, T., Hayashi, H. & Saka, M. Сварка Pt нанопроволок с помощью джоулева нагрева. Scripta Mater. 57 , 953–956 (2007).

CAS Статья Google Scholar

van Huis, M.A. et al. Объединение низкотемпературных нанокристаллов посредством вращения и релаксации исследовано с помощью просвечивающей электронной микроскопии in situ . Nano Lett. 8 , 3959–3963 (2008).

CAS Статья Google Scholar

Кизука, Т., Ямада, К., Дегучи, С., Нарус, М. и Танака, Н. Электронная микроскопия высокого разрешения с временным разрешением и прямым соединением твердотельных наконечников золотых наконечников в атомном масштабе. Дж.Electron Microsc. 46 , 151–160 (1997).

CAS Статья Google Scholar

Tohmyoh, H. Управляющий параметр для явления плавления в наноконтактах за счет джоулева нагрева и его применение для соединения вместе двух тонких металлических проводов. J. Appl. Phys. 105 , 014907 (2009).

Артикул Google Scholar

Ким, С.Дж. И Джанг, Д. Дж. Лазерная нановая сварка наночастиц золота. Заявл. Phys. Lett. 86 , 033112 (2005).

Артикул Google Scholar

Москаленко А.В., Бербридж Д.Дж., Виу Г. и Гордеев С.Н. Сварка трехмерных нанообъектов снизу с помощью электронного луча. Нанотехнологии 18 , 025304 (2007).

Артикул Google Scholar

Пэн, Ю., Куллис Т. и Инксон Б. Наноструктура снизу вверх путем сварки отдельных металлических нанообъектов с использованием припоя наноразмеров. Nano Lett. 9 , 91–96 (2009).

CAS Статья Google Scholar

Гу, З., Е, Х., Смирнова, Д., Смолл, Д. и Грасиас, Д. Х. Оплавление и электрические характеристики наноразмерного припоя. Малый 2 , 225–229 (2006).

CAS Статья Google Scholar

Лю, W.И Либер, К. М. Наноэлектроника снизу вверх. Nature Mater. 6 , 841–850 (2007).

CAS Статья Google Scholar

Джи, К. и Сирсон, П. С. Синтез и характеристика нанопористых золотых нанопроволок. J. Phys. Chem. B 107 , 4494–4499 (2003).

CAS Статья Google Scholar

Ван, К., Hu, Y., Lieber, C.M. & Sun, S. Ультратонкие нанопроволоки Au и их транспортные свойства. J. Am. Chem. Soc. 130 , 8902–8903 (2008).

CAS Статья Google Scholar

Ховатсон, А. М., Лунд, П. Г. и Тодд, Дж. Д. Технические таблицы и данные 41, 2-е изд. (Чапман и Холл, 1991).

Google Scholar

Галл, К., Диао, Дж., Аграйт, Н. и Данн, М. Л. Прочность золотых нанопроволок. Нано. Lett. 4 , 2431–2436 (2004).

CAS Статья Google Scholar

Ву Б., Гейдельберг А. и Боланд Дж. Дж. Механические свойства сверхвысокопрочных золотых нанопроволок. Nature Mater. 4 , 525–529 (2005).

CAS Статья Google Scholar

Рамспергер, У., Uchihashi, T. & Nejoh, H. Изготовление и измерения поперечного электронного переноса золотых нанопроволок. Заявл. Phys. Lett. 78 , 85–87 (2001).

CAS Статья Google Scholar

Calleja, M., Tello, M., Anguita, J., Garcia, F. & Garcia, R. Изготовление золотых нанопроволок на изолирующих подложках с помощью индуцированного полем переноса массы. Заявл. Phys. Lett. 79 , 2471–2473 (2001).

CAS Статья Google Scholar

Сонг, Дж. Х., Ву, Й., Мессер, Б., Кинд, Х. и Ян, П. Формирование металлических нанопроволок с использованием Mo3Se3 ^— в качестве уменьшающих и жертвенных шаблонов. J. Am. Chem. Soc. 123 , 10397–10398 (2001).

CAS Статья Google Scholar

José-Yacaman, M. et al. Поверхностная диффузия и коалесценция мобильных наночастиц металлов. J. Phys. Chem. B 109 , 9703–9711 (2005).

Артикул Google Scholar

Rez, P. & Glaisher, R. W. Измерение энерговыделения в просвечивающей электронной микроскопии. Ультрамикроскопия 35 , 65–69 (1991).

Артикул Google Scholar

Кизука Т. Атомный процесс точечного контакта в золоте изучен с помощью просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения с временным разрешением. Phys. Rev. Lett. 81 , 4448–4451 (1998).

CAS Статья Google Scholar

Сандерс, Д. Э. и ДеПристо, А. Е. Прогнозируемые скорости диффузии на металлических поверхностях с ГЦК (001) для комбинаций адсорбат / подложка из Ni, Cu, Rh, Pd, Ag, Pt, Au. Surf. Sci. 260 , 116–128 (1992).

CAS Статья Google Scholar

Чо, К.С., Талапин, Д. В., Гашлер, В., Мюррей, К. Б. Создание нанопроволок и наноколец PbSe путем ориентированного прикрепления наночастиц. J. Am. Chem. Soc. 127 , 7140–7147 (2005).

CAS Статья Google Scholar

Чжун, З., Ван, Д., Цуй, Ю., Бократ, М. В. и Либер, К. М. Матрицы перекладин нанопроводов в качестве декодеров адресов для интегрированных наносистем. Наука 302 , 1377–1379 (2003).

CAS Статья Google Scholar

Ван, Д., Джин, С., Ву, Ю. и Либер, К. М. Крупномасштабная иерархическая организация массивов нанопроволок для интегрированных наносистем. Nano Lett. 3 , 1255–1259 (2003).

CAS Статья Google Scholar

Huo, F.

что это, виды, как с ней работать, отличия от клея

Что это такое?

Как работать с холодной сваркой

Чем холодная сварка отличается от клея

Виды холодной сварки

Рекомендуемые статьи

Холодная сварка для металла, для линолеума, для пластика

Из чего состоит холодная сварка

Холодная сварка – вариации и разновидности

Холодная сварка для металла

Бытовое применение холодной сварки по металлу

Холодная сварка для пластика

Холодная сварка для линолеума

Применение холодной сварки для металлоизделий

Как работать с холодным клеем

Очистка поверхностей

Холодная сварка POXIPOL металл 14 мл синий 10748

Описание холодной сварки POXIPOL металл 14 мл 10748

1. Способы доставки

2. Способы оплаты

виды, инструкция, советы от профессионалов, видео

Что такое холодная сварка и чем она отличается от других клеев

Виды

Область применения: универсальность или специализация

Достоинства

Недостатки

Как отремонтировать металлическую трубу холодной сваркой. Пошаговая инструкция

Советы профессионалов

Виды специальных способ сваривания — холодная сварка: технология, применение

Наука о холодной сварке: соединение металлов без нагрева

Наука о холодной сварке: как соединить металлы без нагрева

Что такое холодная сварка?

Как работает холодная сварка? Как можно соединять металлы без нагрева?

Для чего используется холодная сварка?

Как и почему космонавты сваривают в космосе?

Contact Arc Welding Services Ltd

Холодная сварка — обзор

12.1 Введение

Холодная сварка — полное руководство!

Четыре типа сварки

Как работает холодная сварка?

Недостатки холодной сварки

Преимущества холодной сварки

Холодная сварка в космосе?

Подробнее о сварке и других производственных процессах:

Холодная сварка 101: определение, руководство, часто задаваемые вопросы

Что такое холодная сварка?

Как работает холодная сварка?

Требования к условиям холодной сварки

Насколько прочна холодная сварка?

Холодная сварка: для чего она нужна?

Обычные металлы холодной сварки

Преимущества и недостатки холодной сварки

Преимущества

Недостатки

Что такое холодная сварка?

Заявка на патент США на УПАКОВКУ ГЕРМЕТИЧЕСКИХ МЭМС ХОЛОДНОЙ СВАРКИ И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ Патентная заявка (Заявка № 200

Холодная сварка ультратонких золотых нанопроволок

Добавить комментарий Отменить ответ