Холодная сварка

Сечение холодной сварки – до и после сварки

Холодная сварка или контактная сварка — это в твердом состоянии процесс сварки , при котором соединение происходит без плавления или нагрева на границе раздела двух свариваемых деталей. В отличие от сварки плавлением , жидкая в соединении отсутствует или расплавленная фаза.

Холодная сварка была впервые признана обычным явлением в материалах в 1940-х годах. Затем было обнаружено, что две чистые плоские поверхности из одинакового металла будут сильно сцепляться, если их соприкоснуться в вакууме (см. Силу Ван-дер-Ваальса ). Недавно ^{[ когда? ]} обнаружил микро- ^[1] и нано-холодная сварка ^[2] продемонстрировал потенциал в процессах нанопроизводства .

Причина такого неожиданного поведения заключается в том, что, когда все контактирующие атомы относятся к одному типу, атомы не могут «узнать», что они находятся в разных кусках меди. Когда есть другие атомы, в оксидах и смазках, а также в более сложных тонких поверхностных слоях загрязнений между ними, атомы «знают», когда они не находятся в одной и той же части.
- Ричард Фейнман , Фейнмановские лекции по физике , 12–5 Трение.

Область применения включает в себя проводку и электрические соединения (например, разъемы со смещением изоляции и соединения намоткой проводов ).

В космосе

Механические проблемы первых спутников иногда объяснялись холодной сваркой.

В 2009 году Европейское космическое агентство опубликовало рецензируемый документ, в котором подробно описывается, почему холодная сварка является важной проблемой, которую конструкторы космических кораблей должны тщательно учитывать. ^[3] В документе также приводится документально подтвержденный пример. ^[4] с 1991 года с космического корабля Галилео антенной с высоким коэффициентом усиления .

Одна из проблем заключается в том, что холодная сварка не исключает относительного движения между соединяемыми поверхностями. широко определенные понятия истирания , истирания , прилипания и прилипания Это позволяет в некоторых случаях перекрывать . Например, соединение может быть результатом как холодной (или «вакуумной») сварки, так и истирания (или истирания или удара). Таким образом, истирание и холодная сварка не исключают друг друга.

Наномасштаб

В отличие от процесса холодной сварки в макромасштабе, который обычно требует больших приложенных давлений, ученые обнаружили, что монокристаллические ультратонкие золотые нанопроволоки (диаметром менее 10 нм) можно сваривать друг с другом в течение нескольких секунд только с помощью механического контакта и при удивительно низком давлении. приложенное давление. ^[2] высокого разрешения Просвечивающая электронная микроскопия и измерения на месте показывают, что сварные швы почти идеальны, с той же ориентацией кристаллов, прочностью и электропроводностью, что и остальная часть нанопроволоки. Высокое качество сварных швов объясняется наноразмерами образцов, механизмами ориентированного прикрепления и быстрой поверхностной диффузией с механической поддержкой . Наноразмерные сварные швы также были продемонстрированы между золотом и серебром, а также серебром и серебром, что указывает на то, что это явление может быть широко применимо и, следовательно, предлагает атомистический взгляд на начальные этапы макроскопической холодной сварки как для объемных металлов, так и для тонких металлических пленок . ^[2]

См. также

Абатмент (стоматология) – Соединительный элемент в стоматологии.
Отжим концевых мер – система для получения точных длин путем штабелирования компонентов.
Межмолекулярная сила - сила притяжения или отталкивания между молекулами и соседними частицами.
Наноимпринтная литография - метод изготовления рисунков нанометрового масштаба с использованием специального штампа.
Оптическое контактное соединение – процесс, при котором две близко конформные поверхности удерживаются вместе межмолекулярными силами.
Точечная сварка - процесс, при котором контактирующие металлические поверхности соединяются под действием тепла в результате сопротивления электрическому току.
Трибология - наука и техника взаимодействующих поверхностей в относительном движении.
Вакуумная цементация - естественный процесс контактного соединения между объектами в жестком вакууме.

Ссылки

^ Фергюсон, Грегори С.; Чаудхури, Манодж К.; Сигал, Джордж Б.; Уайтсайдс, Джордж М. (1991). «Контактная адгезия тонких золотых пленок на эластомерных подложках: холодная сварка в условиях окружающей среды». Наука . 253 (5021): 776–778. дои : 10.1126/science.253.5021.776 . JSTOR 2879122 . ПМИД 17835496 . S2CID 10479300 .
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с Лу, Ян; Хуан, Цзянь Юй; Ван, Чао; Сунь, Шоухэн; Лу, Джун (2010). «Холодная сварка ультратонких золотых нанопроволок». Природные нанотехнологии . 5 (3): 218–224. дои : 10.1038/nnano.2010.4 . ПМИД 20154688 .
^ А. Мерсталлингер; М. Продажи; Э. Семерад; Б.Д. Данн (2009). Оценка холодной сварки между разъемными контактными поверхностями вследствие удара и истирания в вакууме (PDF) . Европейское космическое агентство. ISBN 978-92-9221-900-0 . ISSN 0379-4067 . ОСЛК 55971016 . ЭКА СТМ-279 . Проверено 24 февраля 2013 г.
^ Джонсон, Майкл Р. (1994). «Аномалия развертывания антенны Галилео с высоким коэффициентом усиления» (PDF) . НАСА. Исследовательский центр Льюиса, 28-й симпозиум по аэрокосмическим механизмам . Лаборатория реактивного движения НАСА. hdl : 2014/32404 . Архивировано из оригинала (PDF) 8 февраля 2018 года . Проверено 1 декабря 2016 г.

Дальнейшее чтение

Синха, К.; Фарли, Д.; Канерт, Т.; Соларес, SD; Дасгупта, А.; Каерс, JFJ; Чжао, XJ (2014). «Влияние параметров изготовления на прочность соединения клеевых межсоединений флип-чипа». Журнал адгезионной науки и техники . 28 (12): 1167–1191. дои : 10.1080/01694243.2014.891349 . S2CID 136894947 .
Калпакджян, Серопа (2005). Промышленная инженерия и технологии (5-е изд.). Прентис Холл. п. 981. ИСБН 978-0-13-148965-3 .

Внешние ссылки

Работы, связанные с усовершенствованной автоматизацией космических миссий / Приложение 4C, в Wikisource
{База данных Coldweld. Архивировано 26 января 2023 г. в Wayback Machine. | https://coldweld.aac-research.at/}}

[1] Фергюсон, Грегори С.; Чаудхури, Манодж К.; Сигал, Джордж Б.; Уайтсайдс, Джордж М. (1991). «Контактная адгезия тонких золотых пленок на эластомерных подложках: холодная сварка в условиях окружающей среды». Наука . 253 (5021): 776–778. дои : 10.1126/science.253.5021.776 . JSTOR 2879122 . ПМИД 17835496 . S2CID 10479300 .

[gold-nanowires-2] Перейти обратно: ^а ^б ^с Лу, Ян; Хуан, Цзянь Юй; Ван, Чао; Сунь, Шоухэн; Лу, Джун (2010). «Холодная сварка ультратонких золотых нанопроволок». Природные нанотехнологии . 5 (3): 218–224. дои : 10.1038/nnano.2010.4 . ПМИД 20154688 .

[esa2009-3] А. Мерсталлингер; М. Продажи; Э. Семерад; Б.Д. Данн (2009). Оценка холодной сварки между разъемными контактными поверхностями вследствие удара и истирания в вакууме (PDF) . Европейское космическое агентство. ISBN 978-92-9221-900-0 . ISSN 0379-4067 . ОСЛК 55971016 . ЭКА СТМ-279 . Проверено 24 февраля 2013 г.

[4] Джонсон, Майкл Р. (1994). «Аномалия развертывания антенны Галилео с высоким коэффициентом усиления» (PDF) . НАСА. Исследовательский центр Льюиса, 28-й симпозиум по аэрокосмическим механизмам . Лаборатория реактивного движения НАСА. hdl : 2014/32404 . Архивировано из оригинала (PDF) 8 февраля 2018 года . Проверено 1 декабря 2016 г.

[1]

[2]

[3]

[4]