冷焊技術(shù)是一門新型發(fā)展起來并得到廣泛應(yīng)用的技術(shù)，在很多傳統(tǒng)焊接技術(shù)無法滿足的情況下扮演著重要的作用。冷焊是應(yīng)用機械力、分子力或電力使得焊材擴散到器具表面的一種工藝，常用于修復(fù)超差，涂層。在物理學(xué)中納米尺寸下必須考慮的一種負(fù)效應(yīng)。
冷焊機的原理是利用充電電容，以10-3~10-1秒的周期，10-6~10-5的超短時間放電。電極材料與模具接觸部位會被加熱到8000~10000攝氏度，等離子化狀態(tài)的熔融金屬以冶金的方式過渡到工件的表面。由于與母材之間產(chǎn)生了合金化作用，向工件內(nèi)部擴散，熔滲，形成了擴散層，得到了高強度的結(jié)合。
實現(xiàn)冷焊的原理是放電時間與下一次放電間隔時間相比較短，機器有足夠的相對停止時間，熱量會通過模具基本體擴散到外界，因此模具的被加工部位不會有熱量聚集。雖然模具的升溫幾乎停留在室溫，可是由于瞬時融化的原因，電極尖端的溫度可以到達(dá)10000攝氏度左右。焊條瞬間產(chǎn)生金屬熔融，過渡到母材金屬的接觸部位，同時由于等離子電弧的高溫作用，表層深處開成像生了根一樣的強固的擴散層，呈現(xiàn)出高結(jié)合性，不會脫落。
由于冷焊區(qū)別于傳統(tǒng)意義的焊接，冷焊劑的硬度、粘附力和強度特別高，幾乎沒有收縮率，能可靠的防止許多化學(xué)作用、物理應(yīng)力和機械應(yīng)力等，人們又稱其為“液體金屬”。采用合理的工藝，選擇適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)粘合材料將同種材料或異種材料連接在一起，實現(xiàn)連接、密封、固持、功能涂層，是冷焊當(dāng)前的主要應(yīng)用之一。
冷焊可以用來對一切金屬以及幾乎所有的其他各種原材料進行相互連接、固定焊接和密封，硬化后和金屬一樣能銼、刨、磨、銑、拋光、車、噴丸等，能用各種刀具進行加工。對于修復(fù)舊設(shè)備，減少制造過程的廢次品，具有重要意義。
再者某些材料的連接用一般的焊接法時，由于焊接時溫度高，不僅有損材料的強度，而且還容易變形，特別對薄型材料就更成問題。但這些問題對冷焊來說是不存在的，因為冷焊是在常溫下進行，同時接頭的應(yīng)力能比較均勻地分布在全部膠面上，從而改善了金屬由于焊、鉚、螺栓連接所引起的上述部分問題，提高了疲勞壽命。
現(xiàn)在隨著冷焊技術(shù)應(yīng)用的成熟，高分子復(fù)合材料類冷焊應(yīng)用較為穩(wěn)定廣泛，其中較具權(quán)威的有美國美嘉華高分子復(fù)合材料冷焊技術(shù)。其可以很好避免熱應(yīng)力變形，同時材料良好的附著抗壓、抗腐蝕等綜合性能，可以最大限度地滿足各種設(shè)備部件的使用，從而在最低成本的投入下有效保證生產(chǎn)。
冷焊技術(shù)最常用的一個方面，便是焊接鑄鐵件。在焊接工藝中，直接用碳鋼焊條補焊鑄鐵件，其困難有三：一是母體金屬碳質(zhì)向焊縫擴散，在迅速冷卻中成為白口鐵或高碳鋼；二是由于在冷卻后母材與焊縫間殘存巨大內(nèi)應(yīng)力。因此，若不采取特殊工藝措施，施焊中或焊后會隨即開裂。即使僥幸成功，也難于作用下一步的切削加工。用冷焊技術(shù)便可解決上述問題。焊后工件焊縫強度高于母材，可切削加工。
焊前首先要清理工件，去除油污，查明裂紋和破損形態(tài)。為此可用氣焊槍或噴燈加熱，再用鋼絲刷清理，細(xì)微裂紋須用四氯化碳洗凈后細(xì)心檢查。在裂紋端頭開孔止裂，再沿裂紋開孔。
清理做好后，需要焊熔敷打底層。首先在焊槽坡口兩側(cè)分別熔敷第一層，這一層應(yīng)薄而均勻，完全覆蓋坡口，使以后各層不再接觸母體金屬。為此，選用盡可能小的電流：交流60~80安，直流略小一點，焊條直徑2.5毫米。小于5毫米的薄件，用1.6毫米焊條。為了防止產(chǎn)生熱應(yīng)力，要掌握“繼續(xù)、分散、低溫起焊”的原則。每段以15~25毫米為宜，每次起焊溫度要低于60度，并及時撞擊。
清理渣、瘤之后，在打底層上面堆焊第二、三、四層。方法也如打底層一樣，但應(yīng)注意勿再觸及母體金屬。兩側(cè)坡口填充到只剩下3~4毫米縫隙，即可蓋面合縫。
整個焊縫由打底、充填、蓋面三種層次組成，各起不同作用。打底層直接與母體金屬接觸，大量的碳素擴散到這一層，使得本來為低碳鋼的焊條材料變成高碳鋼，冷卻后形成以網(wǎng)狀滲碳體為主、夾有馬氏體、屈氏體和殘余奧氏體的結(jié)構(gòu)，在與母體金屬之間的界面上，還會出現(xiàn)一層0.07~0.34毫米的白口鐵。
這并非是一個理想的結(jié)構(gòu)，但它在母體金屬與焊縫之間形成一堵“墻”，有效地阻擋住碳素再向其后各層擴散，而且，這一層又很薄，他減少了母材成分在焊縫中的融合比，這正是獲得成功的關(guān)鍵點。
填充層除作為焊料之外，另一個重要作用是對底層作多次反復(fù)的退火。金相分析表明：第一層熔敷打底所產(chǎn)生的界面白口鐵，在其后作了第二層充填時，已縮減為0.2毫米以下，呈不連續(xù)薄片填第三層之后，白口鐵進一步縮減到0.0毫米以下，原先白口鐵界面只殘存極少量不連續(xù)薄片，其余均以轉(zhuǎn)化為網(wǎng)狀滲碳體+馬氏體+殘余奧氏體；第三、四層均為低碳鋼正火組織：鐵素體+索氏體，母材過熱區(qū)則是片狀石墨+回火屈氏體或回火索氏體。
蓋面層的作用是最后的封閉裂縫，它也起著對以前各層焊料的退火作用。由于離母材金屬已遠(yuǎn)，焊料成分完全不受母體干擾，保持了應(yīng)有的強度和塑性。此時，所有各層已經(jīng)多次退火，殘余白口鐵幾乎全部轉(zhuǎn)化，對切削加工已無影響。
為了防止熱應(yīng)力的破壞作用，采取了相應(yīng)措施：焊前開透孔，開通槽底使兩邊金屬完全分離，這樣在施焊過程的大多數(shù)時間里，母體金屬可自由漲縮，不致產(chǎn)生過高應(yīng)力；后期蓋面時的熱應(yīng)力主要有塑性蓋面層承受，其次，施焊中的氣體、熔渣極易排出，再加上分段、斷續(xù)、低溫起焊、錘擊等常規(guī)措施，均可使熱應(yīng)力的破壞作用減到最低限度。
經(jīng)實踐證明，此工藝方法在實際生產(chǎn)中成功率達(dá)85%以上，經(jīng)實驗，證明焊縫強度超過母材，可以切削加工。“結(jié)422”普通焊條比焊鑄鐵專用高鎳焊條便宜許多，全部作業(yè)過程又不需特殊裝備，因此采用此工藝方法，焊補鑄件具有很高的經(jīng)濟效益。
冷焊技術(shù)在艦船應(yīng)急搶修中的應(yīng)用也非常廣泛，主要表現(xiàn)在船體應(yīng)急修補和關(guān)鍵設(shè)備修理兩方面。
1）船體應(yīng)急修補。
現(xiàn)代船舶制造早已突破了傳統(tǒng)的鉚釘、螺絲、焊接等固定方式，而采用不同材質(zhì)如鋁材、生鐵及輕型合成材料的粘合組裝技術(shù)。由于船舶航行于江、河、海等特殊環(huán)境，氣候復(fù)雜多變，因此存在大量的臨時性修理工程，如船體粘接修補、零件的結(jié)構(gòu)粘接和修復(fù)等施工。
（1）水下?lián)屝蕖４笮退媾炌嵨淮?、攜帶儀器設(shè)備等比較多，同時擔(dān)負(fù)著重要的戰(zhàn)備訓(xùn)練任務(wù)，航行的水域環(huán)境比較復(fù)雜，遇到的臨時搶修任務(wù)也很多。某艦在航行過程中船體水下部位破裂7個孔洞，直徑均在10mm左右，嚴(yán)重影響艦艇航行和主機等設(shè)備安全。
搶修人員采用冷焊技術(shù)進行修補，根據(jù)船體結(jié)構(gòu)和破損部位決定使用加強型MM-UM聚合金屬粘結(jié)材料附加玻璃纖維布的方法進行局部除銹的表面處理，最后進行水下修復(fù)。值得一提的是，該材料具有水中直接施工的特點，，且粘結(jié)穩(wěn)定、牢固，經(jīng)過6個月以上的航行檢驗，修補部位完好無損。
（2）甲板修理。船用甲板敷層種類比較多，對其修補應(yīng)該重點考慮被修基體的材質(zhì)。甲板敷層修理時要對被敷層鋼板進行表面處理，除油、漆、銹等雜質(zhì)，并保持干燥。將選定的修補材料進行調(diào)制等預(yù)處理，均勻涂覆在甲板表面，并刮平光表面，常溫固化即可，緊急時可進行加溫固化。某艇經(jīng)過甲板表面處理修復(fù)后，修復(fù)處性能和正常甲板相近，使用2年以上未出現(xiàn)問題。
2）關(guān)鍵設(shè)備修理
艦船主機、油柜等關(guān)鍵設(shè)備的正常運行關(guān)系到整艦的安全航行，對于這些設(shè)備損壞和故障應(yīng)該及時修復(fù)，并保持可靠運行。
（1）油柜修理。艦船油柜焊縫及油艙底部的高壓油管接頭焊縫處比較容易泄露，而一旦發(fā)生泄露將直接影響油艙中儲油品質(zhì)的變化。由于震動的緣故，這些部位即使是正常焊接也容易再次開裂損壞，考慮這一情況，采用高彈金屬——橡膠混合修補劑進行修復(fù)，不僅有效堵漏，而且抗震動，經(jīng)過實船航行驗證，效果良好。
（2）柴油機修復(fù)。船用柴油機由于長期處于環(huán)境惡劣的工作環(huán)境之中，振動和疲勞嚴(yán)重，缸體外殼往往出現(xiàn)裂紋損傷。某船柴油機缸體出現(xiàn)長達(dá)2m以上的裂紋，寬度1mm，滲油嚴(yán)重，如不采取措施裂紋講繼續(xù)擴大，嚴(yán)重影響柴油機正常運轉(zhuǎn)。經(jīng)過現(xiàn)場勘查、論證，采用特制MM-OL鋼陶瓷帶油修復(fù)技術(shù)，對缸體表面直接進行修補，快速完成了搶修任務(wù)，被修船迅速投入正常航行。
