冷焊粘接冷焊粘接的應(yīng)用

現(xiàn)隨著冷焊應(yīng)用的成熟，高分子復(fù)合材料類冷焊粘接應(yīng)用較為穩(wěn)定廣泛，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(shí)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)備部件的使用要求，從而在最低成本的投入下有效保證生產(chǎn)。

“冷焊”粘接是一項(xiàng)古老而又實(shí)用的新技術(shù)，它的發(fā)展經(jīng)歷了較長(zhǎng)的歷史。最早人們以天然產(chǎn)物(骨膠、松香、淀粉等)作為粘合材料，如用粘米粘城墻磚，用骨膠粘合弓等。在中國(guó)的一些古代書(shū)籍，如《齊民要術(shù)》等著作中，就有關(guān)于制造和使用粘合劑的記載。在長(zhǎng)期使用天然膠粘劑時(shí)期，粘接技術(shù)未能得到顯著發(fā)展，膠粘劑在人類生活中并未占有重要地位。本世紀(jì)30年代，出現(xiàn)了以高分子為基材的合成膠粘劑，粘接用于受力構(gòu)件的連接，應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)部門，如航空工業(yè)等。從此，“冷焊”粘接技術(shù)得到了迅速發(fā)展。

與焊接、熱噴涂等技術(shù)不同，因?yàn)樗ǔＴ诔叵率┕?，不需專門設(shè)備和能源，因此被稱為“冷焊”技術(shù)(Cold’Welding)。

冷焊機(jī)可分為堆焊型冷焊機(jī)、貼薄片修復(fù)型的冷焊機(jī)、焊接銅鋁線冷焊機(jī)。其中前兩者用于修復(fù)金屬、鑄件表面的磨損、劃傷、氣孔、砂眼等細(xì)小缺陷；后者用于焊接銅線、鋁線等有色金屬線材，如電動(dòng)機(jī)漆包線的焊接等。

冷焊堆焊型

利用充電電容，以10^-3~10^-1秒的周期，10^-6~10^-5秒的超短時(shí)間放電。電極材料與模具接觸部位會(huì)被加熱到8000~10000℃，等離子化狀態(tài)的熔融金屬以冶金的方式過(guò)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(kuò)散，熔滲，形成了擴(kuò)散層，得到了高強(qiáng)度的結(jié)合。實(shí)現(xiàn)冷焊（熱輸入低）的原理是放電時(shí)間（Pt）與下一次放電間隔時(shí)間（It）相比極短，機(jī)器有足夠的相對(duì)停止時(shí)間，熱量會(huì)通過(guò)模具基本體擴(kuò)散到外界，因此模具的被加工部位不會(huì)有熱量的聚集。雖然模具的升溫幾乎停留在室溫，可是由于瞬時(shí)熔化的原因，電極尖端的溫度可以到達(dá)10000℃左右。焊條瞬間產(chǎn)生金屬熔融，過(guò)渡到母材金屬的接觸部位，同時(shí)由于等離子電弧的高溫作用，表層深處開(kāi)成像生了根一樣的強(qiáng)固的擴(kuò)散層，呈現(xiàn)出高結(jié)合性，不會(huì)脫落。

堆焊型冷焊機(jī)用于鐵、鋼、鋁、銅等鑄造件裂紋、沙眼、凹坑、氣孔、磨損、缺口、劃傷等金屬表面缺陷的修補(bǔ)。冷焊機(jī)補(bǔ)焊后工件不產(chǎn)生熱裂紋、不變形、無(wú)色差、沒(méi)有硬點(diǎn)、熔接強(qiáng)度高，可進(jìn)行機(jī)加工。金屬修補(bǔ)冷焊機(jī)常用于曲軸磨損、塑膠模具磨損、軋輥腐蝕洞眼、氣孔沙眼等修復(fù)領(lǐng)域。

冷焊貼薄片式

貼片式冷焊機(jī)業(yè)內(nèi)叫工模具修補(bǔ)機(jī)。采用電阻焊原理修復(fù)模具等設(shè)備表面的磨損等缺陷。常用于工模具使用過(guò)程中產(chǎn)生的局部磨損、模具裂紋、模具生產(chǎn)過(guò)程中的切削過(guò)度、尺寸超差、棱角損傷、氬焊不足等加工缺陷。它可以將不銹鋼等薄焊片（0.05-0.20mm）粘貼到工件表面，每次粘貼厚度最大等同與焊片厚度。該機(jī)器也可以將焊粉（或加工廢削），填充到缺陷處（如氣孔沙眼），經(jīng)放電后修復(fù)。該冷焊機(jī)修復(fù)工件時(shí)整體上發(fā)熱很小，因此可以避免傳統(tǒng)焊接的變形、裂紋、變色等缺點(diǎn)，特別適合修補(bǔ)精細(xì)工件和不能進(jìn)行高溫補(bǔ)焊修復(fù)的工件。

冷焊銅鋁線

銅線冷焊機(jī)、鋁線冷焊機(jī)又叫冷接機(jī)，冷壓焊機(jī)，冷焊鉗等名稱。是焊接銅線、鋁線的設(shè)備?？煞譃槭帚Q式、長(zhǎng)柄式、臺(tái)式、液壓型冷焊機(jī)等。焊接的有色金屬線規(guī)從0.08到25MM之間。

該冷焊機(jī)是靠壓力來(lái)焊接有色金屬，不需要用電 、用氣 、無(wú)需加熱 、也不需用填料和焊劑，焊接起來(lái)的電線結(jié)實(shí)牢固，常用于發(fā)動(dòng)機(jī)漆包線的焊接。

冷焊納米線

超細(xì)金屬納米線之間的焊接是由美國(guó)萊斯大學(xué)的Lu等人在Nature Nanotechnology《自然 納米》上首次報(bào)道 。研究者原位觀察到了金、銀納米線的奇特的冷焊行為：當(dāng)兩根直徑小于 10 nm的單晶金納米線接觸時(shí)，即使外界不施加熱和壓力，它們也能自發(fā)地融合起來(lái)，形成無(wú)缺陷的完美單晶納米線。原位電學(xué)性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)表明焊接處有著良好的導(dǎo)電性能，原位力學(xué)拉伸測(cè)量實(shí)驗(yàn)表明焊接處有著和完美納米線一樣的斷裂強(qiáng)度。 這一現(xiàn)象可能是在納米尺度下，晶格定向接觸和表面原子快速擴(kuò)散的共同作用導(dǎo)致的 。另外，冷焊現(xiàn)象也廣泛存在于金納米線和銀納米線甚至其他貴金屬超細(xì)納米線（特征尺寸小于10納米）的焊接中。

冷焊磨損一般在中等偏低的切削速度下比較嚴(yán)重。研究表明：脆性金屬比塑性金屬的抗冷焊能力強(qiáng)；相同的金屬或晶格類型、晶格間距、電子密度、電化學(xué)性質(zhì)相近的金屬冷焊傾向?。唤饘倩衔锉葐蜗喙倘垠w冷焊傾向小；化學(xué)元素周期表中B族元素比鐵的冷焊傾向小。

在高速鋼刀具的正常工作速度和硬質(zhì)合金刀具偏低的工作速度下，正能滿足產(chǎn)生冷焊的條件，故此時(shí)冷焊磨損所占的比重較大。提高切削速度后，硬質(zhì)合金刀具冷焊磨損減輕。 2100433B

切削時(shí)，切屑、工件與前、后刀面之間，存在很大的壓力和強(qiáng)烈的摩擦，因而它們之間會(huì)發(fā)生冷焊。由于摩擦面之間有相對(duì)的運(yùn)動(dòng)，冷焊結(jié)將產(chǎn)生破裂被一方帶走，從而造成冷焊磨損。

一般來(lái)說(shuō)，工件材料或切屑的硬度較刀具材料的硬度低，冷焊結(jié)的破裂往往發(fā)生在工件或切屑這方。但由于交變能力、接觸疲勞、熱應(yīng)力以及刀具表層結(jié)構(gòu)缺陷等原因，冷焊結(jié)的破裂也可能發(fā)生在刀具這一方，刀具材料的顆粒被切屑或工件帶走，從而造成刀具磨損。