脉冲激光焊接对于模具行业的应用

使用脉冲激光焊接进行模具修复的3个优势

钨极惰性气体保护（TIG）焊已成为在随后的手工精加工或CNC加工完成修补之前堆积磨损或损坏的模具表面的传统方法。但是，脉冲激光焊接技术已在德国流行了数十年，在美国已被接受作为模具修复（以及其他焊接应用）的一种选择。

这些焊机以5到10毫秒的脉冲发射激光束，该激光束熔化沉积的基础工件金属和填充焊丝，然后在下一个脉冲之前重新固化焊接熔池。与连续TIG和其他焊接操作相比，它具有较高的峰值功率，但输入到母材中的热量很少。实际上，据说大多数工件在焊接后立即冷却。

虽然脉冲激光焊接操作本身目前不如TIG焊接快，但脉冲激光焊接具有三个优点：

1.脉冲激光焊接缩短了整体维修时间。

在TIG焊接大型模具组件之前，必须缓慢加热。焊接后，冷却也必须逐渐进行。这对于防止母材开裂是必要的。但是， 加热和冷却可能要花费数小时，从而延迟了完成维修所需的手动弯曲或CNC加工工作。由于热量输入少，因此在脉冲激光焊接设备中不需要控制工件的加热和冷却。另外，当在焊接过程中保持模具安装时，不必切断压力机的电源（这对于大型模具是很常见的）。那是因为脉冲激光焊接机不需要像TIG焊接那样将地线连接到模具上。激光焊接工艺还可提供精确的焊接细节和区域，而不会意外碰到相邻的特征或表面。激光焊接可以使用直径为0.003英寸的细焊丝完成，从而减少了之后的加工时间。

2.脉冲激光焊接醉大程度地降低了工件的硬度降低。

与脉冲激光焊接相比，TIG焊接可产生更深的热影响区（HAZ）。热影响区是熔化的金属和其下方未受影响的贱金属之间的部分，会发生不利的冶金变化，使晶粒组织生长并使金属软化。对于TIG焊接，热影响区可以深达0.15英寸，而脉冲激光焊接的典型范围是0.008至0.012英寸。TIG焊接的热影响区越大，意味着该区域内金属硬度的降低程度越大。对于TIG焊接，与使用脉冲激光焊接的2到4点相比，热影响区中的材料被软化15到22 HRc点。当对模制部件造成损害时，会缩短其使用寿命。结果，对于通过TIG焊接修复的模块，可能需要随后的热处理操作。

3.脉冲激光焊接可提供更多可重复的结果。

手动TIG焊接比脉冲激光焊接有更多的技术。取决于TIG焊工的技能水平，焊缝路径可以包括峰和谷。相反，脉冲激光焊接使用户可以在精确的位置开始和停止操作，同时沉积更一致的焊缝高度。脉冲激光焊接机（例如通常用于模具修复的Alpha Laser的移动式Alflak和ALM装置）具有带十字准线的显微镜，使操作员能够精确定位激光束。此外，对于每个作业，仅需调整四个参数-电压，频率，脉冲时间和光斑尺寸（激光束直径）。

这些单元可以手动，半自动或完全CNC模式操作，尽管完全CNC模式通常用于生产工作，而不是模具维修。在半自动模式下，操作员可以在激光操作期间锁定任何或所有轴，以设定速度旋转，直线焊接或轻松跟随复杂的角度。脉冲激光焊接机也可以焊接小至0.004英寸的点，而微型TIG装置为0.04英寸。