激光沉積焊接技術(shù)作者：MM《現(xiàn)代塑料》沉積焊接是與許多傳統(tǒng)的模具修復(fù)方法不同的另一種重要的方法。它早已立足歐洲，現(xiàn)在又開始為其他地區(qū)的模具工廠所接受。激光沉積焊接技術(shù)開始在模具修改和修復(fù)領(lǐng)域找到其用武之地。典型的用途是用于采用冷加工鋼制造的注塑模具的修復(fù)，這種模具由于加工玻璃纖維增強的材料而導(dǎo)致嚴(yán)重磨損。磨損區(qū)域可以用激光沉積焊接來填充裂紋，所用焊絲的直徑為0.4mm。修復(fù)之后，模具和插件的使用壽命至少與全新的部件相當(dāng)。焊接沉積物的高度大約為0.5mm，硬度為洛氏硬度52度。硬度達(dá)到洛氏硬度 60度也是可能的。例如，一個成功的用戶便是 TechGroup公司，他們目前正采用激光沉積焊接法來修復(fù)模具。GrandRapids工廠有58名雇員，使用30臺28250t的注塑機，專門從事醫(yī)療器械的生產(chǎn)。這些器械包括用于開胸心臟手術(shù)、微創(chuàng)手術(shù)和兒科手術(shù)，器械通常都是小型、精密、不耐用的產(chǎn)品。整個車間是在 100,000級清潔廠房的條件下進(jìn)行操作的。該工廠包括一個工具車間，有 4名全職的模具制作工。因為是生產(chǎn)醫(yī)療器械的，制造模具所用的工具合金鋼必須完全不含鈹。采用激光沉積焊接技術(shù)的好處是這種工藝除了適用于不銹鋼、標(biāo)準(zhǔn)工具鋼和鋁之外，也適用于無鈹合金鋼。據(jù)DavidGuth-rie說，TechGroup公司的模具工8090%工作量都是做小的零部件，比如滑塊上的塞子和模心銷釘。以前，該公司的 .激光焊接工作都是外包給別的公司干，但是為了節(jié)省時間和成本，也為了減少麻煩，現(xiàn)在公司把設(shè)備買回來了。根據(jù)該公司的報告，他們自己有了設(shè)備之后，以前需要好幾天才能完成的模具工程修改和修復(fù)工作，現(xiàn)在幾個小時內(nèi)就可完成了。一個模具零件在進(jìn)行焊接修復(fù)之后，要返回工具車間進(jìn)行最后的機加工，然后再裝回到的模具上去。一般只有損壞的零件才需要從模具上拆下來進(jìn)行修復(fù)， 因此模具仍可留在注塑機上。激光束和焊絲TechGroup所使用的由Rofin-Sinar公司制造的StarWeld焊接機是一臺使用絲狀填充材料的激光沉積焊機。它采用在 I類激光殼體里產(chǎn)生的脈沖 Nd:YAG焊接激光，帶電動x-y-z工作臺和立體顯微鏡。模具的缺陷用激光束和絲狀填充材料來填補。焊絲是自動導(dǎo)入的，以便激光束使焊絲和工件的表面同時熔化。所需沉積物的總高度是通過多層焊接的方法來達(dá)到的。焊接完畢，模具部件再加工成最終尺寸。加Mti全抵邊蚪橡-畀小0.2-03mm 0八-12nr0.5-5mm!帖煜大盒咸80壘右’Ft耳處1肚成它程忍卓匚蘋去供100微米，所以可以得到與氬弧焊或者微等離子體焊接相比較，本方法的優(yōu)點是加熱和冷卻速度快，并且熔化區(qū)域小。基材所受到的熱效應(yīng)極小，從而大大減少了變形、弱化和產(chǎn)生裂縫的危險。此外，通過生成細(xì)顆粒的結(jié)構(gòu)或者使用具有不同合金特性的填充材料，可以獲得特性更好的沉積層。因為焊絲的直徑可以細(xì)至100微米，所以可以得到這項工作一般用鎢極惰性氣體保護焊或者微等離子體焊接方法進(jìn)行焊接。另外，對于模具修理來說，在需要低的內(nèi)聚力時，適于采用粉狀電阻粘結(jié)料。市場上相對較新技術(shù)是采用高功率 （24kW）C02和YAG激光的直接金屬沉積焊（DMD）。用激光進(jìn)行沉積焊與其它三種方法相比較具有一些優(yōu)點。激光束可以聚焦得非常細(xì)，因此對工件和填充金屬（焊絲）的加熱區(qū)域非常精確。工件的加熱程度可以減少，其結(jié)果是變形較小。機加工的工作量減少至最小。此外，硬度可以達(dá)到洛氏硬度60度，不過這還取決于基材的種類。激光硬件StarWeld激光焊接機有兩個大的滑動門， 門洞為800mm。重達(dá)350kg、體積125L的工件可以用叉車從前面或者用吊車從上面放到機器里。滑動門和側(cè)蓋板都可以取下來，以便可以把更大的工件放進(jìn)機器里去。“StarWeld激光焊接機可用于點焊和縫焊高合金鋼、銅、金、銀、鉑和鈦的各種組合合金。其輸出功率在20500W之間操作者可以用手動的方法喂焊絲，并通過在符合人體工程學(xué)的位置設(shè)置的袖孔來操作操縱桿。工件的位置在一個 x-y工作臺上進(jìn)行調(diào)整。工件借助于立體顯微鏡和操縱桿進(jìn)行精確定位。操縱桿是比例控制的（操縱桿運動的程度決定著軸的速度）。當(dāng)操縱桿轉(zhuǎn)動時， z-軸就橫向運動。當(dāng)顯微鏡里的圖像最清晰時，焊接區(qū)域就到達(dá)正確位置了。所設(shè)定的激光參數(shù)被輸入到立體顯微鏡里。利用操縱桿可以呼出多達(dá)50組預(yù)先編程和記錄的參數(shù)操作者可以在眼睛不離開顯微鏡、手不離開工件護欄的情況下，隨時檢查和修改這些參數(shù)。激光裝置的所有功能，例如激光脈沖、快門控制、功率單元控制、溫度控制、聚焦、保安電路、數(shù)據(jù)記錄的儲存以及常規(guī)診斷和測試等，都是由高性能微處理器完成的。機器上裝有一個薄膜鍵盤，用于輸入各種數(shù)據(jù)。電容器箱的電壓值、脈沖頻率、脈沖寬度、脈沖能量、每厘米的脈沖能量(與焊接有關(guān)的表面能量)、脈沖形狀、文本信息、以及其他數(shù)據(jù)都可以在屏幕上顯示出來。激光束的光源是Nd:YAG激光，其平均功率為100W。根據(jù)材質(zhì)不同，沉積焊接所需的脈沖時間在2至10毫秒之間。脈沖功率達(dá)500W，工件表面的最大脈沖密度可以達(dá)到幾十毫瓦/cm。這對于快速加工工作，甚至在使用比較粗的焊絲的情況下，也是足夠的了。機器出廠時帶有一個完整的水/空氣冷卻系統(tǒng)和一個焊接煙塵過濾器?？梢栽趦筛S上都裝一個受到專利保護的光學(xué)系統(tǒng)，這樣就可以在豎壁上和下口內(nèi)進(jìn)行焊接工作。最好的、誤差最小的焊接質(zhì)量來自一個特殊的激光諧振腔。機器具有很大的焦深，容許工件表面可以在豎直方向上相對于焦點有較大的波動范圍。焊絲的通常用量已在具體的軟件模式里提供。在對工件進(jìn)行手動加工的過程中，此模式容許通過脈沖頻率與焊絲喂入速率相互偶聯(lián)的方法使各焊接脈沖之間的重疊關(guān)系保持恒定。激光輔助的、使用絲狀填充材料的沉積焊接工藝是一種比較新的技術(shù)。在工藝質(zhì)量和加工精度方面，它都比傳統(tǒng)方法優(yōu)越。它可以安裝在簡單、操作安全性很好的手動形式的系統(tǒng)里，所以它的使用，特別是在小型和中型工廠里