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模具激光烧焊机
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模具激光（LASER)烧焊机 激光焊机焊接有两种基本模式：热导焊和深熔焊，前者所用激光功率(指物体在单位时间内所做的功的多少)密度（单位:g/cm3或kg/m3)较低（105～106W／cm2），工件吸收激光后，仅达到表面熔化（定义:物质由固态变成液态的变化过程)，然后依靠热传导向工件内部传递热量(Heat)形成熔池(焊弧热而熔化成池状的母材部分)。利用高能量密度的激光束加热工件,使温度迅速上升,在非常短的时间内达到材料的沸点,材料开始汽化,形成蒸气。这种焊接模式熔深浅，深宽比较小。后者激光动车密度高（106～107W／cm2），工件吸收激光后迅速熔化乃至气化，熔化的金属在蒸汽压（vapor pressure)力作用下形成小孔激光束（LASER)可直照孔底，使小孔不断延伸（to spread），直至小孔内的蒸气压力与液体金属的表面张力和重力平衡为止。小孔随着激光束沿焊接方向移动时，小孔前方熔化的金属绕过小孔流向后方，凝固后形成焊接缝。这种焊接模式熔深大，深宽比也大。在机械制造领域，除了那些微薄零件之外，一般应选用深馆焊。 激光焊机的结构模式一般分为封闭式和开放式，这两种结构各有优缺点。激光配件市场的主导者,在行业内具有一定知名度。激光配件利用高能量密度的激光束加热工件,使温度迅速上升,在非常短的时间内达到材料的沸点,材料开始汽化,形成蒸气。封闭式是设计成一个可开合的封闭箱的结构，激光工作的时候都必须在箱中进行，封闭式的焊机设有焊烟吸附过滤系统，因此，在焊接过程中的剩余辐射(Radiation)能量和金属焊烟都能屏蔽掉，最大限度地保护操作者的健康；但由于封闭式的焊机的所有操作都必须在一个封闭工作箱中进行，而且结构固定，这样就限制（limit）了工件的大小，因此，这种焊机不适合进行大型模具的修复焊接。考虑到焊接时剩余的辐射激光能量小，焊烟在通风效果好的地方对人伤害较少，因此也出现开放式的激光焊机。激光配件从原料,生产,加工一系列服务。但开放式的机构（organization)也存在很多的结构方式，而且其实用性也差别较大。按照同普的多年经验（experience)，模具修补用的焊机都要求必须体积（volume)轻巧多变，能轻易地移动，适合不同模具修补的需要。国内一般的激光焊接机器体积庞大笨重，激光总成一般做成固定式，难以移动，不适合对大型的难以移动的模具进行修补工作。 激光焊点表面存在金属堆积(to heap)，焊点中心则呈现不同程度的下塌，这主要是由于金属来不及回填产生的。激光配件利用高能量密度的激光束加热工件,使温度迅速上升,在非常短的时间内达到材料的沸点,材料开始汽化,形成蒸气。当激光功率达到一定值时，熔池中的液态金属急剧蒸发(evaporate)形成匙孔，并产生一个反冲力，把液态金属推向熔池的边缘，堆积在焊点周围。当激光停止作用时，金属不再蒸发，反冲力消失，堆积的金属在重力的作用下重填匙孔，同时液态金属冷却(cooling)凝固。如果金属在没有完全回填匙孔的情况下凝固，就会在焊点表面形成下塌。激光脉冲(mài chōng)氙灯|YAG激光焊接打标切割|激光切割机配件|激光打标（原理:高能量密度的激光)机器件|激光保护镜片|激光晶体镜头镜片|聚光腔体|固体激光器
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模具焊接机的焊接工艺及技巧
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模具焊接机的焊接工艺及技巧
武汉华工激光工程有限责任公司　颜业志　徐瑜
模具焊机在行业内的应用及特点
首先要了解模具缺陷的产生基本上是铸造过程中出现的沙眼、气孔；材料加工硬化和表面残余应力影响零件疲劳强度导致的裂痕；机加工过程中的失误导致的边、角缺损,划痕等几类因素造成。激光相对传统模具焊接的优势大致和应用在其他行业的优势类似，热影响小，加工件不易变形，准确度高，氩气保护后氧化率低，工件不变色，在修补模具小面积裂痕、崩角、飞边、复杂角度的沙孔等部位比传统的氩弧焊优势明显。氩弧焊由于焊接热影响大这个先天的缺点导致几乎不能焊接以上特点的缺陷，这方面激光是不可替代的。
但是由于机器相对氩弧焊的不灵活性，一些大型的模具并不适合激光焊，激光更多的用在修补大型模具的零部件和些手机、塑胶模具及类似其大小和精度的模具。往往一个很小的边角缺损以前要报废的用激光修补后可正常使用，几个焊点可挽回几万甚至十几万的损失。所以这也决定了模具修补行业低投入高回报的特点。
模具焊机的方案制订过程
在经过市场调研了解到模具补焊的行业前景后,我们提出了制造模具焊机的方案,基本思路是在原点焊机的基础上改型.其中几个重点部分是:为了能适应高强度,高硬度材料的补焊,要大幅度的提高激光能量;由于有些体积较大的模具,激光腔体要做成悬臂式;为了保证焊点的连续性和均匀性要增加放置模具的二维工作台,而不是以前点焊机的基本用手的定位方式.
激光焊接的分类及原理
根据激光对工件的作用方式或激光束的输出方式的不同,可以把激光焊分为脉冲激光焊和连续激光焊，前者形成一个个圆形焊点，后者形成一条连续的焊缝.脉冲焊接时输入到工件上的能量是断续的，脉冲的。脉冲激光焊中大量使用的脉冲激光器主要是YAG激光器。YAG激光器使用的重复频率宽。还可以将连续输出的YAG激光器和CO2激光器通过打开或者关闭装在激光器上面的光闸来用于脉冲焊接。
若根据激光焊时焊缝的形成特点又可把激光焊分为热传导焊和深熔焊（小孔激光焊）。模具焊接属于脉冲激光焊中的热传导焊，其原理是当激光功率密度小于105W/cm2时，激光将金属表面温度升高而熔化，从微观上来讲，激光吸入金属材料的深度只限于表面下的10-5cm，光子的能量主要被导电电子所吸收，电子在10-11~10-10S内将能量传给晶格，在时间大于10-9S以后便可以认为电子气温度相等了，从而建立起金属表面的总温度T的概念。所以激光对金属的加热可以看作是一种表面热源，在表面层光能变为热能，向金属深处传播遵循一般的热传导规律，其然后通过热传导方式把热能传向金属内部，使熔化区域逐渐扩大，凝固后形成焊点，熔深轮廓近似为半球形，其特点是使用激光光斑功率密度小，很大一部分光被金属表面所反射，光的吸收率较低，溶池形成时间长，且熔深浅，多用于小型零件的焊接。
当能量一定的激光照射到材料表面时，部分能量被反射，部分能量被吸收，对于透明材料就还有部分能量被透射。对于金属材料而言透射率为零，加上照射的总能量不变，所以如果材料的反射率增加就会降低吸收率，反之也成立。
我们在用激光打标或焊接样品时，经常碰到Au,Cu或亮度很高的不锈钢等材料，这类材料是自身的反射率高于其它材料或者表面粗糙度很小造成的高反射率。高的反射率决定了相对较低的吸收率，所以通常我们加大激光能量来达到要求的效果。当然还有其它的解决方法就是如果是材料自身的反射率高可以用更小波长如532nm的脉冲激光焊接铜等高反材料，因为金属材料的反射系数及所吸收的光能取决于激光辐射的波长，激光器辐射波长越短,金属的反射系数就越小,所吸收的光能就越多，这个应用在国外很常见，这也是激光焊接发展的一个趋势。如果是钢铁材料表面粗糙度导致的高反射率,对红外波长的激光反射率也很高,给激光加工带来不利的一面,但钢铁工件表面经黑化处理后,提高它的吸收率，能吸收80%以上的激光功率.
激光焊接的工艺参数调整
脉冲能量反映在我们点焊机上的参数就是调整电压,它决定了加热能量的大小,主要影响金属的熔化,当能量增大时,焊点的熔深和直径增加,还有些平时我们忽略的问题,大的电压相对大脉宽而言焊点的组织结构更致密,很多地方我们要借鉴这个规律(例如焊PT料的首饰的经验参数是电压400V,脉宽2MS,如果在保证输出总能量不变的基础上调小电压增加脉宽,就会发现经过打磨抛光后有时有气孔,照原理来讲气孔大部分是熔深不够造成,而且脉宽对熔深的影响更大才对,但是更深层的想大脉宽小电压会导致焊点密度小结构疏松,这正提高了气孔产生的几率)
由于光脉冲能量分布不均匀性,最大熔深总是出现在光束的中心部位,光斑的外圈部分能量相对较弱所以焊点直径总是小于光斑直径,在很多精密焊接的时候我们要考虑到可见焊点以外的热影响区(例如焊镶宝石的戒指时要设的焊点尽量的小而且离
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