激光焊接技术的应用

  一、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。

     二、模具焊机的方案制订过程

     据[ee.icxo.com]报道，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。

     三、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