激光粉末熔接系统修改旧模具

当一个模制的、锻制的、压铸的或冲压的零件改变设计时,用于制造这些零件的模具也需要改变。直至最近,在对一个模具进行重大改变中涉及的困难和花费,经常使得制造一个新的比修改一个旧的更具成本效益。但是,通过使用结合激光和粉末金属的过程,便能改变这个方程式。

这过程可称为激光粉末熔接、激光粉末淀积、直接金属淀积或粉末金属淀积,用一种高能激光,在基底表面,例如一个模具的表面,产生一个小的熔化池,同时一个汇聚的细磨金属颗粒流注入熔融池,以增加材料的体积。金属颗粒熔融并与基底金属接合,形成复合层。通过这样一层一层的叠加,模具可以填充成一个新的、接近最终的形状,这样就可以加工到最终的形状和公差。

在这过程中,有很多种粉末材料可供使用,包括钛、不锈钢、工具钢、金属碳化物、Iconel和其它稀有合金。因为材料很快冷却,并且凝结成微细粒度的微观结构,因而它们比锻制材料强度更高,不失延展性。淀积的材料能匹配基底金属,或逐渐或急剧过渡到不同的材料,形成真正的冶金接合。施加粉末的量和形式,可以通过软件控制喷嘴进给系统来连续调节。

激光粉末熔接系统

由于激光产生的热非常局部性的,所以模具的变形不成问题。

这过程使模具的重新装备更有成本效益,并给模具设计师提供新的机遇。

这过程的另一个特点是它可以容易地给模具加上以前不可能有的特性,例如,传统的方法是冷却道在制造以后,在工具上钻孔,而且限于直线通道。用这过程,模具上可以加上复杂的冷却道,符合零件的形状,加快冷却,减少了生产循环时间。

如今比以前能更有效地把导热材料加到模具上。如果一个铜芯模装入一个钢模具中,由于两种材料加到模具上。由于两种材料的热膨胀系数相差很大,在模制过程中,模具的热循环,使两种材料之间急剧传热,会产生很大的应力。在此加工工艺,从一种材料逐渐过渡到另一种材料,减少了零件在材料界面损坏的可能性。

这过程也能用来涂敷涂层和进行表面修整,免去传统涂层和电镀技术所固有的多孔性,而且涂层厚度或材料成分没有限制。关于这过程的研究,始于二十世纪八十年代。在八十年代末期,通用电气专利的一种型式,巳经被美国南卡罗来纳州Clover的HuffmanCorporation公司((暂不可见))使用,用来创造用于制造和修理燃气轮机零件的系统。这些Huffman系统被通用电气、Pratt&Whitney、Rolls-RoyceNorthAmerica、Honey-wellInternational和许多其它零件制造厂和修理厂使用。Huffman也开发了许多系统,用于多种领域例如医疗植体和刀片。

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