德國(guó)PVA TePla基于LOM的金屬熱擴(kuò)散焊接技術(shù)

科技進(jìn)步帶動(dòng)各式產(chǎn)品蓬勃發(fā)展，產(chǎn)品的開發(fā)周期相對(duì)縮短，為在有限的時(shí)間內(nèi)提高量產(chǎn)值并同時(shí)兼顧產(chǎn)品的質(zhì)量，藉由改善模具的散熱效率以減少成型周期中的冷卻階段即成為模具成型制程中的重要步驟。傳統(tǒng)制作的工法受到既有技術(shù)的限制，方式是將模具加以鉆孔或切割焊合，施工十分復(fù)雜，模具壽命也可能會(huì)因?yàn)樵俅渭庸ざs短。 在金屬3D打印出現(xiàn)后，這些問題獲得了突破性改善， 我們已經(jīng)知道，通過SLM技術(shù)可以打印出所需要的隨形水路，接下來(lái)我們介紹的是一種與SLM不同的3D打印增材制造技術(shù)----基于LOM的熱擴(kuò)散焊技術(shù)。

家下來(lái)我們以德國(guó)PVA TePla 公司的擴(kuò)散焊技術(shù)來(lái)闡述LOM在模具3D隨形水路中的應(yīng)用。PVA TePla 股份公司位于德國(guó)威登堡 (Wettenberg)，作為高溫和等離子體處理領(lǐng)域的真空專家，其研制的硬質(zhì)合金燒結(jié)設(shè)備、晶體生長(zhǎng)設(shè)備以及表面活化設(shè)備和等離子體超凈清潔設(shè)備均處于世界領(lǐng)先水準(zhǔn)。

案例實(shí)物照片

熱擴(kuò)散焊技術(shù)又叫真空壓力熱擴(kuò)散焊，是指在真空條件以及一定的壓力和溫度作用下，通過原子擴(kuò)散而不使用焊料使焊接件相互聯(lián)接的焊接方法。真空熱擴(kuò)散焊的溫度一般設(shè)為材料熔點(diǎn)的0.5-0.8倍，在焊接過程中，熱擴(kuò)散時(shí)間以及熱擴(kuò)散壓力對(duì)三維微模具焊接質(zhì)量的影響至關(guān)重要。

基于LOM的熱擴(kuò)散焊即使用金屬薄板為材料，采用激光將三維零件的輪廓切割出來(lái)，進(jìn)行去污、去毛刺等處理后將二維層片堆疊起來(lái)，送入DB爐進(jìn)行焊接。DB爐具備高真空、最高1350度以及150噸加載壓力的工作能力，工作時(shí)溫度升至1000度，焊接時(shí)間需要60分鐘，整個(gè)過程循環(huán)8小時(shí)可完成焊接。

從三維數(shù)據(jù)到分層切片

二維層片數(shù)據(jù)進(jìn)行激光切割加工

將激光切割好的層片去毛刺、去污按層片順序堆垛起來(lái)

進(jìn)爐焊接

模具的尺寸精度主要包括每層二維切片結(jié)構(gòu)的尺寸精度和模具在厚度方向上的尺寸精度。每層二維結(jié)構(gòu)的尺寸精度主要由片材保證，而模具在厚度方向上的尺寸精度則主要由真空熱擴(kuò)散保證。由于每層板材的厚度達(dá)到了1mm，在制造完成之后，模具表面存在明顯的臺(tái)階，因此采用傳統(tǒng)的機(jī)加工手段對(duì)模具外形進(jìn)行加工獲得最終產(chǎn)品。

內(nèi)孔形狀

基于LOM的熱擴(kuò)散焊技術(shù)在制作模具時(shí)無(wú)需每一層都進(jìn)行二維切割，在通過傳統(tǒng)加工更容易實(shí)現(xiàn)的部位將會(huì)對(duì)三維數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，即，只有在傳統(tǒng)加工難以實(shí)現(xiàn)的位置才使用焊接完成。

熱擴(kuò)散焊采用原子擴(kuò)散焊接，無(wú)需焊料填充，在結(jié)合區(qū)發(fā)生了明顯的原子擴(kuò)散，新的晶粒生成，因表面粗糙而存在的界面間隙受壓消失, 因而在堆積成形方向上尺寸收縮變小。熱擴(kuò)散焊可以實(shí)現(xiàn)與母材一致的硬度、強(qiáng)度和耐腐蝕性。

基于LOM的熱擴(kuò)散焊屬于典型的增材制造技術(shù)，同樣的分層越小精度越高，隨形水路的冷卻能力越顯著，一般分層1-2mm便可獲得較好的冷卻效果。在整個(gè)制造時(shí)間方面，該技術(shù)也比較有優(yōu)勢(shì)，整個(gè)制造過程僅需12小時(shí)即可完成。同時(shí)該技術(shù)相比于3D打印來(lái)說具有相似的成本投入，且無(wú)材料限制，幾乎所有的工具鋼都可以使用，在可實(shí)現(xiàn)進(jìn)行大尺寸制造的同時(shí)，所焊接的模具性能與母材也基本一致。

來(lái)源：創(chuàng)想智造延伸閱讀：
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