文/KyleG.Smith，林肯电气公司
林肯电气公司（LincolnElectric）在电弧焊行业已有多年的史籍；10年前，该公司起头鼎力进展激光加产交易。跟着数字焊接电源的提升，激光热丝加工（LHWP）也取患有提升。这类工艺的机动性使其适当于不偕行业的大批材料和运用。不管是钎焊、熔覆、增材创造依旧焊接，均也许运用激光热丝加工来抬高临盆率和品质。
激光热丝加工最简明的形态，是将预热的金属丝与低功率密度激光束在工件表面造成的熔池贯串触，这类办法曾经被运用了几十年（见图1）。不论是用电子依旧光子来预热丝材，方针都是同样的。在这个经过中输入能量最经济有用的办法是经过电阻加热的方法，这请求电流也许在丝材中传输一段间隔。有些公司取舍在基板上方的阳极和阴顶点之间停止加热，而其余公司（包罗林肯电气）取舍运用功件做为个中的一个电极。如此，能量梯度凑近堆积区。从实质上讲，倘若输入了太多的能量，丝材将不再维持其完好性，进而造成电弧。当运用保守的恒压电源时，电弧是很难复原的。史籍阅历讲明，为了维持稳固的加热，该工艺须要在远低于电弧阈值的程度下运转。
林肯电气于年起头涉足热丝加工范畴。首先的热丝设置是基于恒压（CV）数字电源的。这台设置装备了一个受专利维护的消弧波形，但是，抵制时候有一个推迟。假使欺诈这台设置，在挪移速度和焊珠一致性方面也存在显著差别。很多这类设置被用于汽车钎焊临盆线上，加工经过时常在低于电弧阈值的预开程度以较低的堆积速度实行。
其余运用须要更高的堆积速度。为了到达较高的堆积效率，林肯电力的激光热丝（LHW）电源被打算成也许积极监测热丝的状态。LHW电源也许以特别高的速度抵制任何接连的电弧，进而最大限度地抬高丝材的温度和加工的一致性。
图1：激光热丝加工的办事旨趣图。
激光热丝熔覆
激光热丝熔覆（LHC）是高堆积速度激光加工的一个模范案例，它相较于保守的熔覆/堆焊工艺有很多长处。当要加工的零件特别细致或是须要满意严酷的化学范例时，LHC是抬高工件耐侵蚀和耐磨损本能的志向工艺。它也是志向的处境下，在须要也许抵御充满应力而不致使涂层蜕变的处境下，LHC也是保证冶金键合才力的志向工艺取舍。
在熔覆操纵中，高堆积速度、高挪移速度和最小热输入时常相当急迫。更罕见的电弧工艺，如钨极气体维护焊（GTAW）或气体金属极电弧焊（GMAW），时常须要多层堆焊才干到达恰当的化学成份，这就致使更厚的堆焊层，当然也须要更多的热量输入。为熟悉决电弧加工存在的这些题目，激光粉末熔覆已在各行各业赢得宽泛运用。
与保守的电弧熔覆办法比拟，激光粉末熔覆具备很多长处，固然也有本身的不够之处。金属粉末比金属丝材更昂贵，在大大都处境下，临盆高品质、一致性粉末所需的工艺比临盆一炉金属的成本还要高。从处境和平安角度来看，粉末的管教也有必定的挑战性，并且粉末运输也比丝材运输要艰苦。
在激光粉末熔覆中，溶化粉末和基体的全部能量都来自激光。有些粉末未溶化，遭到混浊，没法运用。在LHC经过中，大批的能量来自丝材的电阻加热，其欺诈率险些凑近%。这使得每千瓦激光能量也许溶化更多的堆积材料，并且LHC与电弧无关。
表面混浊、好多形态和所需的挪移速度等成分，时常是电弧经过中的题目。严峻抵制电弧的成分，对热丝加热的影响不同。更高的速度会致使更薄的熔覆层、更少的热量输入、更少的预备办事以及对基体更小的冶金影响。是以，与其余电弧焊工艺比拟，LHC熔覆层的稀释率较低。类似堆积速度的电弧经过，稀释率高达30%，而LHC的稀释率时常在5%-10%之间。
图2：超窄槽激光热丝焊接实例。
热丝激光焊接
热丝激光焊接（HWLW）经过无电弧的特色，也有益于厚截面、窄坡口焊接（图2）。时常处境下，管道或板材的斜角较大，多焊道工艺可避免电弧在相邻壁之间往返挪移。在没有电弧的处境下，也许大幅调动坡口好多形态，进而缩小用焊接金属替代的体积。时常每层只要要一路焊缝，假使是厚度达50mm的材料。在碳钢、不锈钢和铬镍铁合金中，运用热丝激光胜利焊接了低至4°（每侧2°）的夹角（见图3）。
图3：碳钢表面激光热丝多道焊接Inconel实例。
在诸如核工程中的关键管道焊接中，HWLW被觉得是钨极气体维护焊（GTAW）的一个极好的替代品。热丝激光焊接能以比GTAW更高的速度焊接金属，速度险些是GTAW的5倍以至更多。其余，HWLW的总热输入比GTAW低。这将赢得更低的变形、更小的热影响区和更少的残存应力。截止年3月，HWLW工艺已被归入美国死板工程师协会第九节范例案例“低功率密度激光束焊接”。
激光增材创造
激光热丝加工的另一个颇具潜力的运用范畴是增材创造。不停以来，金属增材创造紧要采纳粉末的形态。粉末床系统和直接金属堆积头已胜利运用。从实质上讲，这些系统存在着与激光粉末熔覆不异的题目。激光热丝运用于增材创造，已被表明是一个可行的处置计划。
激光热丝是一种特别机动的经过，也许在很多不同的处境下执行。经过填充金属补充热量输入，已被表明是一种极其有用的办法，也许抬高堆积和挪移速度，同时缩小大伙热输入。
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