钨极惰性气体保护（TIG）焊接一般是在手工精整或CNC加工完成修补之前进行，是一种处理磨损或损坏模具表面的传统方法。但是，在德国业内被普遍使用了几十年的脉冲激光焊接技术在，正逐渐被人们用于作为模具修复以及其他焊接的应用。

这类焊机以5～10ms的脉冲发射激光束，熔化放在焊机上的工件母材和填充焊丝，然后在发射下一个脉冲之前重新固化熔池。与连续TIG和其他焊接操作相比，这种工艺具有较高的峰值功率，但传递到原始材料中的热量很少。实际上，大多数工件在完成焊接工序后会立即冷却。

Blair Learn先生是德国Alpha Laser北美分销商Alpha Laser-US公司总裁。该公司主要生产掺钕钇铝石榴石以及光纤激光焊接、熔覆和淬硬设备。Blair Learn先生说道，虽然目前脉冲激光焊接在操作速度方面不如TIG焊接，但具有以下三大优势：

1、脉冲激光焊接缩短了整体维修时间

采用TIG进行大型模具组件焊接前，需先经过一个缓慢的加热过程。焊接后，冷却过程也较为耗时，这样是为了防止母材开裂。但是，加热和冷却过程加起来会花费数小时，导致维修期间，手动弯曲或CNC加工作业延迟。而采用脉冲激光焊接设备时，因为传递的热量减少，所以不需要对工件进行控制加热和冷却。另外，在焊接过程中，无需取下模具，也无需切断压力机的电源，这种情况其实经常发生在大型模具加工的过程中（图1）。原因是脉冲激光焊接机与TIG焊接不同，不需要将地线连接到模具上。激光焊接工艺还可以对各种微小的细节和区域进行精准焊接，且不会意外触碰到相邻的特征或表面。激光焊接采用直径为0.003inch的细焊丝，从而缩短了后续的加工时间。

图1 使用脉冲激光焊接可以在不将模具从压力机上取下来的情况下完成注塑模具的维修。与TIG焊接相比，该工艺可以节省时间。TIG焊接过程中，需将模具从压力机中取出、加热、焊接、手工精整后再重新安装到压力机上

2、脉冲激光焊接最大程度降低了对工件硬度的影响

与脉冲激光焊接相比，TIG焊接可产生热影响区（HAZ）更深。热影响区是指熔化的金属与其下方未受影响的木材之间的部分。这个部分在冶炼过程中会经历不利变化，导致晶粒结构生长，金属软化。采用TIG焊接时热影响区的深度可达到0.15inch，而脉冲激光焊接的标准范围为0.008～0.012inch。TIG焊接的热影响区越大，意味着该区域内金属硬度的降低幅度越大。采用TIG焊接工艺时，热影响区内的材料硬度值下降15～22 HRC点，而脉冲激光焊接中仅为2～4点。如果这种损害发生在模制部件上，会导致其使用寿命缩短。结果，通过TIG焊接修复的模块随后可能还需进行热处理。

3、脉冲激光焊接的结果更具可重复性

手动TIG焊接比脉冲激光焊接更具艺术性。根据TIG焊工的技能水平，焊珠路径可以包括焊峰和焊谷。相反，采用脉冲激光焊接时，可以提高开始和停止操作位置的精确度，同时沉积形成的焊缝高度一致性更高。脉冲激光焊接机（如用于模具修复的Alpha Laser移动式Alflak和ALM焊机）自带十字准线显微镜，确保操作人员能够精确定位激光束。此外，进行每项作业时，仅需调整4个参数，即电压、频率、脉冲时间和光点直径（激光束直径）。

这些焊机支持手动、半自动或全CNC模式。但是一般情况下，全CNC模式用于生产作业，而不是模具维修。半自动模式下，操作人员可以在激光操作期间锁定任何或所有轴，使其按照设定速度旋转，沿着直线或复杂的角度进行焊接，整个过程非常简单。脉冲激光焊接机，在进行点焊时，精度可小至0.004inch，而微型TIG装置的焊接点尺寸最小只能达到0.04inch（图2）。

图2 类似ALM 300这样的脉冲激光焊接机，在进行点焊时，精度可小至0.004inch，而微型TIG装置的焊接点尺寸最小只能达到0.04inch。相较之下，焊接位置的准确性明显提升

Blair Learn先生补充道，技术的进步也让脉冲激光焊机的功能变得更加强大。首先，其功率更高。2010年，掺钕钇铝石榴石脉冲激光焊接机的最高功率达到200W（钇铝石榴石激光器用于模具修复的频率高于纤维激光器）。从那时起，Alpha Laser和其他制造商开始开发300W的型号。此外，Alpha Laser公司还推出了500W型号。他表示，500W型号焊接的焊接速度是300W型号的两倍，可以使用更大直径的填充焊丝来进一步提高金属沉积速率。300W型号的最大填充焊丝直径通常为0.025inch，而500W的填充焊丝最大直径为0.0625inch。

其次，提高了移动性。自推式Alflak模型配备了像坦克一样的连续式履带。Blair Learn先生表示，这种搭配使焊接单元能够轻松地从一个位置移动到另一个位置，即使是生产大型模具、工具或零件在轨道上移动的大型工厂也能从中受益。这些是该公司最大的激光器型号，手臂延伸长度达到近5inch。激光头可以旋转后朝上或朝下，方便进入各种工件特征。

相关链接：几年前，Blair Learn先生创立了Alpha Laser-US公司。但早在2008年，他的创业生涯便随着Phoenix Laser Solutions公司的诞生而开始。这家焊接服务公司在美国设有4个服务点，总共有20台脉冲激光焊机。实际上，公司还在Pennsylvania的Meadville成立了一个冶金实验室，可以进行焊接测试并研究热影响区对不同金属的影响以及在不同用途应用中的作用。他表示，基于过去的创业经验，公司可以根据客户的特定焊接应用提供培训和帮助。