基于LOM的热扩散焊技术在金属模具中的应用

我们已经知道，通过SLM技术可以打印出所需要的随形水路，本文所介绍的是一种与SLM不同的增材制造技术----基于LOM的热扩散焊技术。

LOM即叠层实体制作技术，计算机控制激光沿着三维CAD模型每个截面的轮廓线切割涂有热溶胶的箔材（如涂覆纸、涂覆陶瓷箔、金属箔、塑料箔材），并将无轮廓区切割成小碎片，箔材一段段的送至工作台的上方，然后由热压机构将一层层纸压紧并粘合在一起。可升降工作台支撑正在成型的工件，并在每层成型之后，降低一个层厚，以便送进、粘合和切割新的一层箔材。最后形成由许多小废料块包围的三维原型零件。然后取出，将多余的废料小块剔除，最终获得三维产品。

热扩散焊技术又叫真空压力热扩散焊，是指在真空条件以及一定的压力和温度作用下，通过原子扩散而不使用焊料使焊接件相互联接的焊接方法。真空热扩散焊的温度一般设为材料熔点的0.5-0.8倍，在焊接过程中，热扩散时间以及热扩散压力对三维微模具焊接质量的影响至关重要。

基于LOM的热扩散焊即使用金属薄板为材料，采用激光将三维零件的轮廓切割出来，进行去污、去毛刺等处理后将二维层片堆叠起来，送入DB炉进行焊接。DB炉具备高真空、最高1350度以及150吨加载压力的工作能力，工作时温度升至1000度，焊接时间需要60分钟，整个过程循环8小时可完成焊接。

三维数据

切片数据

二维数据

激光切割

去污、去毛刺、堆垛

进炉焊接

三维微模具的尺寸精度主要包括每层二维微结构的尺寸精度和三维微模具在厚度方向上的尺寸精度。每层二维微结构的尺寸精度主要由切割保证，而三维微模具在厚度方向上的尺寸精度则主要由真空热扩散保证。由于每层板材的厚度达到了1mm，在制造完成之后，模具表面存在明显的台阶，因此采用传统的机加工手段对模具外形进行加工获得最终产品。

内孔形状

基于LOM的热扩散焊技术在制作模具时无需每一层都进行二维切割，在通过传统加工更容易实现的部位将会对三维数据进行处理，即，只有在传统加工难以实现的位置才使用焊接完成。

热扩散焊采用原子扩散焊接，无需焊料填充，在结合区发生了明显的原子扩散，新的晶粒生成，因表面粗糙而存在的界面间隙受压消失,因而在堆积成形方向上尺寸收缩变小。热扩散焊可以实现与母材一致的硬度、强度和耐腐蚀性。

基于LOM的热扩散焊属于典型的增材制造技术，同样的分层越小精度越高，随形水路的冷却能力越显著，一般分层1-2mm便可获得较好的冷却效果。在整个制造时间方面，该技术也比较有优势，整个制造过程仅需12小时即可完成。同时该技术相比于3D打印来说具有相似的成本投入，且无材料限制，几乎所有的工具钢都可以使用，在可实现进行大尺寸制造的同时，所焊接的模具性能与母材也基本一致。

原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：基于LOM的热扩散焊技术在金属模具中的应用