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齒輪激光焊接機(jī)靈活焊接窄間隙

發(fā)布時(shí)間:2015-12-21 | 來源:星鴻藝激光焊接運(yùn)營部 | 分享:


    齒輪作為機(jī)器傳動(dòng)的重要部件,受加工條件限制,大直徑鍛造齒輪整體制造存在很大困難,甚至必須分體加工后通過焊接實(shí)現(xiàn)連接。焊接結(jié)構(gòu)齒輪已在很大程度上取代了大尺寸的鑄造齒輪以及鑲?cè)κ浇Y(jié)構(gòu)齒輪,成為經(jīng)濟(jì)可行的制造方法之一。齒輪激光焊接機(jī)由于焊接速度快,熱輸入最小,焊縫熱影響區(qū)小,避免了熱影響區(qū)的軟化,接頭強(qiáng)度好,焊態(tài)下的接頭一般具有相當(dāng)或優(yōu)于母材的性能,同時(shí)激光焊接受工件空間的約束較小.因此,激光焊接機(jī)正逐步成為齒輪連接的主要方法,已在航空航天,汽車制造、機(jī)車、船舶等工業(yè)領(lǐng)域得到了日益廣泛的應(yīng)用。
    傘形齒輪軸采用的是42CrMo巾碳高強(qiáng)鋼,其化學(xué)成分見表,它具有良好的綜合力學(xué)性能和較高的淬透性,但由于含碳最高,合金元素含量也較高,淬硬傾向比較大。為了避免裂紋的形成,采用窄間隙激光填絲法進(jìn)行焊接,傘形齒輪軸的結(jié)構(gòu)如表所示,
42CrMo鋼及填充材料的化學(xué)成分  

材料

C

Si

Mn

Cr

Mo

Ni

P

S

Fe

42CrMo
TCS- 2CM

0. 38-- 0. 45
0. 09

0.17 - 0. 37
0. 32

0. 5 -- 0. 8
0. 71

0. 9-1. 2
2. 26

0. 15一 0. 25
1. 04

≤0. 030

≤0. 030
≤0. 033

≤0.030
≤0.005

余量
余量

   激光焊接設(shè)備采用德國某公司的CO2激光器,最大輸出功率為3. 5kW,焊接工作臺為五軸聯(lián)動(dòng)工作臺.光束采用拋物銅鏡反射聚焦系統(tǒng),焦距為300mm,聚焦光斑直徑為0.26mm。焊接時(shí),裝卡好的齒輪軸在回轉(zhuǎn)工作臺的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn),雙層噴嘴側(cè)吹保護(hù)氣體.填充材料為日本TCS-2CM焊絲(相當(dāng)于ER62-B3),化學(xué)成分見表。
    由于受激光器輸出功率限制,為了實(shí)現(xiàn)完全焊透,同時(shí)兼顧送絲速度對焊接過程穩(wěn)定性的影響,采用窄間隙激光填絲多層焊接技術(shù),其巾第一層為自熔焊,焊接裝置如表所示.42CrMo鋼傘形齒輪軸激光焊接機(jī)的工藝參數(shù)見表:
  42 CrMo鋼傘形齒輪軸激光焊的工藝參數(shù)

焊層

功率/kW

焊接速度/m.min

送絲速度/m.min

保護(hù)氣流量/L.min

第一層
第二層
第三層

3.5
3.5
3.5

1
0.7
0.5

--
2.5
2.5

2.5 Ar+15He
2.5 Ar+15He
2.5 Ar+15He

    42CrMo鋼傘形齒輪軸激光焊接機(jī)接頭表面成形良好,采用金相分析,42CrMo鋼傘形齒輪軸激光焊接頭內(nèi)部沒有缺陷.網(wǎng)2. 33是激光焊接接頭附近各區(qū)域顯微硬度的分布曲線.齒輪軸激光焊熔合區(qū)顯微硬度約為580HM,母材約為300HM,在熱影響區(qū)巾并不存在軟化現(xiàn)象。
    42CrMo鋼傘形齒輪軸激光焊焊縫中心處縱向的硬度分布。從焊縫上部到報(bào)部,硬度逐漸升高.焊縫下部的底層焊縫為自熔焊接,沒有焊縫輸入,焊縫巾較高的碳含量,使硬度維持在一個(gè)較高的水平上,而上層焊道巾,在低碳TCS- 2CM焊絲的巾和作用下,焊縫巾碳含量降低,造成硬度降低。但是較低的碳含量,減少了高碳馬氏體的形成,降低了焊縫的冷裂傾向。
    采用激光窄間隙填絲焊接的42CrMo鋼傘形齒輪軸焊接接頭抗拉強(qiáng)度為980-1080MPa,斷裂發(fā)生在母材,斷口呈現(xiàn)典型的韌性斷裂。接頭強(qiáng)度勻母材相當(dāng)(42CrMo鋼調(diào)質(zhì)態(tài)的抗拉強(qiáng)度約1000MPa).金相組織分析,獲得的焊縫組織為細(xì)小的針狀貝氏體,熱影響區(qū)為貝氏體及少量的扳條馬氏體的混合組織,避免了過熱區(qū)的脆化。

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