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激光焊接機(jī)

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齒輪激光焊接機(jī)靈活焊接窄間隙

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

    齒輪作為機(jī)器傳動的重要部件，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，同時激光焊接受工件空間的約束較�。虼耍�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，裝卡好的齒輪軸在回轉(zhuǎn)工作臺的帶動下旋轉(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，為了實現(xiàn)完全焊透，同時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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