專利名稱：內(nèi)齒圈與環(huán)形擋板的激光焊接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種內(nèi)齒圈與環(huán)形擋板的激光焊接方法，焊接工件尺寸精密、形
狀復(fù)雜、材質(zhì)不同，屬于激光加工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
齒輪是傳動系統(tǒng)和變速系統(tǒng)中的核心零件。為了使得傳動系統(tǒng)和變速系統(tǒng)重量減 輕、體積減小，降低齒輪加工難度，節(jié)省原材料，措施之一是以分體式替代連體式。內(nèi)齒齒輪 的加工就屬于這種，先分體加工內(nèi)齒圈l和環(huán)形擋板2，見圖1、圖2所示，再將二者焊接成 一體，形成一個復(fù)合內(nèi)齒齒輪。內(nèi)齒圈1材質(zhì)為20Cr2Ni4A，設(shè)計精度6級。20Cr2Ni4A是 一種優(yōu)質(zhì)合金滲碳鋼，含碳量低，淬透性很高，具有很好的韌性、耐磨性，強度也很高；環(huán)形 擋板2為20g鍋爐鋼，具有一定的強度，其塑性、韌性、成形和焊接工藝性能均很好，價格較
為低廉。 現(xiàn)有技術(shù)采用電子束焊接方法將二者焊接成一體。電子束焊接方法具有焊縫窄、 熱影響區(qū)小、深寬比大等一些優(yōu)點，但是，由于該方法必須在真空狀態(tài)下進行，而所述內(nèi)齒 齒輪尺寸較大，如分度圓直徑400mm，難以實現(xiàn)真空焊接，工序繁雜，生產(chǎn)效率低，工藝成本 高，電子束焊接方法在該領(lǐng)域難以廣泛應(yīng)用。 雖然氬弧焊不存在電子束焊接方法的問題，但是，氬弧焊要求預(yù)熱工件，還需填 絲、后焊等，工序較為復(fù)雜，焊后熔深不及電子束焊接方法，熱影響區(qū)較大，焊縫質(zhì)量較差， 焊接加工不夠精密。 相對于氬弧焊和電子束焊接方法，激光焊接焊縫質(zhì)量高，激光焊接過程中非金屬 雜質(zhì)易氣化。與氬弧焊相比，工序簡單。與電子束焊相比，對工件的清洗要求較低，不易產(chǎn) 生夾雜現(xiàn)象，激光焊接對焊縫具有提純作用，并使焊縫晶粒細化，不產(chǎn)生X射線輻射，能夠 在大氣中進行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于實現(xiàn)異種鋼內(nèi)齒圈、環(huán)形擋板的激光精密焊接，焊接結(jié)合部位 的強度不低于20g鋼強度。為此，我們發(fā)明了一種內(nèi)齒圈與環(huán)形擋板的激光焊接方法。
本發(fā)明的焊接工件為內(nèi)齒圈和環(huán)形擋板，其特征在于，見圖3、圖4所示，內(nèi)齒圈1 和環(huán)形擋板2 二者為異種鋼件，激光噴嘴3對準由內(nèi)齒圈1、環(huán)形擋板2 二者接觸面形成的 縫隙焊接，焊縫以速度v移動，同時由保護氣體保護焊接區(qū)域。 激光焊接熱影響區(qū)小，在取得焊縫成形美觀及致密可靠、無焊接裂紋和氣泡、工序 簡單等效果的同時，焊接深寬比可達5以上，焊接結(jié)合部位的強度不低于20g鋼強度，完全 能夠取代現(xiàn)有焊接方法。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)及本發(fā)明焊接工件中的內(nèi)齒圈示意圖。圖2是現(xiàn)有技術(shù)及本發(fā)明焊接工件中的環(huán)形擋板示意圖。圖3是本發(fā)明之激光焊接方法主視示意圖，該圖兼作為摘 要附圖。圖4是本發(fā)明之激光焊接方法左視示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的焊接工件為內(nèi)齒圈l和環(huán)形擋板2，見圖3、圖4所示，內(nèi)齒圈l材質(zhì)為 20Cr2Ni4A，環(huán)形擋板2材質(zhì)為20g鋼。焊接用激光為C02激光，激光噴嘴3對準由內(nèi)齒圈 1、環(huán)形擋板2 二者接觸面形成的縫隙焊接，焊縫以速度v移動，速度v是焊接工件上激光束 與焊接工件接觸處的線速度，速度v為1. 2 2. lm/min。激光束離焦量為+2111111，激光功率 3. 5 5. OkW，同時由保護氣體保護焊接區(qū)域，如20 40% He+80 60% Ar，總流量1 2m3/h。 采用0)2激光焊接20Cr2Ni4A鋼和20g鋼時，最佳的光束離焦量為+2咖，此時獲得 的焊縫熔深較大。另外，焊接速度、激光束離焦量、激光功率、保護氣體配比及流量等技術(shù)參 數(shù)影響激光焊接的熔深、熔寬以及焊縫截面形狀、焊接缺陷等。根據(jù)本發(fā)明所確定的技術(shù)參 數(shù)，所達到的深寬比大于5 ;焊縫無氣孔、裂紋等缺陷。 在力學(xué)性能試驗機上進行拉伸強度試驗，證明采用本發(fā)明之方法焊接內(nèi)齒圈和環(huán) 形擋板，焊接結(jié)合部位的強度不低于20g鋼強度。 采用金相顯微鏡、掃描電子顯微鏡等儀器對激光焊接結(jié)合部位的微觀組織結(jié)構(gòu)進 行分析，認定焊縫無氣孔、裂紋等缺陷。
權(quán)利要求
一種內(nèi)齒圈與環(huán)形擋板的激光焊接方法，焊接工件為內(nèi)齒圈和環(huán)形擋板，其特征在于，內(nèi)齒圈(1)和環(huán)形擋板(2)二者為異種鋼件，激光噴嘴(3)對準由內(nèi)齒圈(1)、環(huán)形擋板(2)二者接觸面形成的縫隙焊接，焊縫以速度v移動，同時由保護氣體保護焊接區(qū)域。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光焊接方法，其特征在于，內(nèi)齒圈(1)材質(zhì)為20Cr2Ni4A，環(huán)形擋板(2)材質(zhì)為20g鋼；速度v是焊接工件上激光束與焊接工件接觸處的線速度，速度v為1. 2 2. lm/min ;激光束離焦量為+2mm ;激光功率3. 5 5. OkW ;同時由保護氣體20 40% He+80 60% Ar保護焊接區(qū)域，總流量1 2mVh。
全文摘要
內(nèi)齒圈與環(huán)形擋板的激光焊接方法屬于激光加工技術(shù)領(lǐng)域?，F(xiàn)有技術(shù)采用電子束焊接方法焊接，由于該方法必須在真空狀態(tài)下進行，而焊接工件尺寸較大，難以實現(xiàn)真空焊接，工序繁雜，生產(chǎn)效率低，工藝成本高。雖然氬弧焊不存在電子束焊接方法的問題，但是，氬弧焊要求預(yù)熱工件，還需填絲、后焊等，工序較為復(fù)雜，焊后熔深不及電子束焊接方法，熱影響區(qū)較大，焊縫質(zhì)量較差，焊接加工不夠精密。本發(fā)明采用激光焊接方法焊接內(nèi)齒圈和環(huán)形擋板，激光噴嘴對準由內(nèi)齒圈、環(huán)形擋板二者接觸面形成的縫隙焊接，焊縫以速度v移動，同時由保護氣體保護焊接區(qū)域。本發(fā)明應(yīng)用于傳動系統(tǒng)和變速系統(tǒng)中的分體式內(nèi)齒齒輪的制造。
文檔編號B23K26/00GK101722366SQ201010100400
公開日2010年6月9日 申請日期2010年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月25日
發(fā)明者劉雙宇, 張宏, 徐春鷹, 石巖 申請人:長春理工大學(xué)