汽车变速箱双联齿轮的激光焊接
激光焊接与电子束焊接比较
电子束焊接与激光焊接的比较在汽车制造中，无论是发动机、变速箱等零部件的生产，，还是车身制造与装配，焊接工艺都是重要的加工手段。
除电弧焊、电阻焊等传统焊接技术被普遍采用外，在现代汽车生产过程中，以电子束焊和激光焊为代表的新一代焊接技'术的应用也越来越广泛，并凭借精密和高效的特点，成为汽车生产企业提升产品质量、降低生产成本、增加产品竞争力的有力工具。
电子束焊接技术起源于20世纪50年代，10年后激光器诞生，激光加工技术的研究与应用也随即展开。
电子束与激光加工同属于高能密度束流加工技术，应用的领域大体相同，其能量密度在同一段数量级远高于其他热源。
同时，他们与材料的作用原理也极其相近。
电子束焊接与激光焊接的原理电子束焊接(electronbeammachining ，EBM)是在真空条件下，利用电子枪中产生的电子经加速、聚焦后能量密度为106〜109W/cm2的极细束流，高速(光速的60%~70%)冲击到工件表面，并在极短的时间内，将电子的动能大部分转换为热能，形成“小孔”效应，使工件被冲击部位的材料达到几千摄氏度，致使材料局部熔化或蒸发，达到焊接目的。
激光器利用原子受激辐射的原理，使物质受激而产生波长均一，方向一致和强度非常高 的光束。
通过光学系统将激光束聚焦成尺寸与光波波长相近的极小光斑，其功率密度可达105〜1011W/cm2，温度可达10000°C，将材料在瞬间熔化和蒸发。
1丄> XxTI**II *HK激光焊接分为热导焊和深熔焊，在深熔焊中，巨大的能量同样可以形成“小孔”效应,并随着工件的移动，“小孔”身后的材料迅速冷却凝固成为焊缝。
与传统焊接技术比较，激光焊接与电子束焊接都具有更多优异的特性:□能量密度高（大于105W/cm2）；□焊接速度高（一般可以达到5~10m/min）；□热影响区窄（仅为焊缝宽度的10%~20%）；□热流输入少、工件变形小；□易实现自动控制、可在线检测焊缝质量；□非接触加工、无后续加工。
汽车修理中齿轮技术的应用探析
车辆工程技术92维修驾驶0 前言 随着汽车的长时间使用，齿轮通常会受到齿厚的磨损，齿面擦伤，锈斑，龟纹，剥落伤害，有时也会出现裂痕的问题。
汽油以及润滑油的错误使用，油的质量不达标现象，都会造成齿轮的磨损和齿轮使用寿命的缩短。
而掌握成熟的齿轮技术就能够对其实施及时有效的修补和养护，避免对齿轮的二次伤害。
1 齿轮技术参数 齿轮技术参数在汽车修理中十分重要，含曲率计算，曲线方程计算以及齿轮尺寸计算等。
在国际标准中，齿轮的直径是d，其中可以分为度圆直径z与齿间节距t、弧度P三个参数，三者之间的计算公式为：d=zpt/兀，在实际的计算中是以模数来进行分析计算的，对齿轮参数的严格把关，对汽车质量有着十分重要的影响。
维修人员只有加强对齿轮参数的研究，做到了然于胸，才能在工作中应付自如。
2 汽车齿轮的类型2.1 内齿齿轮 其主要指的是向内设置的齿轮，可以保障汽车进行机械传动，还能够有效节约空间，特别是相对狭小的地方，如在变速器当中，其中心齿轮便是内齿齿轮技术。
2.2 圆柱齿轮 圆柱齿轮在汽车内部构造当中是非常常见的，许多的相关零部件都可见圆柱齿轮，会直接影响到机械的运行状况。
通常情况下，圆柱齿轮会分为两种，即直齿与斜齿，其能够保障汽车机械能够正常稳定进行传动作用，如汽车减速器齿轮便是圆柱齿轮，因此，圆柱齿轮具有重要的作用和价值[2]。
2.3 螺旋齿轮 螺旋齿轮是齿轮间的交互从而完成旋转的，两者的旋转角度也是不一样的，应当针对零部件的具体应用去设计。
在汽车的发动机等部位当中便有螺旋齿轮，从而发挥了齿轮间的交互作用。
2.4 圆锥齿轮 圆锥齿轮像是打开的伞，通常被应用于差速器当中，部分圆锥齿轮是由金属制作而成的，也有塑料制成的，其具有很强的耐磨性，通常情况下，该类型的齿轮设计寿命也相对比较长，可以被应用于容易磨损的部位，同时也能够大幅度提升零部件的实际使用寿命和质量[3]。
3 汽车齿轮技术分析3.1 汽车齿轮诊断技术分析 随着汽车技术的不断发展，齿轮系统的故障诊断技术发展十分迅速，在实际的操作中使用最广泛的是一种ARMA模型法。
汽车零部件的激光焊接技术
汽车零部件的激光焊接技术摘要：随着科学技术的发展，激光技术已被广泛应用于汽车工业中的打标、焊接、切割、打孔、热处理、精密调阻以及精密配重等领域。
国内外的汽车零部件的生产制造中，已经将激光焊接广泛应用于其中，主要应用于歧管、排气管、消声器、变速箱齿轮、离合器齿轮、汽车空调皮带轮、减振器储油缸筒体、滤清器、车门铰链等的加工制造中，取得了良好的工艺效果。
关键词：汽车焊接；零部件；激光焊接前言：激光焊接技术属于熔融焊接，以激光束为能源，使其冲击在焊件接头上以达到焊接目的的技术，由光学震荡器及放在震荡器空穴两端镜间的介质所组成。
在汽车零部件的制造过程中，对焊接工艺提出了较高的要求。
经常使用的焊接工艺有很多种，如CO2气体保护焊、电阻焊、氩弧焊、电弧焊、激光焊等。
其中，激光焊接，是以高功率聚焦的激光束为热源，熔化材料形成焊接接头的高精度，高效率焊接方法。
激光焊接具有焊接速度快、质量好、生产效率高、焊缝深宽比大、光亮美观、热输入小、焊接热影响区小、焊接不易变形等优点，比较适合汽车车身薄板覆盖零部件以及车厢、车架和车桥等的焊接。
1、激光焊接技术焊接在汽车生产加工过程中是一项不可或缺的工序。
汽车组装中最主要的车架、车桥、车身、变速箱、发动机等众多零部件的生产加工都离不开焊接工艺。
在众多焊接技术中，各个汽车生产厂已更加重视激光焊接的发展和应用，在产品趋于轻量化、高强度的今天，高强度钢板、合金钢、不锈钢及铝合金也早已被应用到轿车车身的生产当中，在焊接不锈钢、铝合金等材料时，激光焊接技术有着无与伦比的效果。
在当前，激光焊接技术已经成为最先进的汽车制造工艺之一。
激光焊接技术不仅在汽车齿轮（包括联体齿轮）、变速器、滤油器、空调带轮和液压挺杆等零部件中得到广泛应用，就连车顶、车门、行李箱和发动机盖等车体部位的激光焊接应用也受到广泛的认可。
2、激光焊接技术的优点激光焊接技术在汽车零部件加工方面几乎可以达到完美的要求，在效率、经济、安全、强度、抗腐蚀等方面有着良好的性能。
重型汽车变速箱二档齿轮总成电子束焊接工艺分析
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全国特种连接技术交流会论文集
焊接参数大致调整后，～般情况下是先焊试件或者模拟件，其目的是为了验证焊接 参数调整正确与否，第一试验内容是找焊接最佳位置，即焊缝对中，以小柬流打点，并 移动束流落点位置。第二试验内容是验证熔接深度及焊缝成形状况，熔深不足适当加大 电子束流，焊缝成形状态不好的改变聚焦电流予以修正。见图３所示。
４
１经分析制定出焊接工艺流程（见图２所示）
锥盘、齿轮精加工制造（内外圆留余量）——焊前清洗——焊前组装（过盈配合并 压到位）——焊接参数调整——焊接工艺试验（修正参数）——小束流封焊——组件焊 接——检验
腰２工艺流程
４
２压装组合 为了保证零件结构，＋除焊前清洗外，压装组合很重要，有好的零件精度，才有好的
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重型汽车变速箱二档齿轮总成电子束焊接工艺分析
湖北襄樊江山汽车变速箱厂 戴楚东杜学红
摘要：本文介绍了重型汽车变速箱二档齿轮总成在采用电子束焊接过程中，保证焊接强度、控制
变形等方面所进行的工艺分析和采取的一系列措旌，并汪实了此焊接方案行之有效。
关键词：汽车齿轮电子柬焊接工艺分析
重型汽车变速箱二档齿轮总成电子束焊接 工艺分析
作者： 作者单位： 戴楚东， 杜学红 湖北襄樊江山汽车变速箱厂
本文链接：/Conference_3515442.aspx
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３
ｌ该件焊后产生翘曲和偏心的工艺分析及猎施 锥盘与齿轮的焊接为了保证强度，其焊接深度应大于锥盘被焊部位的厚度，一般不
少于７ｍｍ，两件结合面应贴合在～起，这样的一次性熔深，输入焊接热量高，锥盘的大 而薄容易引起翘曲或者锥盘偏心，所以在两零件的结构、压装组合、焊接参数调整这几 个环节应引起重视．在压装组合的平行度方面应严格要求，另外在焊前定位应采取措施。 ３．２焊后产生径向收缩的工艺分析及措施 焊后产生径向收缩。因零件结构的不同其收缩量不一样，收缩方向也不同，如果焊 缝离内孔尺寸远远小于焊缝离外圆尺寸，则内孔变大的可能性会多一些，反之，外圆变 小的可能性会多一些．无论是哪种收缩，其予留变形量应大于收缩量，在本件中，其内 孔留量和圆锥面的留量分别是０．４ｍｍ和Ｏ．５ｍｍ。 ３．３焊后产生角变形的工艺分析及措施 该齿轮在焊接过程中是工件回转，电子柬从某一点开始按焊接速度走完一周，因一 周不是同时焊接，这就有先受热和后受热的问题，即使在焊接结构上采取了措施，但角 变形的因素仍然存在．经分析，从三个方面入手采取了措施，（１）配合尺寸采用了一定 量的过盈，一般为Ｏ．０２ｍｍ一０．０４ｒａｍ。（２）焊前采用小束流固定封焊一周，封焊深度为焊 接深度的ｌ／４．１，５倍。（３）减小束流上升和柬流下降的斜度，并提高焊接速度。 ４焊接工艺
汽车变速箱双联齿轮激光焊接机
文章编号:1001-3997(2000)01-0055-03汽车变速箱双联齿轮激光焊接机李小平 汤漾平 段正澄(华中理工大学,武汉 430074)The Laser Welding Machine for Double-linked G ear in Automobile’s G earboxLI X iao-pin T ANG Y ang-ping DUAN Zheng-cheng(Huazhong University of Science and T echnology Wuhan430074,China) [摘要]在分析汽车变速箱双联齿轮的基础上,阐述了汽车变速箱双联齿轮焊接机设计开发过程中需解决的四个关键问题,通过对方案的比较和论证,确定了激光焊接机的整体结构,并详叙了设备的结构和设计原理。
关键词:激光焊接;齿轮 [Abstract]On the basis o f analyzing the double-linked gear in automobile’s gearbox,four key ques2 tions that must be solved in the cour se o f designing the laser-welding machine are discussed in this paper.The general structure o f the laser welding machine is established after comparing projects,the detailed structure and design principles are also presented K ey w ords:laser w elding;gear 中图分类号:TH132.41 文献标识码:A 齿轮焊接既可减少零件数量,又能提高齿轮质量和降低齿轮的制造成本,因此,在汽车工业中早已广泛应用。
汽车零部件的激光焊接技术
汽车零部件的激光焊接技术摘要：本文从激光焊接开始，介绍了激光焊接的优点、在汽车零部件上的广泛运用，以及它的缺点和发展趋势。
关键词：汽车零部件激光焊接汽车工业Abstract: This paper began from the laser welding, the advantages of laser welding, auto parts, as well as its shortcomings and development trends.Keywords: auto parts, laser welding, the automotive industry.一、前言随着科学技术的进步，激光技术的应用领域也越来越广泛。
激光焊接技术因其具备高精度、深穿透、高能量密度、适应性强等众多优点，受到了航空航天、机械电工、汽车制造等领域的高度重视。
在汽车制造业中，无论是车身组装，还是汽车零部件的生产尤其是在汽车零部件的生产中，激光焊获得了一致好评，也得到了广泛的应用。
二、激光焊接技术焊接工序在汽车生产加工过程中时一项不可或缺的工序。
汽车组装中最主要的车架、车桥、车身、车厢、变速箱、发动机等众多零部件的生产加工，也都离不开焊接工艺。
在众多焊接技术中，各个汽车生产厂已更加重视激光焊接的发展和应用，在生产的轻量化、高强度的今天，高强度钢板、合金钢、不锈钢及铝合金也早已被应用到轿车车身的生产当中，在焊接不锈钢、铝合金等材料时，激光焊接技术有着无与伦比的出色效果。
在当前，激光焊接技术已经成为最先进的汽车制造工艺之一。
激光焊接技术不仅在汽车齿轮（包括联体齿轮）、变速器、滤油器、空调带轮和液压挺杆等零部件中得到广泛应用，就连车顶、车门、行李箱和发动机盖等车体部位的激光焊接应用也受到广泛的认可。
三、激光焊接技术的优点激光焊接技术在汽车零部件加工方面几乎可以达到完美的要求，在效率、经济、安全、强度、抗腐蚀等方面有着良好的性能。
国内首款自动化齿轮激光焊机在武汉诞生
国 内首款 自动化 齿 轮激 光焊 机在 武 汉诞 生
随着科学技术 的进步 ，激光焊接技术 因其 高精度 、深穿透 、高能量密度 、适应 性强等众
多优点 ，应 用领域越来越广 ，受到航 空航天 、
设备是我国首款提供汽车变速箱齿轮、齿轮轴 激光焊接 的专用设备 ，采用转盘式四工位设置，
下料提供了便利条件 ，使得生产能力提高４ 』 ） ％。 高功率齿轮激光焊接机 由３ ５ （ ） ＇ 激光器、
水冷机组 、焊接机床 、数控系统 、外光路系统、 激光焊接头 、压料装置 、保护气单元 、二维上 下料装置及其控制 系统 、预热系统等组成。整
个 系统 的各项技术指标 和性能均达到 国际领先
Ｘ 一２ ８ 现代 焊接 ２ ０ １ ４ 年第３ 期 总第１ ３ ５ 期
达到国际先进水平。
计 、制造 ，并 开展 了超薄壁铝合金不同壁厚 、 不 同接头型式的连接实验 。该技术能够严格控 制焊缝宽度 ，焊缝宽度可缩窄至４ 毫米 Байду номын сангаас极大地
拓宽 了搅拌摩擦焊的应用范 围。同时 ，该 技术
微搅拌摩擦焊技术是在传统搅拌摩擦焊技
术 的基础上发展起来 的，可对厚度在 １ 毫米 以下
的材料进行搅拌摩擦 焊接 ，其材料产热 、流动 机制与传统搅拌摩擦焊有显著 区别 。
该技术可广泛用于铝合金 、铜合金 、异种
可应用于铝合金薄壁壳体 的焊接封装 ，目前已
经实现的盖板焊接最薄为０ ． ５ 毫米 。 凹
（ 本刊特邀记者 李 敖 ）
金属 的薄壁构件 、微小构件 的固相焊接 。英国
既完善了焊接过程中的压料装置 ，同时为 自动上
机械 电工 ，尤其是 汽车制造业的高度重视。激 光焊接在汽车制造 中的应用始于变速器的齿 轮 焊接 ，为 了减轻齿 轮质量 ，减小体积和加工难 度 ，节约原材料 ，发达 国家 已将整体加工的齿 轮组或齿轮轴改为分体加工 ，然后将两部分焊 接在一起 ，形成一个整体。 在此前景下 ，武汉大族金石凯激光系统有
激光焊接在汽车行业的运用史
激光焊接在汽车行业的运用史世界上第一台激光器诞生于1960年，我国于1961年研制出第一台激光器，40多年来，激光技术与应用发展迅猛，已与多个学科相结合形成多个应用技术领域。
在上个世纪八十年代，激光技术运用于汽车领域，主要是运用激光焊接车身。
那么，什么叫做激光技术？激光技术采用偏光镜反射激光产生的光束使其集中在聚焦装置中产生巨大能量的光束，如果焦点靠近工件，工仵就会在几毫秒内熔化和蒸发，这一效应可用于焊接工艺。
激光焊接设备的关键是大功率激光器，主要有两大类，一类是固体激光器，又称Nd:YAG激光器。
Nd （钕）是一种稀土族元素，YAG代表钇铝柘榴石，晶体结构与红宝石相似。
Nd:Y AG激光器波长为1.06μm，主要优点是产生的光束可以通过光纤传送，因此可以省去复杂的光束传送系统，适用于柔性制造系统或远程加工，通常用于焊接精度要求比较高的工件。
汽车工业常用输出功率为3-4千瓦的Nd:YAG激光器。
另一类是气体激光器，又称CO2激光器，分子气体作工作介质，产生平均为10.6μm的红外激光，可以连续工作并输出很高的功率，标准激光功率在2 -5千瓦之间。
明白了什么是激光技术，那么，激光技术又是怎样运用于汽车领域的呢？特别是激光焊接技术在汽车行业的运用。
目前，车身焊接主要有电阻电焊、缝焊、二氧化碳焊等方式。
电阻电焊通过施加在点焊电极上的电流将零件的接触表面熔化，然后在压力作用下连接在一起，主要用于车身构件及车架的焊接。
缝焊用滚轮电极代替电阻电焊的点焊电极，滚轮电极传递焊接电流和压力，其转动与零件的移动相互协调，产生连续的焊缝，主要用于密封性焊接或缝点焊工件，例如油箱。
二氧化碳焊是一种电弧焊，即局部加热来熔化和连接零件而不需要施压的一种焊接方法，在电极与工件之间的电弧作为热源，同时施加二氧化碳遮住电弧和熔化区，使之与大气隔开，主要用于车身蒙皮的焊接。
它主要具有：易于控制，速度快，自动化程度高；由于局部加热，所以工件不会产生热损伤，热畸变小；焊接精度高，重复操作稳定性好，成品率高；非接触性加工，无需焊接辅助工具；焊接时不用焊条或填充材料，可以得到无杂质无污染的焊缝；可实施异种材料的焊接，也可焊按常规方法难以焊接的材料；焊接在空气中进行，与真空电子束焊接相比，不需要真空室，不产生X射线这些优点。
汽车变速器双联齿轮的加工工艺
0引言齿轮在机械传动之中起十分显著的价值，主要包含了斜齿轮、圆柱齿轮、人字齿轮以及齿条等等，在汽车变速器之中，双联齿轮通常是将两个齿轮连成一体，也有人将其称之为滑移齿轮，是汽车工业生产过程中较为重要的零件，能够在汽车变速器之中实现换挡调速等功效。
双联齿轮结构本身就十分的特殊，所以其精密成形相较而言也十分的困难，一般情况下都是使用先热锻后机加的方式，为了能够进一步保障汽车变速器双联齿轮加工工艺的效果，笔者也对其进行了如下分析：1汽车变速器双联齿轮的材料选择与毛坯成形变速器之中的齿轮本身就属于低速重载的关键传力零件，在使用过程中齿面会受到压力而产生塑性变形，并且受到损害，齿轮很容易会被折断，所以在对汽车变速器双联齿轮材料进行选择的时候，最好是挑选机械硬度以及强度等综合力学性能都较为良好的材料，这样才能确保之后加工工艺效果。
除此之外，在双联齿轮中间大多是细而两段为聚料较多的法兰盘，所以对于其毛坯最好是使用锻件。
我国国内锻造厂家在进行加工的过程中，大多是使用冷态墩粗、冲孔、积压、复合成形等工艺，还有精密闭式模锻工艺、伴热精模锻工艺。
为了能够进一步减轻质量，同时有效节约原材料让整个加工难度得到降低，工件可以在加工过程中使用双向挤墩复合工艺，这样只需要进行一次加热，而且只需要一个工作循环即可成形。
需要注意的是，在进行锻造之前，对于每一批钢材使用的快速光谱仪对其进行检测，这样才能避免混料现象发生；锻造之后还需要及时对锻坯流线以及金相组织、脱碳层深度、晶粒度等多方面进行抽检。
2汽车变速器双联齿轮加工要求以及工艺路线2.1加工要求汽车变速器双联齿轮在进行加工过程中具有高精度、高效、高稳定性等加工要求，生产车间还需要在满足经济型要求的基础之下制定出恰当的加工工艺路线。
通常情况下，对于齿轮的选择，我们可以选用插齿的方式，而对于双联齿轮则最好是选择滚剃齿方式。
就目前汽车生产情况来分析的话，对汽车变速器齿轮热处理变形试验规律进行总结，同时积极借助于高精机床以及红外设备来对齿形以及齿向等参数来进行及时的修正，这样就能有效补偿变形这一问题，最大程度提高齿形以及其精度。
汽车主动齿轮组件激光焊接参数优化
1. 概述小型化、轻量化以及换挡舒适感是汽车变速箱追求的目标，这也使得汽车变速箱内部零部件必须更加紧凑，由此也带来了齿轮零件加工的一些难题。
根据设计的要求，一些汽车变速箱传动齿轮的结合齿与主啮合齿轮之间端面没有间隙或间隙很小，这样会造成结合齿的齿形加工或主啮合齿轮的齿形加工被另一部分所干涉，因此通常会把这两部分分开加工，加工后再焊接成组件来达到其使用效果。
激光焊接技术具有高效率、低成本及高适用性等特点，目前被广泛应用于汽车变速箱齿轮与结合齿圈连接。
汽车齿轮组件在使用过程中需要传递交变动力承载高负荷扭矩，因此优良稳定的焊缝质量是避免齿轮组件早期疲劳失效的关键因素之一。
齿轮组件在使汽车主动齿轮组件激光焊接参数优化■廖福平，余登位，伍复亮，张翼，赖海兰摘要：本文分别研究了表面清洁度、保护气流量以及焊接收弧阶段能量降等过程参数控制对某汽车主动齿轮组件焊缝质量的影响。
结果表明：良好的焊前表面清洁度可有效防止焊接飞溅和气孔的产生；焊接过程中保护氩气流量太小或太大都可能导致焊接缺陷，且在一定条件下氩气流量与焊接熔深成反比；三段法梯次焊接速度加快和焊接功率下降控制焊接收弧能得到更优的焊缝质量。
关键词：齿轮；表面清洁度；保护气体流量；焊接速度；焊接功率用过程中出现早期脱焊失效主要是由于焊缝存在以下缺陷所致：虚焊、微裂纹、气泡、焊缝组织不良以及有效焊接熔深不足等。
而影响焊缝质量的因素主要有：光束质量（能量、光斑尺寸和模式、波长、偏振等）；焊接特性（焊接速度、聚焦位置、接头几何尺寸、间隙等）；保护气特性（成分、保护方式、压力、流速等）；材料特性（成分、表面状态等）。
本文就优化焊接前工件表面清洁度、焊接过程中保护气体流量、焊接收弧阶段等过程参数，从而得到优良可靠的焊缝质量进行了研究。
2. 试验材料与设备某主动齿轮母体材料为20M n C r 5，配对齿圈材料为16M n C r S 5，材料成分符合EN10084标准要求。
激光焊接齿轮工艺_概述说明以及解释
激光焊接齿轮工艺概述说明以及解释1. 引言1.1 概述激光焊接齿轮工艺是一种高精度、高效率的焊接技术，广泛应用于各个领域的齿轮制造。
激光焊接通过高浓度能量束的瞬时加热和快速冷却，将金属材料连接在一起，从而实现齿轮的焊接。
相比传统的焊接工艺，激光焊接具有较小的热影响区、高强度连接以及无需添加任何额外材料等优势。
1.2 文章结构本文将分为五个部分进行介绍和解析。
首先在引言部分对激光焊接齿轮工艺进行概述，并说明文章结构和目标。
其次，正文部分将详细探讨激光焊接齿轮工艺的相关知识和技术要点。
随后，我们将着重解释激光焊接齿轮工艺的原理、优势以及应用领域，并介绍其具体流程和注意事项。
在第四部分中，我们将通过一个案例来展示激光焊接齿轮工艺的实际应用，并分析其对该案例的影响和优势。
同时，我们也会比较其他传统焊接工艺与激光焊接的差异和不足之处。
最后，在结论部分总结文章的要点，并展望激光焊接齿轮工艺的未来发展前景，提出相关建议，并给予一个适当的结束语。
1.3 目的本文旨在系统地介绍激光焊接齿轮工艺的原理、优势以及应用领域，并详细解释该工艺的具体流程和注意事项。
通过实例分析和讨论，我们将探讨激光焊接齿轮工艺对特定案例的影响和优势，并与传统焊接工艺进行对比，以揭示其差异和不足之处。
最后，我们将在结论部分总结文章内容并展望激光焊接齿轮工艺未来的发展前景，并提出相应建议。
通过本文的撰写，旨在为读者提供关于激光焊接齿轮工艺方面的全面了解，为相关领域研究和实践提供指导和参考。
2. 正文激光焊接齿轮工艺是一种利用激光束将齿轮的不同部分进行熔化和连接的先进工艺。
它通过高能量密度的激光束将两个或多个齿轮结构部件加热至其熔点，然后迅速冷却使其形成牢固的连接。
这种工艺具有高效、精确和可控性强等优势，在各个领域得到了广泛应用。
在正文中，我们首先详细介绍激光焊接齿轮工艺的原理和基本过程。
激光焊接利用激光束在微观尺度上对材料进行加热，使其局部区域瞬间达到高温状态并融化，当激光束停止时，被融化的材料迅速冷却凝固形成焊缝。
激光焊接技术在汽车制造中的应用讲解
激光焊接技术在汽车制造中应用1、引言激光焊接从上世纪60年代激光器诞生不久就开始了研究，从开始薄小零件或器件焊接到目前大功率激光焊接在工业生产中大量应用，经历了近40年开展。
由于激光焊接具有能量密度高、变形小、热影响区窄、焊接速度高、易实现自动控制、无后续加工优点，近年来正成为金属材料加工及制造重要手段，越来越广泛地应用在汽车、航空航天、国防工业、造船、海洋工程、核电设备等领域，所涉及材料涵盖了儿乎所有金属材料。
虽然及传统焊接方法相比，激光焊接尚存在设备昂贵，一次性投资大，技术要求高问题，使得激光焊接在我国工业应用还相当有限，但激光焊接生产效率高和易实现自动控制特点使其非常适于大规模生产线和柔性制造。
其中，激光焊接在汽车制造领域中许多成功应用已经凸现出激光焊接不同于传统焊接方法特点和优势，也为许多大功率激光器制造商和激光焊接设备制造商提供了更为诱人经济效益前景。
这也是激光焊接能够吸引国内外越来越多科技人员从事研究和技术开发原因。
本文综述了近年来国内外激光焊接技术领域研究和应用一些进展，并介绍了激光焊接在汽车零件和车身制造领域典型应用。
2、激光焊接技术进展2.1激光器技术在汽车制造和其它工业生产中广泛应用大功率激光器主要包括两类，C02激光器和Nd:YAG激光器，而大功率半导体激光器在焊接领域研究还处于起步阶段。
(1 C02激光器用于大熔深激光焊接C02激光器一般以连续方式工作，主要包括快轴流和Slab型两种类型。
同快轴流激光器相比，Slab型激光器具有结构紧凑、气体消耗量少、维护本钱低特点。
目前世界上C02激光器最大输出功率为45kW,工业生产中应用激光器输出功率范围约在700W至12kW之间。
我国目前可以自主生产快轴流激光器最大输出功率为3kW o(2 Nd:YAG激光器Nd:YAG激光可以通过光纤传输，在柔性制造系统或远程加工场合更具有适应性。
目前国外Nd： YAG激光器最大输出功率达10kW,而包括汽车在内工业生产中应用较多那么是3kW和4kW Nd: YAG激光器。
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文章编号:1001-3806(2004)04-0445-04汽车变速箱双联齿轮的激光焊接周运义1,胡昌奎2,陈培锋2(1.武汉理工大学机电学院,武汉430063; 2.华中科技大学激光技术与工程研究院,武汉430074)摘要:采用高功率CO 2激光器对汽车变速箱用双联齿轮进行焊接实验;分析了几个主要的工艺参数对焊接的影响;并对激光功率3kW 、焊接速度1.5m/min 、离焦量-0.5mm 时的焊接产品进行了分析检验。
结果得到外观饱满、美观、无焊珠和凹陷且深宽比大于2 1的焊缝;焊接热影响过渡区很小,熔区很快过渡到基体,熔区组织致密、无缺陷,呈细板条马氏体,而且熔区显微硬度达到450HV,较基体有显著的提高;通过力学性能测试发现,热变形在允许的0.05mm 范围内,在15k Nm 的作用下进行扭矩试验未发现开裂和变形超差现象。
选择合理的焊接工艺参数,激光焊接变速箱双联齿轮可以得到理想的焊接效果。
关键词:激光焊接;双联齿轮;工艺参数;结果检验中图分类号:TG665 文献标识码:AThe laser welding of the double -linked gear in automob ile gear -boxZ HOU Yun -yi 1,HU Chang -kui 2,C HEN Pei -f eng 2(1.College of Electromechnical Engineering,Wuhan Universi ty of Technology,Wuhan 430063,China; 2.Institute of Laser T ech -nology &Engineering,HUST,Wuhan 430074,China)Abstract:The double -linked gears in au tomobile gear -box have been welded with hi gh power CO 2laser;several primary parameters affected welding quality have been analyzed;the welded products were analyzed and tested.The appearance of welding seam was perfect without hollow and weldi ng bead.The ratio bet ween depth and width ex ceeded 2 1;the hot i nfluenced zone is narrow,the molten zone is compact without bu g and the micro -hard reaches 450HV which is higher than raw materials.The gears didn t craze by 15kNm tortile test.Key words:laser welding;double -gear;technics parameter;resul -t checkup作者简介:周运义(1975-),男,硕士研究生,主要从事机械电子方面的研究。
E -mail:zhou_yunyi@ 收稿日期:2003-06-30;收到修改稿日期:2003-10-08引 言齿轮是传动机械不可缺少的零部件,为了减少重量和体积,降低加工难度,节省原材料,一般将整体加工的齿轮组或齿轮轴改为分体加工,再焊接组成整体。
焊接后要求强度高、变形小,且不破坏原材料性能。
传统焊接很难达到这个要求,如钎焊加热温度较高(1100 )、时间较长,易导致齿轮材料的晶粒粗大,对齿轮的尺寸精度及性能有不利影响[1];电子束焊接虽然有焊缝窄、热影响区小、深宽比高等优点,但它需要在真空中进行,这无疑就增加了设备的复杂性,而且抽真空时间较长,影响生产效率。
而激光焊接由于具有能量密度高,焊缝深宽比大,变形和热影响区小,焊缝致密,焊接质量好,容易自动化,可以在大气中进行等众多优点,国外著名的汽车集团纷纷采用激光焊接汽车齿轮,美国福特汽车公司采用6kW CO 2激光加工系统将6根轴与锻出来的齿轮焊在一起,成为轿车自动变速箱的齿轮架部件,生产效率为200件/h;意大利菲亚特公司用激光焊接汽车同步齿轮,费用比老设备高1倍,而生产效率提高5倍~7倍[2]。
在国内,大多数汽车齿轮厂家现在仍然采用的是电子束焊接,因此,研究齿轮的激光焊接对于我国齿轮生产厂家进行生产工艺改造有一定参考价值。
1 实验条件和过程待焊接的是用于汽车变速箱的20Cr MnTi 合金钢双联齿轮,其主要成分如表1所示。
实验中采用武汉金石凯激光技术有限公司生产的GS -TEL -5KA 型三折腔横流C O 2激光器,激光功率0kW~5kW 连续可调,功率不稳定 4%,激光模式为TEM 00+TEM 01。
焊接装置如图1所示,为克第28卷 第4期2004年8月激 光 技 术LASER TECHNOLOGYVol.28,No.4August,2004Table 1 The ingredient of the gear s materialmodel the primary chemic ingredient 10020CrMnTiW CW MnW SiW Cr0.17~0.240.80~1.100.20~0.40 1.00~1.30Fig.1 The sketch map of welding equipment服透镜的热畸变和金属球面镜带来的较大球差,采用离轴抛物面镜对激光束进行反射聚焦,焦距127mm,平面反射镜2和聚焦镜用支架连接,通过改变两平面镜间的距离可实现焦点位置连续可调。
齿轮经专用夹具安装在旋转工作台上,速度为0.1m/min~5m/min 可调。
同时侧吹Ar 气以保护镜头和抑制光致等离子体。
在实验过程中研究了激光功率、焊接速度、离焦量以及侧吹气流量等主要焊接工艺参数对焊接深度和焊缝宽度的影响,同时对熔区用金相显微镜进行观察和照相,并进行显微硬度分析。
2 焊接工艺研究影响激光深熔焊接质量的主要工艺参数有激光模式、激光功率密度、焊接速度、焦点位置、等离子体的抑制等,其中光束模式对焊缝质量影响较大,因此,焊接时应采用准基模或低阶模。
2.1 激光功率功率密度是激光焊接中最关键的参数之一,它与激光器输出功率成正比,与有效光斑直径的平方成反比。
激光焊接与激光功率密度密切相关,一般当激光功率密度不高于106W/cm 2时,激光焊接属于热传导焊接的范畴,只有当激光功率密度达到106W/cm 2时,才能形成深熔焊接,产生 小孔效应 。
小孔是一个温度特别高的吸收源,热量从小孔向周围传递,从而在小孔周围形成一个称之为熔池的熔化区。
随着光束相对工件的移动,熔化的金属充填小孔、固化而形成焊缝。
小孔效应 与激光功率密度密切相关,功率密度越低, 小孔效应 越不稳定,甚至无法形成,熔池也小。
为了使焊接后的双联齿轮能传递较大的扭矩,就必须进行深熔焊接。
2.2 焊接速度焊接速度同激光功率一起影响着焊接区域的热输入,因而对焊缝的形状和尺寸有较大的影响。
深熔焊接时,在一定的激光功率下,焊接熔深几乎与焊接速度成反比。
焊接速度过快,难以形成 小孔效应 ,以致金属未熔化和自淬速度过快,焊缝强度降低,而且焊缝中的有害气体如N 2,H 2,O 2及C O 来不及逸出,使焊缝气孔增多,影响抗弯强度和焊缝外观。
所以,确定焊接速度的上限是为了防止金属未熔透和自淬速度过快以致不能流动和融合,否则,熔化金属会趋向与仅沿着被焊工件顶端形成焊珠;而焊接速度过慢时,过量的热传导引起的焊道向侧向扩展,热影响区过热、扩大,焊缝金相组织晶粒粗大,有时还会产生裂纹,严重影响了焊接质量,而焊速到达低限时,过多的功率吸收还会引起局部蒸发损失,出现凹陷[3,4]。
2.3 焦点位置作用于工件表面的激光功率密度除了和激光束的焦斑功率密度有关外,还取决于工件表面与焦斑的相对位置(离焦量)。
当焦平面位于工件表面之上时称为正离焦,反之为负离焦。
激光束的离焦量对熔深有很大的影响,激光束腰处的功率密度最大,束腰位于工件上时(正离焦)工件获得的功率密度相应降低,会形成 钉头 状焊缝,熔深减小;当束腰处于工件内时(负离焦)可增加熔深,形成V 形焊缝,所以焊接时常采取负离焦[4]。
而最佳离焦量与聚焦镜的焦距有关,短焦距镜相应的离焦量要比长焦距镜的离焦量小,且焦点位置的调节余量较小,稍有变化就会引起显著的熔深损失,但它可获得大的熔深[3]。
2.4 等离子体的抑制在激光深熔焊接过程中,当激光功率密度达到106W/cm 2时,工件表面温度随加热时间的延长而达到材料的汽化温度,使工件表面蒸发形成金属蒸气,金属蒸气中有一定的自由电子通过逆韧致辐射吸收激光能量而被加速,直至有足够的能量来碰撞金属材料蒸气和周围气体。
电子密度从而雪崩式增长而达到饱和状态,形成致密的等离子体云。
致密的光致等离子体对激光进行吸收、散射和折射,影响激光的能量传输效率,大大减小了到达工件的激光能量密度,导致熔深变浅。
同时由于等离子体的折射,使得激光束聚焦斑点扩大,焦点向下移动,即所谓的等离子体的负透镜效应,影响激光束的聚焦状态,从而446 激 光 技 术2004年8月影响焊接效果。
所以对等离子体进行控制非常必要。
在实际应用中通常采用侧吹气体来抑制等离子体,但这种方法对气流量要求较为严格,气流量太小,不能有效吹散等离子体;气流量太大,熔池扩大并且搅拌厉害,影响焊缝成型[5]。
表2中的数据为运用不同的工艺参数对20CrMnTi 合金钢双联齿轮进行焊接,通过线切割、硝酸腐蚀后测量焊缝的深度和宽度值,其中,试样2为最佳焊接参数。
Table 2 The data of the gear s welding sample laserpower /kW weldi ng speed /(m min-1)defoc using /mm depth/width /(mm/mm)13 1.50 4.72/2.123 1.5-0.5 4.81/2.133 1.5-1 4.65/2.243 1.50.5 4.67/2.153 1.51 4.50/2.2631-0.5 4.96/2.473 1.25-0.5 4.91/2.483 1.75-0.5 4.76/2.1932-0.5 4.61/2.1103 2.25-0.5 4.58/2.0113 2.5-0.5 4.50/2.012 2.5 1.5-0.5 4.48/2.013 3.5 1.5-0.5 4.97/2.31441.5-0.55.12/2.4图2中为激光功率与焊缝深度的关系曲线,可见焊缝深度随激光功率的增加而增加,但两者并不是简单的线性关系。