CN106670665A - 用于多功能稳定杆的激光‑mig复合多层多道的焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于多功能稳定杆的激光‑MIG复合多层多道的焊接方法，包括：将待焊的片簧开好坡口，对片簧和轴套进行预热，用夹具对片簧和轴套进行固定；然后将扭杆与片簧进行夹装固定，进行预热，预热完成后依次进行激光‑MIG复合焊接，焊后进行缓冷处理。本发明的方法能够降低焊后矫正变形的工作量，大大提高了焊接效率和接头质量。

Description

用于多功能稳定杆的激光-MIG复合多层多道的焊接方法
技术领域
本发明属于焊接领域，具体指代一种用于汽车多功能稳定杆的激光-MIG复合多层多道的焊接方法。
背景技术
随着汽车制造产业的高速发展，人们日常生活也日趋便捷，给人类生活和工农业生产带来极大便利。横向稳定杆结构能提高悬架倾侧角刚度，减少车身倾角，防止过大的横向倾侧，保持车身平衡，在汽车制造中扮演着重要角色。由此，对汽车制造产业中焊接技术，特别是横向稳定杆的焊接应力变形控制的要求越来越高。
对于横向稳定杆的制造，主要采用实心稳定杆。目前发现，应用管材代替实心材料制造稳定杆，能在制造过程中减轻汽车重量，节约原材料，减少能耗，从而达到汽车轻量化的目标，此项创新已经成为汽车加工制造业的一项重要技术。如何以最低成本、最高效率、最简工艺制造合格的空心稳定杆是汽车性能优化的研究方向。
目前，管材焊接通常采用电弧焊方法，由于电弧焊焊接速度较慢、焊接热输入大，容易出现焊接裂纹、接头软化、焊接变形量大等问题，增大了焊后矫正变形的工作量，大大降低了焊接效率和接头质量。随着科学技术的进步和国民经济的发展，对汽车多功能稳定杆的质量提出了更高的要求。激光焊接由于具有能量密度高、热输入量低、焊接速度快、焊缝热影响区窄、焊接变形小等优点，而越来越多的应用于管材焊接。英国学者W M Steen首先提出激光与TIG复合热源焊接的概念，这种方法综合了激光和电弧的优点，是一种优质、高效的焊接新技术，它利用激光和电弧的特点组成复合焊接热源，具有能量密度高、热输入量低、熔深大、焊接速度快、变形小及装配间隙适应强等优点，有利于提高汽车多功能稳定杆的接头质量和生产效率。目前，我国激光-电弧复合焊接技术的研发与应用尚处于起步阶段，因此，研究激光-电弧复合焊接技术在汽车横向空心稳定杆制造工艺中的应用具有重要的实用价值和应用前景。
发明内容
针对于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用于多功能稳定杆的激光-MIG复合多层多道的焊接方法，以解决现有技术电弧焊焊接速度慢，热输入大、容易出现焊接裂纹等问题；本发明通过合理选材，合理制定焊接参数，可有效防止焊接裂纹、接头软化等问题的出现，降低了焊后矫正变形的工作量，大大提高了焊接效率和接头质量。
为达到上述目的，本发明的一种用于多功能稳定杆的激光-MIG复合多层多道的焊接方法，包括步骤如下：
(1)焊前准备，包括选定合理的焊接材料；将待焊的片簧开好坡口并清理，对片簧和轴套进行预热，用夹具对片簧和轴套进行固定；将扭杆与片簧进行夹装固定，进行预热；
(2)设定焊接参数，包括激光功率、焊接速度、电流和电压；
(3)进行激光-MIG复合多层多道焊接；
(4)缓冷处理。
优选地，所述片簧材料为25CrMo4，轴套和扭杆为33MnCrB5-2。
优选地，焊前预热温度为250℃～280℃，时间120±5分钟。
优选地，所述的坡口为单边V型坡口，利用砂轮机对坡口进行打磨清理，去除油污和氧化物，直至露出金属光泽；片簧和轴套连接处为环焊缝，双面焊接，坡口角度为20°～30°。
优选地，所述轴套与片簧焊接顺序依次为：将两个片簧的两端分别与轴套焊接，分别对第一轴套焊缝和第二轴套焊缝进行打底；加工第一轴套焊缝的盖面层和第二轴套焊缝的盖面层；分别对第一片簧的第一焊缝和第二片簧的第一焊缝进行打底；加工第一片簧的第一焊缝的盖面层和第二片簧的第一焊缝的盖面层。
优选地，所述片簧和轴套的激光-MIG复合焊接的焊接层数为2层，每层采用环形焊接路径进行填充，焊接方向依次交替光丝间距为1.5mm；电弧在前，每层的焊接参数为：打底层的激光功率为3700±100W、电流为170±10A、电压为21±2V、焊接速度为1.0m/min；盖面层的激光功率为3000±100W、电流为190±10A、电压为23±2V、焊接速度为0.9m/min。
优选地，所述扭杆与片簧焊接顺序依次为：扭杆的第一焊缝的打底层，扭杆的第二焊缝的打底层，第一片簧的第二焊缝的打底层，第二片簧的第二焊缝的打底层，扭杆的第一焊缝的填充层，扭杆的第二焊缝的填充层，第一片簧的第二焊缝的填充层，第二片簧的第二焊缝的填充层，扭杆的第一焊缝的盖面层，扭杆的第二焊缝的盖面层，第一片簧的第二焊缝的盖面层，第二片簧的第二焊缝的盖面层。
优选地，所述的扭杆与片簧的激光-MIG复合焊接的焊接层数为3层，每层采用环形焊接路径进行填充，焊接方向依次交替；光丝间距为1.5mm；电弧在前，每层的焊接参数为：打底层的激光功率为4300±100W、电流为200±10A、电压为22±2V、焊接速度为1.1m/min；填充层的激光功率为3600±100W、电流为220±10A、电压为23±2V、焊接速度为1.0m/min；盖面层的激光功率为3200±100W、电流为240±10A、电压为24±2V、焊接速度为0.9m/min。
优选地，所述缓冷处理为全部焊接工作完成后将稳定杆的焊缝部分全部埋入石英砂坑中，进行保温缓冷处理，时间大于3小时。
本发明的有益效果：
本发明的用于多功能稳定杆激光-MIG复合多层多道焊的焊接方法，能有效降低焊后工件的应力变形；解决了目前多功能稳定杆的焊接方法中存在的焊接工序多、焊接工作量大、应力变形不易控制、焊接质量差、焊接缺陷多及焊接效率低等问题。
通过调节激光光束，利用激光对电弧的吸引和压缩作用，一方面能够调整焊缝焊接热输入以及焊缝熔池的形状及尺寸，降低对管材的热损伤；另一方面激光与电弧作用能够提高电弧的稳定性，实现高速焊接以及填充材料的连续稳定过渡，进而提高焊接效率。本发明的方法具备高速、低热损伤以及焊接变形可控等优点，能够满足汽车多功能稳定杆的制备需求。
附图说明
图1为多功能横向稳定杆结构与焊缝位置结构示意图；
图2为扭杆与片簧结合后坡口局部细节示意图；
图3为片簧与轴套结合后坡口局部细节示意图；
图4为焊接方向与焊接设备示意图；
图中：1为第一轴套焊缝，2为第二轴套焊缝，3为轴套，4为片簧，5为扭杆，6为第一片簧的第一焊缝，7为第二片簧的第一焊缝，8为第一片簧的第二焊缝，9为第二片簧的第二焊缝，10为扭杆的第一焊缝，11为扭杆的第二焊缝。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
参照图1至图4所示，实施例的中横向稳定杆包括：用于横向多功能稳定杆的轴套3、片簧4和扭杆5，所述轴套3、片簧4和扭杆5为三种合金结构钢。其中，片簧的材料为25CrMo4，化学成分百分比为：C：0.22％～0.29％，Mn：0.60％～0.90％，Si：0.10％～0.40％，Cr：0.90％～1.20％，Mo：0.15％～0.30％，S：≤0.035％，P：≤0.035％，余量为Fe和微量元素；轴套和扭杆的材料为33MnCrB5-2，化学成分百分比为：C：0.32％～0.4％，Mn：0.40％～0.70％，Si：0.17％～0.37％，Cr：0.80％～1.10％，Mo：0.15％～0.25％，S：≤0.035％，P：≤0.035％，余量为Fe和微量元素。
所用的焊接填充材料为MEGAFIL 807M，焊丝直径为1.4mm。
焊接设备的选用：YLS-6000光纤激光器、松下焊机YD-500GR。
本发明的一种用于多功能稳定杆的激光-MIG复合多层多道的焊接方法，包括步骤如下：
首先将待焊的片簧4开好坡口并清理；对片簧4和轴套3进行预热，用夹具对片簧4和轴套3进行固定，设定焊接参数，进行激光-MIG复合多层多道焊接，焊后进行缓冷处理；然后再将扭杆5与片簧4进行夹装固定，进行预热，预热完成后进行激光-MIG复合多层多道焊接；焊后进行缓冷处理。
其中，所述片簧材料为25CrMo4，轴套和扭杆为33MnCrB5-2。
其中，焊前预热温度为250℃～280℃，时间120±5分钟。
其中，所述的坡口为单边V型坡口，利用砂轮机对坡口进行打磨清理，去除油污和氧化物，直至露出金属光泽；片簧和轴套连接处为环焊缝，双面焊接，坡口角度为20°～30°。
其中，所述轴套3与片簧4焊接顺序依次为：将两个片簧的两端分别与轴套3焊接，分别对第一轴套焊缝1和第二轴套焊缝2进行打底；加工第一轴套焊缝1的盖面层和第二轴套焊缝2的盖面层；分别对第一片簧的第一焊缝6和第二片簧的第一焊缝7进行打底；加工第一片簧的第一焊缝6的盖面层和第二片簧的第一焊缝7的盖面层。
其中，所述片簧4和轴套3的激光-MIG复合焊接的焊接层数为2层，每层采用环形焊接路径进行填充，焊接方向依次交替光丝间距为1.5mm；电弧在前，每层的焊接参数如下表1：
表1
焊接层数 激光功率(W) 电流(A) 电压(V) 焊接速度(m/min)
打底层 3700±100 170±10 21±2 1.0
盖面层 3000±100 190±10 23±2 0.9
其中，所述扭杆5与片簧4焊接顺序依次为：扭杆的第一焊缝10的打底层，扭杆的第二焊缝11的打底层，第一片簧的第二焊缝8的打底层，第二片簧的第二焊缝9的打底层，扭杆的第一焊缝10的填充层，扭杆的第二焊缝11的填充层，第一片簧的第二焊缝8的填充层，第二片簧的第二焊缝9的填充层，扭杆的第一焊缝10的盖面层，扭杆的第二焊缝11的盖面层，第一片簧的第二焊缝8的盖面层，第二片簧的第二焊缝9的盖面层。
其中，所述的扭杆5与片簧4的激光-MIG复合焊接的焊接层数为3层，每层采用环形焊接路径进行填充，焊接方向依次交替；光丝间距为1.5mm；电弧在前，每层的焊接参数如下表2：
表2
焊接层数 激光功率(W) 电流(A) 电压(V) 焊接速度(m/min)
打底层 4300±100 200±10 22±2 1.1
填充层 3600±100 220±10 23±2 1.0
盖面层 3200±100 240±10 24±2 0.9
其中，所述缓冷处理为全部焊接工作完成后将稳定杆的焊缝部分全部埋入石英砂坑中，进行保温缓冷处理，时间大于3小时。
本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于多功能稳定杆的激光-MIG复合多层多道的焊接方法，其特征在于，包括步骤如下：
（1）焊前准备，包括选定合理的焊接材料；将待焊的片簧开好坡口并清理，对片簧和轴套进行预热，用夹具对片簧和轴套进行固定；将扭杆与片簧进行夹装固定，进行预热；
（2）设定焊接参数，包括激光功率、焊接速度、电流和电压；
（3）进行激光-MIG复合多层多道焊接；
（4）缓冷处理。
2.根据权利要求1所述的用于多功能稳定杆的激光-MIG复合多层多道的焊接方法，其特征在于，所述片簧材料为25CrMo4，轴套和扭杆为33MnCrB5-2。
3.根据权利要求1所述的用于多功能稳定杆的激光-MIG复合多层多道的焊接方法，其特征在于，焊前预热温度为250℃~280℃，时间120±5分钟。
4.根据权利要求1所述的用于多功能稳定杆的激光-MIG复合多层多道的焊接方法，其特征在于，所述的坡口为单边V型坡口，利用砂轮机对坡口进行打磨清理，去除油污和氧化物，直至露出金属光泽；片簧和轴套连接处为环焊缝，双面焊接，坡口角度为20°~30°。
5.根据权利要求1所述的用于多功能稳定杆的激光-MIG复合多层多道的焊接方法，其特征在于，所述轴套与片簧焊接顺序依次为：将两个片簧的两端分别与轴套焊接，分别对第一轴套焊缝和第二轴套焊缝进行打底；加工第一轴套焊缝的盖面层和第二轴套焊缝的盖面层；分别对第一片簧的第一焊缝和第二片簧的第一焊缝进行打底；加工第一片簧的第一焊缝的盖面层和第二片簧的第一焊缝的盖面层。
6.根据权利要求1所述的用于多功能稳定杆的激光-MIG复合多层多道的焊接方法，其特征在于，所述片簧和轴套的激光-MIG复合焊接的焊接层数为2层，每层采用环形焊接路径进行填充，焊接方向依次交替光丝间距为1.5mm；电弧在前，每层的焊接参数为：打底层的激光功率为3700±100W、电流为170±10A、电压为21±2V、焊接速度为1.0m/min；盖面层的激光功率为3000±100W、电流为190±10A、电压为23±2V、焊接速度为0.9m/min。
7.根据权利要求1所述的用于多功能稳定杆的激光-MIG复合多层多道的焊接方法，其特征在于，所述扭杆与片簧焊接顺序依次为：扭杆的第一焊缝的打底层，扭杆的第二焊缝的打底层，第一片簧的第二焊缝的打底层，第二片簧的第二焊缝的打底层，扭杆的第一焊缝的填充层，扭杆的第二焊缝的填充层，第一片簧的第二焊缝的填充层，第二片簧的第二焊缝的填充层，扭杆的第一焊缝的盖面层，扭杆的第二焊缝的盖面层，第一片簧的第二焊缝的盖面层，第二片簧的第二焊缝的盖面层。
8.根据权利要求1所述的用于多功能稳定杆的激光-MIG复合多层多道的焊接方法，其特征在于，所述的扭杆与片簧的激光-MIG复合焊接的焊接层数为3层，每层采用环形焊接路径进行填充，焊接方向依次交替；光丝间距为1.5mm；电弧在前，每层的焊接参数为：打底层的激光功率为4300±100W、电流为200±10A、电压为22±2V、焊接速度为1.1m/min；填充层的激光功率为3600±100W、电流为220±10A、电压为23±2V、焊接速度为1.0m/min；盖面层的激光功率为3200±100W、电流为240±10A、电压为24±2V、焊接速度为0.9m/min。
9.根据权利要求1所述的用于多功能稳定杆的激光-MIG复合多层多道的焊接方法，其特征在于，所述缓冷处理为全部焊接工作完成后将稳定杆的焊缝部分全部埋入石英砂坑中，进行保温缓冷处理，时间大于3小时。
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