CN115815812A - 中高碳钢的焊接方法 - Google Patents

Abstract

本申请提出了一种中高碳钢的焊接方法，包括以下步骤：将两个待焊接的焊件在工作台上进行装夹，两个焊件之间形成圆形焊缝；将激光光束对准圆形焊缝，并设置圆形焊缝的轮廓为激光光束的相对移动轨迹；激光光束以第一功率沿圆形焊缝移动第一行程；激光光束以第二功率沿圆形焊缝移动第二行程，其中，第二功率大于第一功率；激光光束以第三功率沿圆形焊缝移动第三行程，其中，第三功率小于第二功率；焊接完成，工作台停止旋转，停止激光光束，取出焊件；本方法可以一次性完成中高碳钢焊件的焊前预热、焊接和焊后保温，无需二次装夹。

Description

中高碳钢的焊接方法

技术领域

本申请涉及激光焊接技术领域，尤其涉及一种中高碳钢的焊接方法。

背景技术

碳当量是指将钢铁中各种合金元素对共晶点实际碳量的影响折算成碳的增减，同一元素在不同的碳当量计算法中其X值不同，碳钢及合金结构钢的碳当量经验公式为：Ceq＝C+Mn/6+(Cr+V+Mo)/5+(Cu+Ni)/15。

在现有技术中，中碳钢材料(碳当量>0.6％)焊接时需要进行焊前预热和焊后保温，否则此类材料焊后易存在裂纹，GB/T 22085中有明确定义焊接质量缺欠：“焊接裂纹不允许”。

然而，对于多品种小批量的驱动轴系列产品，在焊接时若采取自动方式进行预热、焊接和保温，此方式的投资成本非常高，且实用性较差；若采用人工方式装卸料、预热、焊接及保温，则此方式预热、焊接及保温等的各工艺参数不易控制，无法保障其焊接质量，同时生产效率低下，并且生产中存在安全隐患。

发明内容

本申请的目的在于提供一种中高碳钢的焊接方法，本方法可以一次性完成中高碳钢焊件的焊前预热、焊接和焊后保温，无需二次装夹，可以解决中高碳钢焊件焊前预热和焊后保温的操作可靠性问题，并且，应用本方法进行焊接的设备的投资成本低、焊接效率高，且不存在安全隐患。

为此，本申请实施例提供了一种中高碳钢的焊接方法，其包括以下步骤：

将两个待焊接的焊件在工作台上进行装夹，两个所述焊件之间形成圆形焊缝；

将激光光束对准所述圆形焊缝，并设置所述圆形焊缝的轮廓为所述激光光束的相对移动轨迹；

所述激光光束以第一功率沿所述圆形焊缝移动第一行程；

所述激光光束以第二功率沿所述圆形焊缝移动第二行程，其中，所述第二功率大于所述第一功率；

所述激光光束以第三功率沿所述圆形焊缝移动第三行程，其中，所述第三功率小于所述第二功率；

焊接完成，所述工作台停止旋转，停止所述激光光束，取出所述焊件。

优选地，所述第一功率为800w～1000w；所述第二功率为900w～1650w；所述第三功率为800w～1000w。

优选地，以所述激光光束初始照射所述圆形焊缝的位置作为焊接起点位置，此时，所述激光光束相对于所述圆形焊缝的位置的角度为0°；

当所述工作台绕轴心旋转一周，所述圆形焊缝旋转一周，即所述激光光束相对于所述圆形焊缝移动一周，所述激光光束经过所述焊接起点，此时所述激光光束相对于所述圆形焊缝的位置的角度为360°；

在所述工作台进行所述第一行程的过程中，所述激光光束对所述圆形焊缝进行焊接的起始位置角度为0°，所述第一行程焊接完成的第一终止位置角度为210°-510°；

在所述工作台进行所述第二行程的过程中，所述激光光束对所述圆形焊缝进行焊接的起始位置角度为所述第一终止位置角度，所述第二行程焊接完成后的第二终止位置角度为570°-870°；

在所述工作台进行所述第三行程的过程中，所述激光光束对所述圆形焊缝进行焊接的起始位置角度为所述第二终止位置角度，所述第三行程焊接完成后的第三终止位置角度为930°-1230°。

优选地，两个所述焊件的碳当量均为0.55～0.65。

优选地，两个所述焊件之间的焊接方式包括角焊和对接焊。

优选地，两个所述焊件为第一焊件和第二焊件；其中，所述第一焊件为驻车棘爪，所述第二焊件为驻车棘爪定位套，且所述驻车棘爪和所述驻车棘爪定位套之间为对接焊；或者，所述第一焊件为齿片，所述第二焊件为驱动轴，所述齿片和所述驱动轴之间为角焊。

优选地，所述第一焊件的板厚为4mm～5mm，所述第二焊件的直径为Φ12mm～Φ24mm。

优选地，所述焊接方法还包括以下步骤：

在将所述焊件进行装夹前，需要对所述焊件进行超声波清洗。

优选地，所述焊接方法还包括以下步骤：

焊接完成、取出所述焊件后，需要对所述焊件进行焊接质量检测。

优选地，所述焊件采用定位工装进行自动定位与夹紧。

本申请提出了一种中高碳钢的焊接方法，与现有技术相比，其有益效果在于：

本方法可以在中高碳钢焊件焊接时，一次性完成中高碳钢焊件的焊前预热、焊接和焊后保温，焊接质量可以保证；且在焊接过程中无需将焊件拆卸，即无需二次装夹焊件，于此，本方法可以解决中高碳钢焊件焊前预热和焊后保温的操作可靠性问题，以此保证工人进行焊接操作时的人身安全；并且，应用本方法进行焊接的设备的投资成本低、焊接效率高，具有极高的经济收益。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。另外，在附图中，相同的部件使用相同的附图标记，且附图并未按照实际的比例绘制。

图1是本申请的中高碳钢的焊接方法的流程图；

图2是驻车棘爪和驻车棘爪定位套的装配图；

图3是齿片和驱动轴的装配图；

附图标记说明：

1、驻车棘爪；2、驻车棘爪定位套；3、齿片；4、驱动轴。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

如图1中所示出，本申请实施例提出了一种中高碳钢的焊接方法，其包括以下步骤：

S1、将两个待焊接的焊件在工作台上进行装夹，两个焊件之间形成圆形焊缝；

S2、将激光光束对准圆形焊缝，并设置圆形焊缝的轮廓为激光光束的相对移动轨迹；

S3、激光光束以第一功率沿圆形焊缝移动第一行程；

S4、激光光束以第二功率沿圆形焊缝移动第二行程，其中，第二功率大于第一功率；

S5、激光光束以第三功率沿圆形焊缝移动第三行程，其中，第三功率小于第二功率；

S6、焊接完成，工作台停止旋转，停止激光光束，取出焊件。

本方法可以在中高碳钢焊件焊接时，一次性完成中高碳钢焊件的焊前预热、焊接和焊后保温，焊接质量可以保证；且在焊接过程中无需将焊件拆卸，即无需二次装夹焊件，于此，本方法可以解决中高碳钢焊件焊前预热和焊后保温的操作可靠性问题，以此保证工人进行焊接操作时的人身安全；并且，应用本方法进行焊接的设备的投资成本低、焊接效率高，具有极高的经济收益。

在本方法中，激光是由激光器发射出来的，通过激光头以聚焦激光束轰击焊缝所产生的能量进行激光焊接，激光器的激光功率和工作台的旋转速度在焊接前已经调节好，由设备内的焊接程序控制，而激光焦距一般是指激光头的激光焦距，本申请的工作台的旋转速度为110°/秒-200°/秒，激光光束的激光焦距为298mm-302mm，激光功率为800w-1650w。

这里需要说明一下，激光器是用于产生激光光束的设备，但激光器本身并不能够调节激光焦距，而激光头是可以将激光器发射的激光光束进行调节焦距，但是激光头并不能够产生激光，因此，本申请中的激光功率均是由激光器产生的。

焊件均采用定位工装自动定位与夹紧，装夹过程也可由焊接程序来控制，工人只需通过操作按钮便可实现焊件的装夹或者拆卸。

工作台绕轴心沿顺时针方向转动，即圆形焊缝沿顺时针方向转动，激光头固定，相当于圆形焊缝不动，而激光光束为逆时针方向移动、进行焊接。

本焊接方法以激光光束初始照射圆形焊缝的位置作为焊接起点位置，此时，激光光束相对于圆形焊缝的位置的角度为0°；当工作台绕轴心旋转一周，圆形焊缝旋转一周，即激光光束相对于圆形焊缝移动一周，激光光束经过焊接起点，此时激光光束相对于圆形焊缝的位置的角度为360°。

本申请的激光头、激光器均是不动的，工作台在转动，但根据运动的相对性，可以理解为激光光束相对于圆形焊缝转动，如若以激光光束照射焊接起点作为参考，这样，工作台相对于焊接起点的位置的角度为0°，即可以理解为工作台相对于激光光束的位置的角度为0°，以此类推，工作台绕着轴心旋转一周，可以理解为工作台相对于激光光束的位置的角度为360°。

在工作台进行第一行程的过程中，激光光束对圆形焊缝进行焊接的起始位置角度为0°，第一行程焊接完成的第一终止位置角度为210°-510°。

在工作台进行第二行程的过程中，激光光束对圆形焊缝进行焊接的起始位置角度为第一终止位置角度，第二行程焊接完成后的第二终止位置角度为570°-870°。

在工作台进行第三行程的过程中，激光光束对圆形焊缝进行焊接的起始位置角度为第二终止位置角度，第三行程焊接完成后的第三终止位置角度为930°-1230°。

其中，第一功率为800w～1000w，第二功率为900w～1650w，第三功率为800w～1000w。

优选地，当激光光束相对于圆形焊缝的位置的角度为0°～320°时，激光功率为800w～1000w；当激光光束相对于圆形焊缝的位置的角度为320°～700°时，激光功率为900w～1650w；当激光光束相对于圆形焊缝的位置的角度为700°～1090°时，激光功率为800w～1000w。

在焊接的初始阶段，即激光光束相对于圆形焊缝的位置角度为0°～320°时，此时的焊接功率较低，为800w～1000w，因而在焊接的同时，可以起到给焊件预热的效果；在焊接的中程，即激光光束相对于圆形焊缝的位置角度为320°～700°时，此时的焊接功率较高，对圆形焊缝可以起到良好的焊接效果；在焊接的末程，即激光光束相对于圆形焊缝的位置角度为700°～1090°时，激光器的激光功率为800w～1000w，激光功率降低，在焊接过程中可以起到焊后保温的效果。

优选地，本方法所使用的两个焊件的碳当量均为0.55～0.65。

如图3中所示出，两个焊件之间的焊接方式包括角焊和对接焊，两个焊件为第一焊件和第二焊件；其中，第一焊件为驻车棘爪1，第二焊件为驻车棘爪定位套2，且驻车棘爪1和驻车棘爪定位套2之间为对接焊；或者，第一焊件为齿片3，第二焊件为驱动轴4，齿片和驱动轴之间为角焊。第一焊件的板厚为4mm～5mm，第二焊件的直径为Φ12mm～Φ24mm。

本申请中的驻车棘爪1、驻车棘爪定位套2和齿片3、驱动轴4均是变速箱总成内的配件，其具体工作原理在此便不做说明。

具体地，本方法还包括以下步骤：

在将焊件进行装夹前，需要对焊件进行超声波清洗；

焊接完成、取出焊件后，需要对焊件进行焊接质量检测。

对焊件进行超声波清洗，以去除焊件表面的油污、锈层、毛刺等，以免影响焊件的焊接质量。

应当指出，在说明书中提到的“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”、“一些实施例”等表示所述的实施例可以包括特定特征、结构或特性，但未必每个实施例都包括该特定特征、结构或特性。此外，这样的短语未必是指同一实施例。此外，在结合实施例描述特定特征、结构或特性时，结合明确或未明确描述的其他实施例实现这样的特征、结构或特性处于本领域技术人员的知识范围之内。

应当容易地理解，应当按照最宽的方式解释本公开中的“在……上”、“在……以上”和“在……之上”，以使得“在……上”不仅意味着“直接处于某物上”，还包括“在某物上”且其间具有中间特征或层的含义，并且“在……以上”或者“在……之上”不仅包括“在某物以上”或“之上”的含义，还可以包括“在某物以上”或“之上”且其间没有中间特征或层(即，直接处于某物上)的含义。

此外，文中为了便于说明可以使用空间相对术语，例如，“下面”、“以下”、“下方”、“以上”、“上方”等，以描述一个元件或特征相对于其他元件或特征的如图所示的关系。空间相对术语意在包含除了附图所示的取向之外的处于使用或操作中的器件的不同取向。装置可以具有其他取向(旋转90度或者处于其他取向上)，并且文中使用的空间相对描述词可以同样被相应地解释。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种中高碳钢的焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：

将两个待焊接的焊件在工作台上进行装夹，两个所述焊件之间形成圆形焊缝；

将激光光束对准所述圆形焊缝，并设置所述圆形焊缝的轮廓为所述激光光束的相对移动轨迹；

所述激光光束以第一功率沿所述圆形焊缝移动第一行程；

所述激光光束以第二功率沿所述圆形焊缝移动第二行程，其中，所述第二功率大于所述第一功率；

所述激光光束以第三功率沿所述圆形焊缝移动第三行程，其中，所述第三功率小于所述第二功率；

焊接完成，所述工作台停止旋转，停止所述激光光束，取出所述焊件。

2.根据权利要求1所述的中高碳钢的焊接方法，其特征在于，所述第一功率为800w～1000w；所述第二功率为900w～1650w；所述第三功率为800w～1000w。

3.根据权利要求1所述的中高碳钢的焊接方法，其特征在于，以所述激光光束初始照射所述圆形焊缝的位置作为焊接起点位置，此时，所述激光光束相对于所述圆形焊缝的位置的角度为0°；

当所述工作台绕轴心旋转一周，所述圆形焊缝旋转一周，即所述激光光束相对于所述圆形焊缝移动一周，所述激光光束经过所述焊接起点，此时所述激光光束相对于所述圆形焊缝的位置的角度为360°；

在所述工作台进行所述第一行程的过程中，所述激光光束对所述圆形焊缝进行焊接的起始位置角度为0°，所述第一行程焊接完成的第一终止位置角度为210°-510°；

在所述工作台进行所述第二行程的过程中，所述激光光束对所述圆形焊缝进行焊接的起始位置角度为所述第一终止位置角度，所述第二行程焊接完成后的第二终止位置角度为570°-870°；

在所述工作台进行所述第三行程的过程中，所述激光光束对所述圆形焊缝进行焊接的起始位置角度为所述第二终止位置角度，所述第三行程焊接完成后的第三终止位置角度为930°-1230°。

4.根据权利要求1所述的中高碳钢的焊接方法，其特征在于，两个所述焊件的碳当量均为0.55～0.65。

5.根据权利要求4所述的中高碳钢的焊接方法，其特征在于，两个所述焊件之间的焊接方式包括角焊和对接焊。

6.根据权利要求5所述的中高碳钢的焊接方法，其特征在于，两个所述焊件为第一焊件和第二焊件；

其中，所述第一焊件为驻车棘爪，所述第二焊件为驻车棘爪定位套，且所述驻车棘爪和所述驻车棘爪定位套之间为对接焊；

或者，所述第一焊件为齿片，所述第二焊件为驱动轴，所述齿片和所述驱动轴之间为角焊。

7.根据权利要求6所述的中高碳钢的焊接方法，其特征在于，所述第一焊件的板厚为4mm～5mm，所述第二焊件的直径为Φ12mm～Φ24mm。

8.根据权利要求1所述的中高碳钢的焊接方法，其特征在于，还包括以下步骤：

在将所述焊件进行装夹前，需要对所述焊件进行超声波清洗。

9.根据权利要求1所述的中高碳钢的焊接方法，其特征在于，还包括以下步骤：

焊接完成、取出所述焊件后，需要对所述焊件进行焊接质量检测。

10.根据权利要求1所述的中高碳钢的焊接方法，其特征在于，所述焊件采用定位工装进行自动定位与夹紧。

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