ITRM980265A1

ITRM980265A1 - Metodo di saldatura a fascio laser per acciai al carbonio

Info

Publication number: ITRM980265A1
Application number: IT98RM000265A
Authority: IT
Inventors: Hiroshi Mitsuyoshi; Kaoru Kitamura
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1997-04-24
Filing date: 1998-04-24
Publication date: 1999-10-24
Also published as: US6066828A; ES2146536A1; ITRM980265A0; IT1299439B1; ID20199A; CN1198975A; KR19980081596A; KR100272380B1; TW418146B; ES2146536B1; CN1106243C

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "METODO DI SALDATURA A FASCIO LASER PER ACCIAI AL CARBONIO"

DESCRIZIONE

FONDAMENTO DELL'INVENZIONE

1. Campo dell'invenzione

La presente invenzione si riferisce ad un metodo di saldatura a fascio laser per acciai al carbonio di contenuti di carbonio differenti.·

2. Descrizione della tecnica correlata Finora, come tecnologia di saldatura per ruote di veicoli, viene- proposto dalla richiedente un metodo di saldatura a fascio laser quale descritto nella domanda di brevetto No. H8-28358. In questo metodo, per ridurre il tempo dì produzione e ottenere efficienza di lavorazione, nella saldatura di una ruota di veicolo di quattro parti componenti comprendenti cerchione, razza, mozzo e boccola, le zone di giunzione tra il cerchio e la razza, tra la razza ed il mozzo, e tra il mozzo e la boccola, per esempio, vengono saldate una all'altra mediante un metodo di saldatura a fascio laser che è meno influenzato dalla deformazione termica o simile.

Incidentalmente, le parti componenti quali il cerchione, la razza ed il mozzo o simili sono formate di una piastra di acciaio laminata con meno contenuto di carbonio per ottenere una buona lavorabilità o simile, mentre la boccola che supporta il carico diretto dell'asse della ruota è formata di acciaio al carbonio per uso strutturale di macchine che contiene più carbonio ed è più duro della piastra di acciaio laminata. Nel caso della saldatura a fascio laser del mozzo con la boccola di contenuto di carbonio differente dal primo, applicando il fascio laser perpendicolarmente alla zona di giunzione, sono atte a prodursie aree di indurimento con riguardo alla zona saldata. Cioè, come si osserva nelle figure 4(A), 4(B), quando il fascio laser viene applicato perpendicolarmente alla zona di giunzione tra una boccola cilindrica 51 ed un mozzo 52 dalla direzione della freccia nella figura 4(A) in modo da unirli una all'altro mediante fusione e saldatura dell'estremità della boccola 51 nella zona saldata, possono presentarsi casi simili a quello mostrato nella figura 4(B) in. cui si produce un'area di indurimento c nella zona saldata y. Questa area di indurimento c verrà provocata a causa di due motivi tali che quando il fascio laser viene applicato al lato dell'acciaio avente un contenuto di carbonio maggiore, vengono generate una parte avente un contenuto di carbonio maggiore ed una parte avente un contenuto di carbonio minore rispetto al metallo fuso nella-zona saldata tramite l'applicazione della saldatura a fascio laser comprendente un rapido riscaldamento ed un rapido raffreddamento e che quando il metallo saldato viene solidificato, la parte di contenuto di carbonio maggiore rimane ivi come l'area di indurimento.

SOMMARIO DELL'INVENZIONE

E' pertanto uno scopo della presente invenzione fornire un metodo di saldatura a fascio laser perfezionato per acciai al carbonio che è atto ad impedire, la produzione di aree di indurimento nella zona di giunzione saldata in modo da ottenere condizioni di saldatura uniforme e una buona qualità di saldatura, quando si saldano insieme mediante fascio laser differenti tipi di acciai al carbonio aventi contenuti di carbonio differenti, come un mozzo ed una boccola di una ruota per un veicolo.

Con in vista il conseguimento dello scopo su descritto, un metodo di saldatura a fascio laser per acciai al carbonio secondo la presente invenzione comprende la fusione e la saldatura di una zona di giunzione tra gli acciai al carbonio ciascuno contenente un contenuto di carbonio differente mediante applicazione di un fascio laser sulla zona di giunzione, in cui il fascio laser viene applicato obliquamente nella zona di giunzione dal lato dell'acciaio al carbonio avente il contenuto di carbonio minore.

Applicando il fascio laser obliquamente dal lato dell'acciaio al carbonio avente il contenuto di carbonio minore alla zona di giunzione nella maniera su descritta, la parte di estremità dell'acciaio al carbonio di contenuto di carbonio minore viene fusa in modo da penetrare nella zona di giunzione così che la zona saldata può venire formata in una configurazione omogenea senza impiegare un filo di acciaio di apporto o simile e così che viene ampiamente distribuito qualsiasi componentedi carbonio per aumentare l'uniformità del metallo fuso nella zona saldata in modo da impedire la produzione di aree di indurimento.

In una forma preferita dell'invenzione, l'acciaio al carbonio- avente un contenuto di carbonio minore è una piastra di acciaio laminata e l'altro acciaio al carbonio è un acciaio al carbonio per uso strutturale di macchine. La piastra di acciaio laminata è costituita da una piastra di acciaio come quella indicata con SPC, SPH, SPAH o simile secondo gli Japanese Industriai Standarda (in appresso, riferiti come "JIS") e l'acciaio al carbonio per uso strutturale di macchine è costituito da un acciaio al carbonio quale indicato con S20C o simile nel codice di JIS.

L'acciaio al carbonio per uso strutturale dì macchine contiene 0,15% o più di- carbonio, e la piastra di acciaio laminata contiene meno di 0,15% di carbonio. Il metodo di saldatura a fascio laser della presente invenzione viene applicato efficacemente in particolare alla saldatura tra acciai al carbonio di tali contenuti di carbonio differenti.

In un altro aspetto della presente invenzione, il metodo di saldatura a fascio laser per acciai al carbonio viene applicato per unire una zona di giunzione tra un mozzo ed una boccola o tra una razza ed una boccola o tra razze e una boccola di una ruota di veicolo. In generale, la boccola di una ruota di veicolo è costituita di una acciaio al carbonio che contiene più carbonio in confronto con quello che costituisce il mozzo o la razza ; Pertanto, la saldatura a fascio laser della presente invenzione viene impiegata nella saldatura tra il mozzo e la boccola e tra la razza e la boccola, in cui il fascio laser viene applicato obliquamente dal lato del mozzo o dal lato della razza. Nella presente, la saldatura tra il mozzo e la boccola viene applicata nei riguardi di una ruota comprendente quattro parti componenti, mentre la saldatura tra la razza e la boccola viene applicata nei riguardi di una ruota comprendente tre parti componenti.

Gli scopi di cui sopra ed altri e relativi vantaggi della presente invenzione diverranno evidenti· con riferimento alla descrizione dettagliata seguente quando considerata unitamente ai disegni annessi.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

La figura 1 è una vista in pianta di una ruota di veicolo, alla quale è applicato il metodo di saldatura a fascio laser secondo la presente invenzione;

la figura 2 è una vista in sezione longitudinale degli elementi mostrati nella figura 1;

le figure 3(A) e 3(B) sono vista esplicative del metodo di saldatura a fascio laser 'secondo la presente invenzione; e

le figure 4(A) e 4(B) sono viste esplicative per illustrare gli svantaggi nel metodo di saldatura a fascio laser nella tecnica antecedente.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELLA REALIZZAZIONE

PREFERITA

Il metodo di saldatura a fascio laser secondo la presente invenzione si riferisce alla tecnica di saldatura quale impiegata per impedire che si producano aree di indurimento in zone saldate e per migliorare l'uniformità del metallo fuso nelle zone saldate nel caso di saldatura di tipi differenti di acciai al carbonio che sono differenti uno dall'altro nel contenuto di carbonio, ed esso viene applicato alla saldatura di una ruota di veicolo o simile come visto nelle figure 1 e 2. Questa ruota di veicolo è formata di quattro parti componenti comprendente una boccola 2 per alloggiare un-asse di ruota inserito in essa, un mozzo 3 munito di un foro di impegno per venire impegnato:con la boccola 2, una razza 4 costituita da una piastra generalmente di forma triangolare munita di una apertura di impegno per venire impegnata con il mozzo 3, ed un cerchione 4 che circonda la periferia esterna della razza 4. Ciascuna parte di giunzione tra la boccola 2 ed il mozzo 3, .tra il mozzo 3 e la razza 4, e tra la razza 4 ed il cerchione 5, viene saldata rispettivamente mediante saldatura a fascio laser. La boccola 2 tra queste parti componenti è formata mediante fucinatura di acciaio al carbonio per uso strutturale di macchine indicato con S20C o simile nel sistema di codice di IJS e contiene circa da-0,18% a 0,23% di carbonio. D'altro canto, il mozzo 3, la razza 4 ed il cerchione 5 sono formati ciascuno da piastre di acciaio laminate di formatura alla pressa o formatura a cerchiatura indicate con SPC, SPH, SPAH o simile nel sistema di codice di JIS e contengono circa da 0,08% a 0,12% di carbonio.

La questione da risolvere nella saldatura a fascio laser di queste parti componenti è come saldare insieme acciai al carbonio aventi contenuti di carbonio differenti. Cioè, nella, saldatura a fascio laser della zona di giunzione tra la boccola 2 ed il mozzo 3, quando il fascio laser viene applicato in questa zona di giunzione nella direzione mostrata dalla freccia a linea tratteggiata nella figura 2, si produce un'area di indurimento c nella zona saldata y come visto nella figura 4(B), come riferito in quanto precede. Nella presente invenzione, pertanto, il fascio laser viene applicato nella direzione mostrata dalla freccia a linea intera nella figura 2 in modo da saldare l'intera periferia della zona di giunzione, per esempio, lungo la sua direzione circonferenziale. Come visto nella figura 3(A) in scala ingrandita, il fascio laser viene applicato obliquamente dal lato del mozzo 3 alla zona di giunzione tra la boccola 2 ed il mozzo 3 in modo da saldarli insieme in maniera da fondere l'estremità superiore del mozzo 3 nella zona di giunzione. Poi, come visto nella figura 3(B), l'estremità superiore del mozzo 3 ed una parte della boccola 2 vengono fuse e fatte penetrare una nell'altra così che la zona saldata y può venire formata in una configurazione esterna omogenea senza usare un filo metallico di apporto o simile e così viene impedita la produzione di aree di indurimento. Inoltre, quando il fascio laser viene applicato dal lato del mozzo 3 avente un contenuto di carbonio minore., l'uniformità del metallo fuso viene facilitata e la duttilità del metallo fuso viene migliorata in modo da ottenere una buona capacità di adattamento con riguardo alla deformazione da contrazione o simile al momento della solidificazione.

Nel caso, non mostrato nei disegni, di ruote di veicolo di tre parti componenti,·il fascio laser viene applicato obliquamente alla zona di giunzione tra una boccola ed una razza dal lato della razza avente un contenuto di carbonio minore in maniera tale da saldare l'estremità della razza nella zona di giunzione. Cosi, non- si produrranno aree di indurimento nella zona saldata nella stessa maniera quale su descritta.

Benché l'invenzione sia stata descritta nella sua realizzazione preferita come applicata ad una ruota di veicolo a titolo di esempio, va inteso che il metodo di saldatura a fascio laser secondo la presente invenzione .è applicabile generalmente a qualsiasi saldatura tra acciai al carbonio di contenuti di carbonio differenti come quelli di ruote di veicolo. Applicando il fascio laser obliquamente dal lato dell'acciaio al carbonio avente un contenuto di carbonio minore alla zona di giunzione, si può evitare che vengano prodotte aree di indurimento nella zona di giunzione saldata migliorando in tal modo la qualità della saldatura.

Come descritto qui sopra, nel metodo di saldatura a fascio laser secondo la presente invenzione, nella saldatura di tipi differenti acciai al carbonio aventi contenuti di. carbonio differenti, il fascio laser viene applicato obliquamente alla zona di giunzione dal lato dell'acciaio al carbonio avente il contenuto di carbonio minore. Così, può venire formata in maniera omogenea la configurazione della zona e viene impedita efficacemente la produzione di aree di indurimento in modo da migliorare l'uniformità dell'acciaio fuso. Quando il metodo di saldatura a fascio laser secondo la presente invenzione viene applicato alla saldatura tra il mozzo e la boccola o la razza e la boccola di ruote di veicolo, viene aumentata la qualità di saldatura delle ruote di veicolo in modo da migliorare la-produttività.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Metodo di saldatura a fascio laser per acciai al carbonio comprendente la fusione e la saldatura di una zona di giunzione tra detti acciai al carbonio ciascuno avente un contenuto di carbonio differente mediante applicazione di un fascio laser alla zona di giunzione, caratterizzato dal fatto che il fascio laser v.iene applicato obliquamente alla zona di giunzione .del -lato dell'acciaio .al carbonio avente il contenuto di carbonio minore.
2. Metodo di saldatura a fascio laser per acciai al carbonio secondo la rivendicazione 1, in cui l'acciaio al carbonio avente un contenuto di carbonio minore è una piastra di acciaio laminata e l'altro acciaio carbonio è un acciaio al carbonio per uso strutturale di macchine.
3. Metodo di saldatura a fascio laser per acciai al carbonio secondo la rivendicazione 2, in cui detto acciaio al carbonio per uso strutturale di macchine ha un contenuto di carbonio uguale a o maggiore di 0,153⁄4, e detta piastra di acciaio laminata ha un contenuto di carbonio minore di 0,15%.
4. Metodo di saldatura a fascio laser per acciai al carbonio secondo la rivendicazione 3, in cui il metodo viene applicato per unire una zona di giunzione tra un mozzo e una boccola o tra una razza ed una boccola di una ruota di veicolo, ed il fascio laser viene applicato obliquamente alla zona di giunzione dal lato di detto mozzo o di detta razza.