齒輪的激光焊接已成為當(dāng)今發(fā)展的一個(gè)大趨勢(shì)续誉。目前世界各大汽車制造廠如：Audi，F(xiàn)iat，BMW好浆，Nissan和Toyota等競(jìng)相采用激光焊接變速器復(fù)合齒輪以提高產(chǎn)品在國際市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力。汽車復(fù)合齒輪的傳統(tǒng)加工方法是齒輪組整體加工法办轮，這種方法固然能夠保證齒輪的整體強(qiáng)度和質(zhì)量浓朋，但是加工難度大，制造成本高枫欢。采用激光焊接后磨搭，可改為2部分分別加工裤能，然后再將他們焊成一體。用這種方法不僅提高了加工生產(chǎn)率武慨，也縮短了齒輪的軸向尺寸晋劫，因而其結(jié)構(gòu)工藝性更好。

    圖1 激光焊接裝置示意圖

    激光焊接齒輪的特點(diǎn)是焊縫熱影響區(qū)窄行掰、強(qiáng)度高怎机，焊縫深寬比可達(dá)12：1，焊縫處具有相當(dāng)或優(yōu)于母材的綜合機(jī)械性能坪江，保證了齒輪可以傳遞較大的扭矩仲闽；加熱和冷卻速度快，焊接齒輪變形小僵朗，焊接后的齒輪無需再精加工赖欣；加工過程具有高穩(wěn)定性，高速度和準(zhǔn)確性验庙。還可實(shí)現(xiàn)異種材料之間焊接顶吮。

    車用齒輪的焊接，現(xiàn)在國內(nèi)廠家普遍采用的是電子束焊接粪薛。與電子束焊接相比悴了，激光焊接的主要優(yōu)勢(shì)在于：接頭的硬度、塑性相差不多违寿，但抗交變負(fù)荷能力要好得多湃交；可在大氣中焊接，不需真空室藤巢，對(duì)零件尺寸無限制搞莺，夾具裝卸容易，污染械嘀洹抛现；由于無需抽真空焊接，顯著減少了停機(jī)輔助時(shí)間莱芥，所以負(fù)荷系數(shù)和生產(chǎn)效率都高葬陡，激光焊接運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用較低，所以其單件的加工費(fèi)用更低娩证。美國的Special Welding Services(SWS)公司采用CO₂激光器焊接圓柱形零件阁巨，其焊接效率是電子束焊接的15倍，而單件的加工費(fèi)用只是采用電子束焊接費(fèi)用的1/20隐睹，因此在變速箱齒輪組的焊接上岸寿，目前激光焊接已有取代電子束焊接的趨勢(shì)。

1 焊接前的準(zhǔn)備

    待焊接的齒輪材料為20CrMo合金鋼鹿脯，其主要成分如表1所示践斟。

    表1 20CrMo齒輪材料的化學(xué)成分

    試驗(yàn)中采用德國Rofin-Sinar公司生產(chǎn)的3500W Slab CO₂激光器毕沫，6軸聯(lián)動(dòng)激光加工機(jī)，激光波長10.6μm顶赎，最大功率3500W嫂焕。

    1.1 焊接前的清洗

    齒輪在焊接之前必須要清潔干凈，清除灰塵疯坤、油污不徹底將會(huì)導(dǎo)致焊縫內(nèi)存在氣孔报慕、夾渣等缺陷，直接影響焊接接頭的機(jī)械性能压怠。常用的清潔劑有三氯乙烷眠冈，國產(chǎn)帶堿性的金屬清洗劑均可。生產(chǎn)中可采用浸洗菌瘫，噴淋或二者結(jié)合的方法進(jìn)行清洗蜗顽，常規(guī)清洗設(shè)備即可滿足要求。

    在試驗(yàn)過程中雨让，采用丙酮和無水乙醇代替工業(yè)清潔劑用于焊前的表面清潔雇盖。

    1.2 齒輪的壓裝

    清洗后的齒輪需首先進(jìn)行壓裝，常用的加工方法是冷壓裝栖忠。齒輪與齒圈的配合刊懈，以及各種齒輪與離合器，齒輪與軸的配合多采用過盈配合娃闲，過盈量一般視齒輪大小而定，常取0.013～0.025mm匾浪，對(duì)于焊后需要滲碳淬火的齒輪逛徽，過盈量控制在0.05mm以內(nèi)，過大的過盈量將產(chǎn)生過大的壓配應(yīng)力蚜烹。在滲碳加熱過程中穗免，伴隨著塑性的增大和應(yīng)力的釋放，可能使齒輪與齒向的變形增大报案，從而降低齒輪精度趋臼。

    壓裝機(jī)一般選擇液動(dòng)壓力機(jī)。壓裝工藝要點(diǎn)：

    1)壓裝件進(jìn)入端必須制作倒錐抚揖，以便于壓人及實(shí)現(xiàn)被壓人工件的對(duì)中簿翔。

    2)采用壓裝機(jī)時(shí)，必須對(duì)壓入力F進(jìn)行校核瓢宝，確保壓裝機(jī)所產(chǎn)生的壓力是壓入力F的1.5～2倍牺会。

    3)采用壓裝機(jī)壓裝時(shí)速度不宜太快，可隨過盈量大小相應(yīng)調(diào)整语验。

    壓入力經(jīng)驗(yàn)公式：F=KIL×104

    式中：I——測(cè)得實(shí)際過盈量道葬，mm献爷；

          L——配合長度，mm陷揪；

          K——考慮被加工工件的材料惋鸥、尺寸等因素的系數(shù)，見下表2悍缠。

    表2 系數(shù)K的選值

    壓裝用模具如圖2所示卦绣。

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