45＃-40Cr传动轴激光焊接工艺研究
汽车传动轴总成是汽车的关键零部件之一。其中，传动轴部分常采用45钢的空心管和40Cr钢实心轴焊接获得，以实现汽车传动轴的轻量化和低成本。开展 45#-40Cr 传动轴激光焊接工艺研究具有重要意义。 采用激光焊接技术进行传动轴的焊接主要面临以下问题：不同钢材料传动轴激光焊接过程中的接头性能的不一致和管材焊缝搭接的焊接缺陷问题。针对上述问题，本文主要研究内容如下： 首先，提出采用偏移激光光斑的方法来解决不同钢焊接接头性能不一致的问题。先对40Cr-45钢进行激光对接焊的激光功率和焊接速度的优化实验，再基于激光深熔焊原理及上述优化参数，进行光斑偏移影响焊接接头性能的实验研究。并对比分析焊缝成型、微观组织和力学性能。研究表明：采用偏移激光光斑的方法能较好的解决焊接接头性能一致性的问题。优化参数为激光功率4.65 kW、焊接速度0.9m·min-1、离焦量-2mm。即当激光偏向40Cr钢侧0.1mm时获得的焊缝成型较好且关于连接线对称分布；焊缝各区域显微组织和硬度均匀，且焊件的抗拉强度高于母材45钢。 其次，提出实时调控焊接工艺参数的方法来解决管材焊缝搭接的焊接缺陷问题。采用45钢管材进行了管材环缝激光焊实验。选择易于控制的激光功率为变量，研究不同变激光功率下所获得焊接接头的优劣。并结合理论分析和实验结果作为参照，优化激光功率变化趋势。研究结果表明：管材焊接缺陷主要为收尾处的凹陷缺陷和焊缝前后段工件基础温度差引起的焊缝不均匀缺陷。实时调整激光功率的大小能有效解决上述问题，获得高质量的焊接接头。 最后，将上述研究结果应用于实物，进行汽车传动轴的焊接。并对焊接件进行扭转性能的测试，与摩擦焊焊接件及一般激光焊接件进行对比。研究结果表明：传动轴焊接件焊缝成型质量良好，可减少后续加工工序。优化参数下激光焊接件的最大扭矩能达到4572.5 N·m，高于摩擦焊接件的4200 N·m和原激光焊件的4430.79 N·m，且扭转变形很小。证明了光斑偏移和实时变功率的方法能有效提高异种钢管材激光焊接接头性能，且激光焊接技术适用于汽车传动轴的焊接。
传动轴;激光焊接;光斑偏移;力学性能
温州大学
硕士
计算机科学与技术制造业信息化技术
冯爱新
2016
中文
TG456.7
2019-01-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）