专利名称：汽车驱动桥差速器壳体与从动锥齿激光焊接连接方法
技术领域：
本发明涉及一种汽车驱动桥差速器壳体与从动锥齿激光焊接连接方法，属于激光 焊接技术领域。
背景技术：
在以往的轻轿汽车驱动桥制造工艺中，由球墨铸铁制造的差速器壳体与由渗碳钢 制造的从动锥齿的连接方式采用螺栓联接；该方法制造加工较为复杂，不利于结构设计的 简化和成本的降低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种汽车驱动桥差速器壳体与从动锥齿的激光焊接方法， 其具有成本低廉、结构简单、节约材料的特点，与汽车轻量化、节能化的发展趋势相一致；而 且激光焊接具有速度快、热影响区狭窄、焊接变形小等特点，特别适用于异种材料的焊接。本发明的技术方案是这样实现的汽车驱动桥差速器壳体与从动锥齿的激光焊接 方法，其特征在于具体的步骤如下(1)采用具有定位和夹紧功能的专用夹具将差速器壳 体与从动锥齿的焊接端面定位夹紧；将夹装好的合件装夹在数控回转工作台上，回转工作 台以2r/min 40r/min的速度旋转；(2)采用反射式聚焦结构的导光系统将聚焦后的激光 束传输至焊接区域，利用He-Ne激光进行同轴定位；其中焊接轨迹线所在平面为S1,与焊接 轨迹线相切且垂直于S1的平面为S2，聚焦后的激光束轴线与S2平面的夹角为α，与S1平面 的夹角为β ；同样，焊丝轴线与S2平面的夹角为￥，与31平面的夹角为δ ；焊丝端部偏离 焊缝中心线的距离为L1,距激光束焦点距离为L2 ；焊接时激光束功率范围IkW 8kW，聚焦 焦点离焦量-8mm +8mm，入射方向定位分为以下三种方式(A)激光径向入射，激光束轴线 位于S1平面内即β = 0°，且与S2平面的夹角α =90° ； (B)激光轴向入射，激光束轴线 与S2平面的夹角α =0°，且与S1平面的夹角β =90°，光束轴线距从动椎齿轴线距离为 IOmm 200mm。(C)激光斜向入射，激光束轴线与S2A1平面的夹角范围0°彡α < 90°， 0° < β <90°，且α、β不能同时等于0° ；在激光焊接的同时，用送丝装置将特定的焊 丝以0. 5m/min 9m/min的速度送至焊缝处，焊丝被激光束熔化后与两侧母材溶合形成焊 缝，其焊丝直径0.5mm 3_，送丝方向取值范围为0°彡δ彡90°、0°彡γ彡90°，焊 丝端部距焊缝中心线距离OSL1S 3mm，送丝方向与焊接方向夹角0° 175° ；激光束焦 点距离焊丝端部-8mm ^ L2 ^ 8mm ；焊接中采用氮气、氦气或氩气对熔池进行保护。所述的激光焊接焊缝为径向至轴向对接、端接、角接等各种环型焊缝。本发明的积极效果是激光焊接汽车驱动桥差速器壳体与从动锥齿，连接强度高， 热影响区小，变形小，能够达到使用要求；与螺栓联接相比该方法可以使结构简化，质量减 轻，并且能够降低生产成本。
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图1为本发明的焊接示意图
具体实施例方式下面结合实施例对本发明做进一步的描述实施例1 将汽车驱动桥差速器壳体与从动椎齿进行装配，装配好的组合件装夹在可倾数控 回转工作台的卡盘上，使焊件在焊接过程中按要求进行旋转，以实现不同的焊接速度。采用 He-Ne激光束进行激光定位，将聚焦后的激光束传输至焊接区域进行激光焊接。激光入射方 式为径向入射，激光束聚焦焦点离焦量_3mm +3mm。激光焊接过程中，激光器输出激光功 率IkW 3kW ；焊接速度0. 5m/min 3m/min ；必须采用激光填丝焊方法，用送丝装置将特 定的焊丝以一定速度(0. 5m/min 3m/min)送至焊缝处，焊丝直径0. 5mm 2mm ；送丝方向 与焊接方向夹角75°，焊丝轴线与S1平面夹角δ =0°，与S2平面夹角0° < γ <90°。 焊丝端部偏离焊缝中心线距离0 < L1彡1mm，距激光束焦点距离_3mm ^ L2 ^ 3mm。焊接过 程中采用氮气、氩气或氦气中一种或几种气体及压缩空气等气体在焊接过程中对焊接熔池 及光学元件进行保护，气体流量5 25L/min。激光焊接方式搭接焊、角焊、对焊。焊缝呈 均勻、连续分布，焊缝宽度0. 5 4mm，焊缝熔深2 10mm。实施例2:将差速器壳体与从动椎齿进行装配，将装配好的组合件装夹在可倾数控工作台 上，使焊件在焊接过程中按要求进行旋转，以实现不同的焊接速度。采用He-Ne激光束进 行激光定位，以使激光束能够传输到焊接区域。激光的入射方式采用轴向入射，入射点距轴 线距离为90mm 100mm。激光束聚焦焦点离焦量_3mm +3mm ；焊接中所采用的激光功率 为4kW 8kW ；焊接速度lm/min 4m/min ；采用激光填丝焊接，送丝速度为lm/min 4m/ min，所采用的焊丝直径为0. 5mm 2mm ；送丝方向与焊接方向夹角125°，焊丝轴线与S2 平面夹角Y =0°，与S1平面夹角0° < δ <90°。焊丝端部偏离焊缝中心线距离Imm < L1彡2mm，距激光束焦点距离_3mm ^ L2 ^ 3mm。焊接过程中采用氮气、氩气或氦气中一 种或几种气体及压缩空气等气体在焊接过程中对焊接熔池及光学元件进行保护，气体流量 5 25L/min。激光焊接方式为搭接焊、角焊、对焊。焊缝呈均勻、连续分布，焊缝宽度0. 5 4mm，焊缝熔深2 10謹。实施例3:如图1所示，虚线圆为焊接轨迹线，其所在平面为S1,与焊接轨迹线相切且垂直于 S1W平面为S2。聚焦后的激光束轴线与S2平面的夹角为α，与S1平面的夹角为β。同样， 焊丝轴线与S2平面的夹角为Y，与S1平面的夹角为δ。焊丝端部偏离焊缝中心线的距离 为L1,距激光束焦点距离为L2。将差速器壳体与从动椎齿装配好后装夹在可倾数控工作台上，使焊件在焊接过程 中按要求进行旋转，以实现不同的焊接速度。采用He-Ne激光束进行激光定位，以使激光束 能够传输到焊接区域。激光入射方式采用斜向入射，激光束聚焦焦点离焦量_3mm +3mm ； 焊接中所采用的激光功率为2kW 4kW，焊接速度2m/min Sm/min ；采用激光填丝焊接，送 丝速度为2m/min 6m/min，所采用的焊丝直径为0. 5mm 2mm ；送丝方向通过焊丝轴线与 S”S2平面的夹角δ、γ确定，送丝方向与焊接方向夹角160°，焊丝轴线与S”S2平面夹角
4取值范围为0° < δ <90°、0° < Y <90°，焊丝端部距焊缝中心线的距离L1 = O,距激 光束焦点距离_3mm ^ L2 ^ 3mm。焊接过程中采用氮气、氩气或氦气中一种或几种气体及压 缩空气等气体在焊接过程中对焊接熔池及光学元件进行保护，气体流量5 25L/min。激光 焊接方式为搭接焊、角焊、对焊。焊缝呈均勻、连续分布，焊缝宽度0.5 4mm，焊缝熔深2 IOmm0
权利要求
汽车驱动桥差速器壳体与从动锥齿的激光焊接方法，其特征在于具体的步骤如下(1)采用具有定位和夹紧功能的专用夹具将差速器壳体与从动锥齿的焊接端面定位夹紧；将夹装好的合件装夹在数控回转工作台上，回转工作台以2r/min～40r/min的速度旋转；(2)采用反射式聚焦结构的导光系统将聚焦后的激光束传输至焊接区域，利用He-Ne激光进行同轴定位；其中焊接轨迹线所在平面为S1，与焊接轨迹线相切且垂直于S1的平面为S2，聚焦后的激光束轴线与S2平面的夹角为α，与S1平面的夹角为β；同样，焊丝轴线与S2平面的夹角为γ，与S1平面的夹角为δ；焊丝端部偏离焊缝中心线的距离为L1，距激光束焦点距离为L2；焊接时激光束功率范围1kW～8kW，聚焦焦点离焦量-8mm～+8mm，入射方向定位分为以下三种方式(A)激光径向入射，激光束轴线位于S1平面内即β＝0°，且与S2平面的夹角α＝90°；(B)激光轴向入射，激光束轴线与S2平面的夹角α＝0°，且与S1平面的夹角β＝90°，光束轴线距从动椎齿轴线距离为10mm～200mm。(C)激光斜向入射，激光束轴线与S2、S1平面的夹角范围0°≤α＜90°，0°≤β＜90°，且α、β不能同时等于0°；在激光焊接的同时，用送丝装置将特定的焊丝以0.5m/min～9m/min的速度送至焊缝处，焊丝被激光束熔化后与两侧母材溶合形成焊缝，其焊丝直径0.5mm～3mm，送丝方向取值范围为0°≤δ≤90°、0°≤γ≤90°，焊丝端部距焊缝中心线距离0≤L1≤3mm，送丝方向与焊接方向夹角0°～175°；激光束焦点距离焊丝端部-8mm≤L2≤8mm；焊接中采用氮气、氦气或氩气对熔池进行保护。
2.根据权利要求1所述的汽车驱动桥差速器壳体与从动锥齿的激光焊接方法，其特征 在于所述的激光焊接焊缝为径向至轴向对接、端接、角接等各种环型焊缝。
全文摘要
本发明涉及一种汽车驱动桥差速器壳体与从动锥齿的激光焊接方法，其特征在于具体的步骤如下采用具有定位和夹紧功能的专用夹具将差速器壳体与从动锥齿的焊接端面定位夹紧；将夹装好的合件装夹在数控回转工作台上，采用反射式聚焦结构的导光系统将聚焦后的激光束传输至焊接区域，利用He-Ne激光进行同轴定位；由于差速器壳体的材料为球墨铸铁，从动椎齿的材料为渗碳钢，必须采用激光填丝焊方法，用送丝装置将特定的焊丝以0.5m/min～9m/min的速度送至焊缝处；焊接中采用氮气、氦气或氩气对熔池进行保护。其连接强度高，热影响区小，变形小，能够达到使用要求；结构简化，质量减轻，并且降低了生产成本。
文档编号B23K26/04GK101885112SQ20101022406
公开日2010年11月17日 申请日期2010年7月9日 优先权日2010年7月9日
发明者喻皓淳, 姚远, 孔德举, 李潇一, 秦芳, 郑培和, 陈明, 魏伟 申请人:中国第一汽车集团公司