空心減震器活塞桿激光非熔化極雙電弧復(fù)合焊接工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明創(chuàng)造涉及一種空心減震器活塞桿激光非熔化極雙電弧復(fù)合焊接工藝，包括以下步驟：1）將空心減震器活塞桿與兩端實心堵裝夾在夾具上；2）設(shè)置前置氬弧焊槍、激光焊的激光頭和后置氬弧焊槍，充保護氣氛；3）將前置氬弧焊槍啟動，預(yù)熱1～2秒后，激光頭與后置氬弧焊槍同時啟動工作；4）利用工裝將待焊接零件旋轉(zhuǎn)一周，焊接末端與焊接起始點有0.5～3mm的搭接量；5）焊接結(jié)束后，激光頭首先停止工作，然后前置氬弧焊槍停止工作，最后后置氬弧焊槍的電弧電流采用漸變?yōu)?結(jié)束焊接。該焊接工藝將活塞桿焊縫區(qū)提前處于熔融狀態(tài)，激光吸收率得到顯著提高，其所得焊縫表面均勻、美觀，并降低對活塞桿裝夾夾具精度要求。
【專利說明】空心減震器活塞桿激光非熔化極雙電弧復(fù)合焊接工藝 【技術(shù)領(lǐng)域】
[〇〇〇1] 本發(fā)明創(chuàng)造涉及一種空心減震器活塞桿激光非熔化極雙電弧復(fù)合焊接工藝，用于 車用空心減震器活塞桿連接的環(huán)形焊縫的焊接工藝，屬于焊接【技術(shù)領(lǐng)域】。 【背景技術(shù)】
[0002] 汽車減震器是一個關(guān)鍵而必不可少的零部件，其產(chǎn)品質(zhì)量對汽車整體安全性具有 十分重要的影響。汽車零部件生產(chǎn)企業(yè)脫離整車企業(yè)并形成專業(yè)化零部件集團，正成為一 種全球化趨勢。隨著國際上汽車行業(yè)開始實行零部件"全球化采購"策略及國際跨國汽車 企業(yè)推行本土化策略，國內(nèi)市場將出現(xiàn)巨大的零部件配件缺口。目前，國內(nèi)減震器生產(chǎn)量遠 遠不能滿足市場需求，尤其是中高檔汽車的減震器更是供不應(yīng)求，因此，提高減震器的產(chǎn)量 和質(zhì)量是當前國內(nèi)減震器生產(chǎn)企業(yè)生存和發(fā)展的戰(zhàn)略目標之一。
[0003] 目前實心活塞桿在減震器組件的全球市場份額中占據(jù)90%以上，隨著汽車輕量化 的趨勢以及高檔車輛對安全性的極高要求(對行駛過程中數(shù)據(jù)實現(xiàn)實時監(jiān)控）日益苛刻，使 用空心活塞桿作為減震器組件(空心桿件里布置應(yīng)力及位移傳感器以便實現(xiàn)實時監(jiān)控車輛 行駛狀態(tài)）是未來的重要發(fā)展方向。
[0004] 當前，摩擦焊接是車用減震器活塞桿的主要聯(lián)接工藝。然而，由于摩擦焊接存在熱 影響區(qū)大，焊縫處晶粒粗大，結(jié)合面易開裂等問題而嚴重制約活塞桿的使用壽命及安全性。 從焊接效率角度來看，頂鍛后需用車刀把突起切除，因此摩擦焊接工序復(fù)雜，效率低下。
[0005] 隨著光纖激光器的大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用，采用激光焊接是金屬管、板焊接的新途 徑。其焊接質(zhì)量優(yōu)良、熱影響區(qū)小等優(yōu)點得到廣泛認可。但激光焊接存在成本高昂、工裝 要求過高等問題而限制了更廣泛的應(yīng)用。激光?電弧復(fù)合熱源焊接是將激光焊接和電弧 焊接結(jié)合起來的一種優(yōu)質(zhì)高效焊接新技術(shù)[英國學者Steen嘗試將激光束與氬弧復(fù)合起 來（Steen WM (1980) Arc augmented laser processing of materials. J Appl Phys 51 (11) :5636 - 5641)]，發(fā)現(xiàn)電弧可增強激光焊對工件裝配問隙變化的適應(yīng)性，降低對工件 裝配精度的要求。熔化的熔池金屬還可以提高對激光的吸收率。
[0006] 然而，高功率光纖激光器成本較高且增加熔深有限，同時由于大電流鎢極氬弧焊 槍起弧時電壓降過大會對激光器安全電路造成嚴重干擾而導(dǎo)致實際功率大幅降低，以及大 電流導(dǎo)致焊縫夾鎢等這些問題始終困擾激光?電弧復(fù)合焊接技術(shù)在金屬材料高速、深熔焊 接領(lǐng)域的應(yīng)用。此外，鑒于管材焊接特殊性，尾端熱量積累而導(dǎo)致焊接過程后半部分及收尾 時出現(xiàn)焊縫下塌、尾坑等問題影響管件性能及表觀質(zhì)量。
[0007] 經(jīng)檢索發(fā)現(xiàn)天津大學李恒等人申請公開了一種激光雙熔化極復(fù)合焊接系統(tǒng)與方 法，但熔化極焊接需要填充焊絲，且送絲速度等參數(shù)與激光焊接的參數(shù)匹配的不穩(wěn)定性使 焊接過程的不穩(wěn)定性增加。因此由不改變母材材料性能、提高焊接效率及成本角度(填絲 等）等方面考慮，采用非熔化極電弧更具性能及成本優(yōu)勢。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明創(chuàng)造要解決的技術(shù)問題是提供一種空心減震器活塞桿激光非熔化極雙電 弧復(fù)合焊接工藝，該焊接工藝將活塞桿焊縫區(qū)提前處于熔融狀態(tài)，激光吸收率得到顯著提 高，降低了后置電弧的工作電流，實現(xiàn)高速、深熔焊接的同時保護焊接系統(tǒng)電流、電壓的穩(wěn) 定以保持整個焊接生產(chǎn)線的高可靠性及穩(wěn)定性，其所得焊縫表面均勻、美觀，同時降低激光 功率要求、延長電弧鎢極壽命、提高焊接速度，并降低對活塞桿裝夾夾具精度要求。
[0009] 為解決以上問題，本發(fā)明創(chuàng)造的具體技術(shù)方案如下：一種空心減震器活塞桿激光 非熔化極雙電弧復(fù)合焊接工藝，包括以下步驟： 1) 將空心減震器活塞桿與兩端實心堵裝夾在夾具上，并保證同心度； 2) 在空心減震器活塞桿與實心堵的待焊接區(qū)域依次設(shè)置前置氬弧焊槍、激光焊的激光 頭和后置氬弧焊槍，充保護氣氛； 3) 將前置氬弧焊槍啟動，利用前置電弧對待焊區(qū)域進行預(yù)熱，1?2秒等待后，工件的 焊縫區(qū)上方的引弧熔化金屬，激光頭與后置氬弧焊槍同時啟動工作，即激光焊與雙電弧同 時在已融化焊縫區(qū)進行深熔焊接； 4) 利用工裝將待焊接零件旋轉(zhuǎn)一周，轉(zhuǎn)速變化范圍為0. 07m/s?0. 3m/s，焊接末端與 焊接起始點有〇· 5?3mm的搭接量； 5) 焊接結(jié)束后，激光頭首先停止工作，然后前置氬弧焊槍停止工作，最后后置氬弧焊槍 的電弧電流采用漸變?yōu)?A結(jié)束焊接。
[0010] 優(yōu)選的，所述的步驟2中保護氣氛為氬氣，流速變化范圍為10?20m3/min。
[0011] 優(yōu)選的，所述的步驟3需要的工藝條件為前置氬弧焊槍的電流變化范圍為直流 50A?150A，后置氬弧焊槍的電流變化范圍為直流50A?150A，激光功率為500W?1500W。
[0012] 優(yōu)選的，所述的步驟3中前置氬弧焊槍頭與空心減震器活塞桿焊縫區(qū)距離為3? 7mm，與焊縫區(qū)垂直方向夾角30°，激光頭與后置氬弧焊槍距離為5?10cm，夾角變化范圍 10 ?45°。
[0013] 優(yōu)選的，所述的空心減震器活塞桿的壁厚范圍為1?l〇mm，材料為鋼鐵材料或1? 強度高韌性的鋁合金材料。
[0014] 該空心減震器活塞桿激光非熔化極雙電弧復(fù)合焊接工藝采用預(yù)熱電弧首先預(yù)熱 并融化焊縫區(qū)金屬，然后激光與后置電弧同時作用下進行復(fù)合焊接，焊接結(jié)束時激光器先 停止工作，然而后置弧焊電流以漸變方式停止。該工藝降低厚壁桿焊接工裝精度，提高焊接 速度，同時也有效消除大電流電弧起弧電壓降的危害以及防止焊縫鎢極夾鎢造成焊接接頭 性能惡化。
[0015] 通過對前置氬弧焊、激光焊和后置氬弧焊的參數(shù)設(shè)定，即可進一步保證了焊接產(chǎn) 品的質(zhì)量。 【專利附圖】

【附圖說明】
[0016] 圖1為空心減震器活塞桿激光非熔化極雙電弧復(fù)合焊接工藝的流程圖。
[0017] 圖2a為單激光焊接接頭形態(tài)圖。
[0018] 圖2b為激光非熔化極雙電弧復(fù)合焊接頭形態(tài)圖。
[0019] 圖3a為激光非熔化極雙電弧復(fù)合焊接空心減震器活塞桿拉伸性能曲線。
[0020] 圖3b為激光非熔化極雙電弧復(fù)合焊接空心減震器活塞桿拉伸性能曲線。 【具體實施方式】
[0021] 某款空心減震器活塞桿具體數(shù)據(jù)如表1所示，材料為20Mn2 (冷拔態(tài))，焊接過程如 下。
[0022] 表1空心活塞桿尺寸
【權(quán)利要求】
1. 一種空心減震器活塞桿激光非熔化極雙電弧復(fù)合焊接工藝，其特征在于包括以下步 驟： 1) 將空心減震器活塞桿與兩端實心堵裝夾在夾具上，并保證同心度； 2) 在空心減震器活塞桿與實心堵的待焊接區(qū)域依次設(shè)置前置氬弧焊槍、激光焊的激光 頭和后置氬弧焊槍，充保護氣氛； 3) 將前置氬弧焊槍啟動，利用前置電弧對待焊區(qū)域進行預(yù)熱，1?2秒等待后，工件的 焊縫區(qū)上方的引弧熔化金屬，激光頭與后置氬弧焊槍同時啟動工作，即激光焊與雙電弧同 時在已融化焊縫區(qū)進行深熔焊接； 4) 利用工裝將待焊接零件旋轉(zhuǎn)一周，轉(zhuǎn)速變化范圍為0. 07m/s?0. 3m/s，焊接末端與 焊接起始點有〇· 5?3mm的搭接量； 5) 焊接結(jié)束后，激光頭首先停止工作，然后前置氬弧焊槍停止工作，最后后置氬弧焊槍 的電弧電流采用漸變?yōu)?A結(jié)束焊接。
2. 如權(quán)利要求1所述的空心減震器活塞桿激光非熔化極雙電弧復(fù)合焊接工藝，其特征 在于：所述的步驟2中保護氣氛為氦氣，流速變化范圍為10?20m 3/min。
3. 如權(quán)利要求1所述的空心減震器活塞桿激光非熔化極雙電弧復(fù)合焊接工藝，其特征 在于：所述的步驟3需要的工藝條件為前置氬弧焊槍的電流變化范圍為直流50A?150A， 后置氬弧焊槍的電流變化范圍為直流50A?150A，激光功率為500W?1500W。
4. 如權(quán)利要求1所述的空心減震器活塞桿激光非熔化極雙電弧復(fù)合焊接工藝，其特征 在于：所述的步驟3中前置氬弧焊槍頭與空心減震器活塞桿焊縫區(qū)距離為3?7_，與焊縫 區(qū)垂直方向夾角30°，激光頭與后置氬弧焊槍距離為5?10cm，兩者夾角變化范圍10? 45。。
5. 如權(quán)利要求1所述的空心減震器活塞桿激光非熔化極雙電弧復(fù)合焊接工藝，其特征 在于：所述的空心減震器活塞桿的壁厚范圍為1?lOiffln，材料為鋼鐵材料或1?強度1?初性 的鋁合金材料。
【文檔編號】B23K26/348GK104096973SQ201410327329
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年7月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月10日
【發(fā)明者】何力佳, 王建中, 黃愷, 符寶鼎 申請人:遼寧工業(yè)大學