基于激光焊接技術(shù)的分體式傳動軸輕量化設(shè)計結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種基于激光焊接技術(shù)的分體式傳動軸輕量化設(shè)計結(jié)構(gòu)，屬于激光焊接技術(shù)和汽車零部件制造技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]汽車工業(yè)是產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)度高、規(guī)模效益明顯、資金和技術(shù)密集的重要產(chǎn)業(yè)，將是擴大內(nèi)需、支持未來經(jīng)濟增長的重要力量。目前，我國加快發(fā)展汽車工業(yè)的條件已基本成熟。但是零部件發(fā)展仍然落后，汽車零部件工業(yè)的投資力度不足，具有國際競爭力的產(chǎn)品少，是目前汽車工業(yè)存在的主要問題之一。
[0003]傳動軸是一個高轉(zhuǎn)速、少支承的旋轉(zhuǎn)體，是汽車傳動系中傳遞動力的重要部件，作用是與變速箱、驅(qū)動橋一起將發(fā)動機的動力傳遞給車輪，使汽車產(chǎn)生驅(qū)動力，因此它的動平衡是至關(guān)重要的。這就對連接桿之間的連接情況有著高要求，傳統(tǒng)的連接方式是采用摩擦焊和氣保焊，僅滿足了基本使用，硬度，應(yīng)力，抗扭強度等力學(xué)性基本能達到要求，但是摩擦焊要求工件剛性固定，焊接時由于工件的相對擠壓轉(zhuǎn)動，使焊接面不平整，熔融的材料外溢堆積在焊縫處，后續(xù)的處理繁瑣，效率較低，成本也高；氣保焊由于氣體作為電弧介質(zhì)并保護電弧和焊接區(qū)，并且電弧的光輻射很強，需設(shè)擋風(fēng)裝置，否則氣體保護效果不好，對操作人員也有傷害，另外焊接質(zhì)量不高，焊縫區(qū)會出現(xiàn)融化不均勻，氣孔等缺陷。
[0004]同時，傳動軸一般采用實心軸設(shè)計，但是由于重量大，在剎車或加速時，平衡性能差，會加大慣性，對變速箱和后橋造成傷害；由于是實心軸，需要將連接端面都焊接起來，若焊接不完全，會導(dǎo)致焊接應(yīng)力分布不均勻，在轉(zhuǎn)動傳遞動力時，在已經(jīng)焊接與未焊接部位應(yīng)力發(fā)生擴散，產(chǎn)生裂紋，疲勞性能與壽命降低。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種激光焊接技術(shù)的分體式傳動軸輕量化設(shè)計結(jié)構(gòu)。
[0006]本實用新型的目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0007]基于激光焊接技術(shù)的分體式傳動軸輕量化設(shè)計結(jié)構(gòu)，特點是:包括中部空心管以及左右兩實心連接桿，左實心連接桿右端預(yù)留的配合端和右實心連接桿左端預(yù)留的配合端分別與中部空心管過盈配合，過盈配合處通過激光焊接連接固定，中部空心管壁厚大于4mm ο
[0008]進一步地，上述的基于激光焊接技術(shù)的分體式傳動軸輕量化設(shè)計結(jié)構(gòu)，其中，所述左實心連接桿材質(zhì)為40Cr冷拉圓鋼，長度為174.5mm，直徑為Φ 36mm，與中部空心管配合端尺寸為長10mm，直徑Φ27πιιη0
[0009]更進一步地，上述的基于激光焊接技術(shù)的分體式傳動軸輕量化設(shè)計結(jié)構(gòu)，其中，所述右實心連接桿材質(zhì)為40Cr冷拉圓鋼，長度為167.5mm，直徑為Φ 36mm，與中部空心管配合端尺寸為長10mm，直徑Φ27πιιη0
[0010]再進一步地，上述的基于激光焊接技術(shù)的分體式傳動軸輕量化設(shè)計結(jié)構(gòu)，其中，所述中部空心管材質(zhì)為45#，其尺寸內(nèi)徑為Φ27_，壁厚為4_，長度為121_。
[0011]本實用新型技術(shù)方案突出的實質(zhì)性特點和顯著的進步主要體現(xiàn)在:
[0012]①激光焊接技術(shù)相對于傳統(tǒng)的摩擦焊、氣保焊，熱影響區(qū)金相變化范圍和因熱傳導(dǎo)所導(dǎo)致的變形都較小，而且更能消除焊接殘余應(yīng)力，提高傳動軸連接處表面硬度，提高連接處強度，抗扭強度等疲勞性能；
[0013]②分體式空心管設(shè)計實現(xiàn)傳動軸輕量化設(shè)計，優(yōu)化結(jié)構(gòu)，節(jié)省原材料，降低生產(chǎn)成本，滿足復(fù)雜多變的高使用要求，優(yōu)化生產(chǎn)工藝，提高工作環(huán)境的安全系數(shù)；
[0014]③無污染、工藝適用范圍廣，并且激光焊接作用強、影響范圍大，可適用于各種汽車零部件加工工藝。
【附圖說明】
[0015]下面結(jié)合附圖對本實用新型技術(shù)方案作進一步說明:
[0016]圖1:本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2:左實心連接桿的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖3:右實心連接桿的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖4:中部空心管的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0020]如圖1所示，基于激光焊接技術(shù)的分體式傳動軸輕量化設(shè)計結(jié)構(gòu)，包括中部空心管3以及左右兩實心連接桿，左實心連接桿I右端預(yù)留的配合端和右實心連接桿2左端預(yù)留的配合端分別與中部空心管3過盈配合，過盈配合A處通過激光焊接連接固定，中部空心管3壁厚大于4_。
[0021]如圖2所示，左實心連接桿I材質(zhì)為40Cr冷拉圓鋼，長度為174.5mm，直徑為Φ 36mm，與中部空心管配合端尺寸為長10mm，直徑Φ27ι?πι。
[0022]如圖3所示，右實心連接桿2材質(zhì)為40Cr冷拉圓鋼，長度為167.5mm，直徑為Φ 36mm，與中部空心管配合端尺寸為長10mm，直徑Φ27ι?πι。
[0023]如圖4所示，中部空心管3材質(zhì)為45#，其尺寸內(nèi)徑為Φ27mm，壁厚為4mm，長度為121mm0
[0024]基于激光焊接技術(shù)的分體式傳動軸輕量化設(shè)計方法，左實心連接桿右端預(yù)留的配合端和右兩實心連接桿左端預(yù)留的配合端分別與中部空心管過盈配合，采用高功率激光器5對連接處進行焊接，激光器功率在3000?以上，焊接厚度大于4mm，焊接完成后傳動軸具有兩處焊縫4。焊接完成能夠保證較小的焊縫寬度與熱影響區(qū)，實現(xiàn)傳動軸能夠傳遞復(fù)雜運動狀況下的扭矩與達到輕量化的目的。
[0025]具體制作時，按照圖2在車床粗加工左實心連接桿1，其材質(zhì)為40Cr冷拉圓鋼，長度為174.5mm，直徑為Φ36ι?πι，與中部空心管配合端尺寸為長10mm，直徑Φ27ι?πι;按照圖3在車床粗加工右實心連接桿2，其材質(zhì)為40Cr冷拉圓鋼，長度為167.5mm，直徑為Φ 36mm，與中部空心管配合端尺寸為長10_，直徑Φ27_ ;按照圖4在車床粗加工中部空心管3，其材質(zhì)為45#冷拉圓鋼，其尺寸內(nèi)徑為Φ 27mm，壁厚為4.5mm，長度為121mm ;按照圖1采用3000w高功率激光器對連接桿配合處焊接，焊縫厚度至少達到4_，具有兩處焊縫，最終進行精車加工成傳動軸成品。
[0026]對成品進行扭轉(zhuǎn)試驗，在扭轉(zhuǎn)實驗機上測試扭轉(zhuǎn)試驗，測試結(jié)果顯示，傳動軸的抗扭強度為1255.47MPa，最大扭矩為4798.36N.m，斷時角度為17.21°，經(jīng)檢驗與傳統(tǒng)的氣保焊、摩擦焊相比，該設(shè)計結(jié)構(gòu)能保證傳動軸強度要求，更滿足汽車復(fù)雜多變運動情況，產(chǎn)品達到規(guī)定評價指標值。
[0027]激光焊接技術(shù)相對于傳統(tǒng)的摩擦焊、氣保焊，熱影響區(qū)金相變化范圍和因熱傳導(dǎo)所導(dǎo)致的變形都較小，而且更能消除焊接殘余應(yīng)力，提高傳動軸連接處表面硬度，抗扭強度等疲勞性能；
[0028]分體式空心管設(shè)計實現(xiàn)傳動軸輕量化設(shè)計，節(jié)省原材料，降低生產(chǎn)成本，滿足復(fù)雜多變的高使用要求，優(yōu)化生產(chǎn)工藝，提高工作環(huán)境的安全系數(shù)；
[0029]無污染、工藝適用范圍廣，并且激光焊接作用強、影響范圍大，可適用于各種汽車零部件加工工藝。
[0030]需要理解到的是:以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本實用新型的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.基于激光焊接技術(shù)的分體式傳動軸輕量化設(shè)計結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括中部空心管以及左右兩實心連接桿，左實心連接桿右端預(yù)留的配合端和右實心連接桿左端預(yù)留的配合端分別與中部空心管過盈配合，過盈配合處通過激光焊接連接固定，中部空心管壁厚大于4mm ο2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于激光焊接技術(shù)的分體式傳動軸輕量化設(shè)計結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述左實心連接桿材質(zhì)為40Cr冷拉圓鋼，長度為174.5mm，直徑為C>36mm，與中部空心管配合端尺寸為長10mm，直徑C>27mm03.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于激光焊接技術(shù)的分體式傳動軸輕量化設(shè)計結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述右實心連接桿材質(zhì)為40Cr冷拉圓鋼，長度為167.5mm，直徑為Φ36ι?πι，與中部空心管配合端尺寸為長10mm，直徑C>27mm04.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于激光焊接技術(shù)的分體式傳動軸輕量化設(shè)計結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述中部空心管材質(zhì)為45#，其尺寸內(nèi)徑為Φ27_，壁厚為4_，長度為121_。
【專利摘要】本實用新型涉及基于激光焊接技術(shù)的分體式傳動軸輕量化設(shè)計結(jié)構(gòu)，包括中部空心管以及左右兩實心連接桿，左實心連接桿右端預(yù)留的配合端和右兩實心連接桿左端預(yù)留的配合端分別與中部空心管過盈配合，采用高功率激光器對連接處進行焊接，激光器功率在3000w以上，焊接厚度大于4mm，焊接完成后傳動軸具有兩處焊縫。焊接完成保證較小的焊縫寬度與熱影響區(qū)，實現(xiàn)傳動軸能夠傳遞復(fù)雜運動狀況下的扭矩與達到輕量化的目的。
【IPC分類】F16C3/02, B23P15/14, B23K26/28
【公開號】CN204677581
【申請?zhí)枴緾N201520402816
【發(fā)明人】馮愛新, 薛偉, 陳風(fēng)國, 朱德華, 曹宇, 李峰平, 瞿建武, 周儉, 許炎
【申請人】溫州大學(xué)
【公開日】2015年9月30日
【申請日】2015年6月11日