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        浅析汽车变速箱齿轮采用激光焊接加工的应用发展前景

        作者:变速箱齿轮激光焊接机来源:新华鹏汽车齿轮激光焊接机 浏览次数: 日期:2018年5月21日 14:45

        激光焊接在汽车生产装配的应用己经日益增多,比如:车身焊接,特别是汽车配件中的变速箱齿轮激光焊接备受关注, 激光焊接应用于汽车制造虽是未来的主流趋势,下边我们来谈谈关于汽车齿轮的一些激光焊接特点。
        机床加工技术有一定的局限性,形状及结构复杂的齿轮或其它配件很难甚至无法整体加工,但是配件生产又是不可缺的 产品,所以厂家对其焊接时,只能将工件分成两半或两半以上的单件进行焊接,从而最终组成一个完整的组件,而这些 在激光焊接加工设备及技术诞生前,只能使用常规传统的电阻焊,感应焊以及电子束焊等焊接加工方式。
        自从有了激光焊接设备及技术后,齿轮再也没需要在真空下进行了,激光焊接可以确何齿轮变速箱不会变形,焊接后元 需要进行后精密加工,而且焊缝深宽比可以高达10比1,即焊接深度为10毫米的齿轮,其焊接影响直径公为1MM而且其 焊接焊缝的强度等终合性能始终并不比自身母材差,确何了齿轮可以承受更大的扭矩,更重要的是这样的焊接速度更快 ,效益可观,质量又得以保障,因此,汽车齿轮激光焊接机的应用己经成为汽车质量市场竞争的卖点,很多大汽车生产 厂家己经纷纷开始装配变速箱激光焊接机生产线,比如:比亚迪,荣威汽车,上海通用汽车,丰田汽车,梅赛德斯,宝 马汽车,长安福特,JEEP汽车等,特别是后起之秀新能源汽车比亚迪,其采用的激光焊接加工设备应用的项目更加广泛 ,而且配套齐全,而做为其激光加工生产线的供用商,新华鹏深圳激光公司一直是其支持者,护航者。

        变速器齿轮激光焊接
        图一、变速器齿轮激光焊接

        激光焊接的原理是通过光学系统将激光束聚焦在很小的区域内,在极短的时间内使被焊处形成一个能量高度集中的热源 区,从而使被焊物熔化并形成牢固的焊点和焊缝。它属于非接触式焊接,主要针对薄壁材料、精密零件的焊接,可实现 点焊、对接焊、叠焊及密封焊等,深宽比高,焊缝宽度小,热影响区小、变形小,焊接速度快,焊缝平整、美观,焊后 无需处理或只需简单处理,焊缝质量高、无气孔,可精确控制,聚焦光点小,定位精度高,易实现自动化。
        激光器产生激光束水平送出,通过两个45°平面反射镜传输到45°角的反射式曲面聚焦镜上,由曲 面聚焦镜垂直聚焦照射 在被装 夹在数控回转工作台上正在旋转的齿轮上进行焊接。

        激光焊机工作原理
        图2 激光焊机工作原理

        激光焊接以其能量密度高,加热范围小,焊接及热影响区域窄,焊接速度快,深宽比大,焊接变形小等诸多优点,在汽 车工业生产中得到广泛应用。当然,焊件需使用夹具时,必须确保焊件的最终位置与激光束将冲击的焊点对准;另外, 设备昂贵也制约了激光焊接的实际应用。
        激光焊接根据激光发生器,可分为气体激光发生器和固体光纤激光发生器两类。
        固体光纤发生器激光焊接因其动态功率范围大,焊接速度快,焊接深宽比更优,激光器功耗小,无工作介质消耗,体积 小、结构紧凑,易于扩展升级,工作环境高容忍度,免维护,使用寿命长等优点是今后的发展趋势。
        激光焊接变速器齿轮工艺顺序为(注意,其加工顺序不能相板):
        A、焊接清洗:一般安排在焊接的前一道工序完成。试验中选择无水乙醇代替工业清洁剂用于焊前表面的清洁。
        B、压装:清洗后的齿轮首先要进行压装,压装是通过压机把要焊接的两个零件压配后紧密结合在一起。入射激光光斑和 组对间隙的偏移要求非常准确。由于激光束的聚焦光斑很小,所以焊缝需要高精度定位,其位置偏离的最大允许值要依聚焦光斑的半径来定, 一般≤ 0.1 mm。
        C、预热(可选):为了避免产生焊接裂纹,根据零件材料及加工状态,有时需要在焊前进行预热,特别是对含碳量高或 经过热处理渗碳淬火后的零件。
        D、激光焊接,图3为焊后齿轮。焊缝截面如图4所示。
        E、焊后检测:一般将焊缝切开进行显微观察或者采用超声波探伤检测。目视检查要求焊接飞溅较少,本试验工作面飞溅 少,内部气孔和缩孔较少。

        焊后齿轮
        图3 焊后齿轮
        焊后齿轮
        图4 焊缝截面

        当前,我国激光焊接设备技术总体上落后其世界激光技术强国(指民用激光技术,中国军事激光技术处于国际领 先,甚 至比美国还领先),当前,国内主要从事汽车变速箱齿轮激光焊接设备的厂家屈指可数,新华鹏深圳激 光公司做为华南 地区仅有一家的变速箱齿轮激光设备技术公司,产品在国内汽车生产厂家得到广泛的应用,在 激光焊接齿轮方面,工艺 已日趋完善,可以控制焊缝气孔和裂纹达到工业要求,方法稳定可靠,效率高,虽然 初期投资较大,但加工成本比机械 加工要少50%。激光焊接有着传统焊接无法取代的优势,必将成为变速器齿 轮焊接的主流产品,得益于市场需求的不断 增长,新华鹏将在未来10年投入3个亿用于研发更加先进而专业的汽 车焊接自动化生产线,结合现代AI技术,立志提高国 产汽车质量技术水平。

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