45钢-40Cr钢传动轴激光焊接工艺研究

发布时间：2017-07-20 10:12

  本文关键词：45钢-40Cr钢传动轴激光焊接工艺研究

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【摘要】：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。
【关键词】：传动轴 激光焊接 光斑偏移 力学性能
【学位授予单位】：温州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG456.7
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-23
• 1 研究背景及意义11-12
• 2 异种钢焊接概况12-15
• 2.1 异种钢焊接及应用13
• 2.2 异种钢的焊接性13-14
• 2.3 异种钢焊接的困难14-15
• 2.4 异种钢焊接工艺措施15
• 3 管材环缝焊焊接概况15-17
• 3.1 管材环缝焊焊接方法15-16
• 3.2 管材环缝焊焊接难点16-17
• 4 激光焊接概况17-20
• 4.1 激光焊接技术在汽车工业中的应用17-19
• 4.2 激光焊接技术特点19-20
• 5 不同种钢管材激光焊接研究现状20-22
• 5.1 异种钢激光焊接国内外研究现状20-21
• 5.2 管材激光焊接国内外研究现状21-22
• 6 本文主要研究内容22-23
• 第二章 激光焊接基础理论23-31
• 1 激光焊接原理及分类23-24
• 2 焊缝成型影响因素24-25
• 2.1 热源的性质24
• 2.2 焊接参数24-25
• 2.3 被焊工件的热物理性质25
• 3 激光深熔焊理论模型25-28
• 3.1 热传导过程25-27
• 3.2 材料熔化及汽化过程27-28
• 4 异种金属激光深熔对接焊理论分析28-31
• 第三章 45#-40Cr 激光焊接组织及性能研究31-47
• 1 引言31
• 2 试验条件及方法31-34
• 2.1 试验材料31-32
• 2.2 试验方法与设备32-34
• 3 激光焊接工艺参数优化34-40
• 3.1 激光焊接参数对焊缝形貌的影响34-37
• 3.2 激光焊接参数对组织性能的影响37-39
• 3.3 激光焊接参数对硬度的影响39-40
• 4 光斑偏移量对焊接接头质量的影响40-44
• 4.1 光斑偏移对焊缝形貌的影响40-42
• 4.2 光斑偏移对焊缝金相组织的影响42-44
• 4.3 激光光斑偏移对焊缝硬度的影响44
• 5 拉伸性能研究44-45
• 6 本章小结45-47
• 第四章 管件的激光焊接工艺探究47-55
• 1 引言47
• 2 试验条件及方法47-48
• 2.1 试验材料47
• 2.2 试验方案47-48
• 3 焊接参数设计48-50
• 3.1 恒定激光功率焊接48
• 3.2 缓升缓降激光功率焊接48-49
• 3.3 其它变功率焊接49-50
• 4 结果分析50-53
• 4.1 恒定激光功率焊接50-51
• 4.2 缓升缓降激光功率焊接51-52
• 4.3 其它变功率焊接52-53
• 5 小结53-55
• 第五章 基于激光焊接的汽车传动轴扭转实验研究55-61
• 1 引言55
• 2 实验准备55
• 3 传动轴激光焊接焊缝成型表面质量分析55-56
• 4 扭转实验研究56-58
• 4.1 实验设备与方法56-57
• 4.2 实验结果分析57-58
• 5 管材焊接专用夹具设计58-59
• 6 本章小结59-61
• 第六章 总结与展望61-63
• 1 本文研究工作主要结论61
• 2 展望61-63
• 参考文献63-67
• 致谢67-69
• 攻读研究生期间发表的论文与研究成果69

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本文编号：567497