内齿圈与环形挡板的激光焊接方法 【技术领域】
本发明涉及的是一种内齿圈与环形挡板的激光焊接方法，焊接工件尺寸精密、形状复杂、材质不同，属于激光加工技术领域。
背景技术
齿轮是传动系统和变速系统中的核心零件。为了使得传动系统和变速系统重量减轻、体积减小，降低齿轮加工难度，节省原材料，措施之一是以分体式替代连体式。内齿齿轮的加工就属于这种，先分体加工内齿圈1和环形挡板2，见图1、图2所示，再将二者焊接成一体，形成一个复合内齿齿轮。内齿圈1材质为20Cr2Ni4A，设计精度6级。20Cr2Ni4A是一种优质合金渗碳钢，含碳量低，淬透性很高，具有很好的韧性、耐磨性，强度也很高；环形挡板2为20g锅炉钢，具有一定的强度，其塑性、韧性、成形和焊接工艺性能均很好，价格较为低廉。
现有技术采用电子束焊接方法将二者焊接成一体。电子束焊接方法具有焊缝窄、热影响区小、深宽比大等一些优点，但是，由于该方法必须在真空状态下进行，而所述内齿齿轮尺寸较大，如分度圆直径400mm，难以实现真空焊接，工序繁杂，生产效率低，工艺成本高，电子束焊接方法在该领域难以广泛应用。
虽然氩弧焊不存在电子束焊接方法的问题，但是，氩弧焊要求预热工件，还需填丝、后焊等，工序较为复杂，焊后熔深不及电子束焊接方法，热影响区较大，焊缝质量较差，焊接加工不够精密。
相对于氩弧焊和电子束焊接方法，激光焊接焊缝质量高，激光焊接过程中非金属杂质易气化。与氩弧焊相比，工序简单。与电子束焊相比，对工件的清洗要求较低，不易产生夹杂现象，激光焊接对焊缝具有提纯作用，并使焊缝晶粒细化，不产生X射线辐射，能够在大气中进行。
【发明内容】
本发明的目的在于实现异种钢内齿圈、环形挡板的激光精密焊接，焊接结合部位的强度不低于20g钢强度。为此，我们发明了一种内齿圈与环形挡板的激光焊接方法。
本发明的焊接工件为内齿圈和环形挡板，其特征在于，见图3、图4所示，内齿圈1和环形挡板2二者为异种钢件，激光喷嘴3对准由内齿圈1、环形挡板2二者接触面形成的缝隙焊接，焊缝以速度v移动，同时由保护气体保护焊接区域。
激光焊接热影响区小，在取得焊缝成形美观及致密可靠、无焊接裂纹和气泡、工序简单等效果的同时，焊接深宽比可达5以上，焊接结合部位的强度不低于20g钢强度，完全能够取代现有焊接方法。
【附图说明】
图1是现有技术及本发明焊接工件中的内齿圈示意图。图2是现有技术及本发明焊接工件中的环形挡板示意图。图3是本发明之激光焊接方法主视示意图，该图兼作为摘要附图。图4是本发明之激光焊接方法左视示意图。
【具体实施方式】
本发明的焊接工件为内齿圈1和环形挡板2，见图3、图4所示，内齿圈1材质为20Cr2Ni4A，环形挡板2材质为20g钢。焊接用激光为CO2激光，激光喷嘴3对准由内齿圈1、环形挡板2二者接触面形成的缝隙焊接，焊缝以速度v移动，速度v是焊接工件上激光束与焊接工件接触处的线速度，速度v为1.2～2.1m/min。激光束离焦量为+2mm，激光功率3.5～5.0kW，同时由保护气体保护焊接区域，如20～40％He+80～60％Ar，总流量1～2m3/h。
采用CO2激光焊接20Cr2Ni4A钢和20g钢时，最佳的光束离焦量为+2mm，此时获得的焊缝熔深较大。另外，焊接速度、激光束离焦量、激光功率、保护气体配比及流量等技术参数影响激光焊接的熔深、熔宽以及焊缝截面形状、焊接缺陷等。根据本发明所确定的技术参数，所达到的深宽比大于5；焊缝无气孔、裂纹等缺陷。
在力学性能试验机上进行拉伸强度试验，证明采用本发明之方法焊接内齿圈和环形挡板，焊接结合部位的强度不低于20g钢强度。
采用金相显微镜、扫描电子显微镜等仪器对激光焊接结合部位地微观组织结构进行分析，认定焊缝无气孔、裂纹等缺陷。