轴封弹簧首尾激光对焊的方法与流程

本发明是关于围成圆环形轴封弹簧首尾激光对焊的方法，特别是适应于焊接不锈钢等直径细小丝状金属焊接熔融成型的加工方法。

背景技术：

轴封弹簧是航空仪表上重要零部件之一，其制造的精度直接影响产品的重要特性。因此，对轴封弹簧连接有严格要求。通常轴封弹簧连接主要有利用过渡接头机械连接和焊接加工两种方式。采用过渡接头机械连接，连接结构复杂、制造成本高，且生产效率低，不便于批量生产。采用常规电阻点焊的焊接方法，输出热量过大、热影响区过宽、电极压力过大，造成弹簧钢丝受压变形，且因电阻点焊为非熔化焊，易造成焊接后钢丝脆化，稍一受力就断裂，无法满足使用要求，很难从工艺参数上对焊接质量进行有效控制，无法从根本上避免轴封弹簧断裂，造成零件报废。如果采用常规的激光焊接方法，功率密度过高、穿透力过强、能量过于集中，接头部位在焊接中易塌陷、烧穿，特别是焊接过程中产生的焊瘤、尖端及锐棱明显高于弹簧圆环形外包络面，无法满足使用要求，造成零件报废。

技术实现要素：

本发明的目的是针对上述现有技术的不足之处，提出一种质量稳定、效率较高，围成圆环形轴封弹簧焊接后熔深适中、焊缝规则、接头光亮、熔化均匀，焊接处无高于弹簧圆环形外包络面的焊瘤、尖端及锐棱的加工方法。

为了达到上述目的，本发明提供的一种轴封弹簧首尾激光对焊的方法，其特征在于包括如下步骤：

一种轴封弹簧首尾激光对焊的方法，其特征在于包括如下步骤：

(a)首先用机械方法去除弹簧首尾对接处接头部位表面的氧化物，然后用有机清洗剂，对轴封弹簧接头部位进行清洗，

(b)用对焊工装将圆柱弹簧围成圆环形并首尾对接，紧密贴合在一起；采用对焊工装将圆柱形的轴封弹簧首端1和轴封弹簧尾端3弯曲对接，围成首尾相接的紧密贴合圆环，

(c)设定前陡后缓脉冲波形激光焊接程序，在激光峰功率为20％～30％，脉冲宽度为25～35ms,离焦量为-0.5～0mm工艺参数中，取任意一个具体数值，将激光焦点位置调节到工件表面以下0.40mm～0.50mm，控制脉冲激光上升时间为5～10ms、下降时间为15～20ms，使激光按照脉冲波形前陡后缓的斜率快速上升到峰值后，缓慢下降，利用激光上升下降时所 产生的热量，对轴封弹簧首尾对接接头部位的激光对焊连接点2处实施瞬间焊接，熔化焊接成一体。

本发明相比于现有技术具有如下有益效果：

本发明通过程序设置脉冲波形，采用脉冲激光对围成圆环形轴封弹簧首尾对接处实施定位焊接，一次焊接熔融成型，对激光焊接设备无其他要求，操控简便、质量稳定、精确可控、效率较高，激光焊接后熔深适中、焊缝规则、接头光亮、熔化均匀，焊接处无高于弹簧圆环形外包络面的焊瘤、尖端及锐棱。

本发明所述脉冲激光焊接方法相对于与普通焊接和过渡接头机械连接方法，焊接后轴封弹簧的连接强度高、可靠性好，相对于常规激光焊接，稳定性好，可靠性高，避免了焊接处的焊瘤、尖端及锐棱高于弹簧圆环形外包络面。

本发明所述加工方法是对围成圆环形轴封弹簧首尾相连一次焊接熔融成型，所需工艺流程简单，成型效率高，焊后产品合格率达到100％。经破坏性检查，焊接强度、熔深、熔透性等各项指标完全满足设计要求。

本发明对设备无其他要求，在一般激光焊机上即可完成轴封弹簧首尾相连的焊接。

本发明操作简便、质量稳定、效率较高，焊接后熔深适中、焊缝规则、接头光亮、熔化均匀，焊接处无高于弹簧圆环形外包络面的焊瘤、尖端及锐棱。解决了常规连接工艺复杂、稳定性差、可靠性低的问题。本方法适用于任意直径细小零件的焊接加工。

附图说明

图1是本发明围成圆环形轴封弹簧首尾相连对焊的示意图。

图中：1轴封弹簧首端，2激光对焊连接点，3轴封弹簧尾端，图中虚线代表围成环型的轴封弹簧。

具体实施方式

参见图1。以下实施例中将进一步说明本发明，这些实施例仅用于说明本发明而对本发明没有限制。

焊前准备。用机械方法去除轴封弹簧待焊处零件表面的氧化物，焊前用有机清洗剂丙酮对弹簧待焊处接头附近严格的清洗。通过对焊工装将清理干净的圆柱形的轴封弹簧首端1和轴封弹簧尾端3弯曲对接，围成首尾相接的紧密贴合圆环，对连接处施加预紧力，以便稳定可靠焊接。

选择激光峰功率、脉冲宽度、离焦量工艺参数。在工艺参数的选择上，可以选择，激光峰功率为20％～30％，脉冲宽度为25～35ms,离焦量为-0.5～0mm工艺参数中，取任意 一个具体数值，设定脉冲激光波形焊接程序。通过程序设置前陡后缓的脉冲波形，使激光按照一定的脉冲波形斜率快速上升到峰值后，缓慢下降，利用激光上升下降时所产生的热量，对轴封弹簧首尾对接接头部位的激光对焊连接点2处实施瞬间焊接，熔化焊接成一体。在脉冲激光波形下降阶段，焊接部位金属蒸汽压力减小的情况下，延长脉冲后沿，缓慢下降，以使已熔金属填满在脉冲起始阶段内形成的凹坑。在焊接中采取氩气侧吹方式减少等离子云，增加焊接熔深。

根据不锈钢材料的特点，将弹簧固定，对其接头处实施脉冲激光点焊时，为有利于迅速加热改善吸收性能，合理设置峰功值。激光焦点位置对熔深影响很大，在设定较小的脉冲功率下，将激光焦点位置调节到工件表面以下0.45mm-0.55mm，最大限度发挥激光熔透效力并使焊缝成形良好，以消除熔深不均的缺陷。

脉冲波形采用“焊前预热、焊后缓冷”消除残余应力及焊缝开裂的敏感性，脉冲波形前陡后缓，使能量快速上升到峰值，控制脉冲激光上升为5～10ms、下降时间为15～20ms。随后，为了避免金属强烈蒸发，有利于避免强烈飞溅的同时增加熔深，脉冲峰值宜迅速降低并维持继续加热，而且在蒸汽压力减小的情况下，为有助于在熔池金属开始结晶前填满凹坑，以使已熔金属填满在脉冲起始阶段内形成的凹坑，延长脉冲后沿，缓慢下降，使激光“快升缓降”，合理分配焊接能量。为防止熔池金属冷凝后形成气孔，增加脉冲持续时间，彻底排除熔池内的非溶解气体。利用激光上升下降时所产生的热量实施瞬间焊接，将圆柱轴封弹簧首尾连接部位熔化成球状，焊接成一体，焊接处无高于弹簧圆环形外包络面的焊瘤、尖端及锐棱。重新设置激光脉冲波形及工艺参数可进行不同直径的丝状材料的焊接。

接头焊缝熔宽、熔深由焊接程序及工艺参数决定。对于不同材质厚度的丝材只需调整焊接程序、重新设置工艺参数即可改变输入焊接热量完成加工。

通过上述措施，将围成圆环形的弹簧首尾相连激光对焊，熔化成一体，从而完成轴封弹簧的制造。重新设置脉冲波形、工艺参数可进行不同直径、不同材质的丝材焊接。