专利名称：激光焊接在弹簧钢焊接中的应用及焊接方法
技术领域：
本发明涉及激光焊接在弹簧钢焊接中的应用及焊接方法，特别是在65Mn弹簧 钢焊接中的应用及焊接方法，属于冶金技术领域。
背景技术：
激光束焊接(LBW)是一种高能密度熔焊焊接方法。它是用激光束将被焊金属 加热至熔化温度以上熔合而成的焊接接头。弹簧钢是指制造各种弹簧的钢种。在各种机器设 备中，弹簧的主要作用是吸收冲击能量，缓和机械的振动及冲击作用。例如用于汽车、拖拉 机和机车上的板弹簧，它们除了承受车厢及载运物的重大重量外，还要承受因地面不平所引 起的冲击载荷和振动，使汽车、火车等车辆运转平稳，以免某些零件因受冲击而过早地损坏 。此外，弹簧还可以存储能量使其他机件完成事先规定的动作，如汽阀弹簧、高压油泵上的 柱塞簧、喷嘴簧等，可以保证机器和仪表的正常工作。弹簧钢属于高碳钢，可焊接性能很差 ，目前的焊接方式是以手工电弧焊接为主，焊接材料选用的是低氢焊条。由于弹簧钢的含碳 量较高，在施焊过程中易出现气孔、夹渣、开裂等缺陷，于是利用新的焊接技术来获得可靠 的焊接接头成为一个至关重要的研究课题，研发专用于65Mn弹簧钢的焊接新技术也是亟待解 决的关键问题。
若将激光焊接技术应用于弹簧钢的焊接中，至少应满足下述条件 一是要制造出快速轴 流的C02激光器，二是激光输出模式要达到基模，即TEMoo末，三是激光焊接材料的厚度要小 。而现有技术中激光器的制造水平、激光输出模式和焊接材料的厚度均达不到前述条件，从 而限制了激光焊接的应用。
发明内容
本发明的目的在于提供激光焊接在弹簧钢焊接中的应用及焊接方法。本发明结合弹簧 钢的焊接特点和应用特点，利用激光焊接弹簧钢，焊后焊缝接头宏观平整美观、无裂纹孔洞 产生，从而大大提高了该钢焊接接头的抗裂性能。
本发明是这样构成的激光焊接在弹簧钢焊接中的应用。
激光焊接在65Mn弹簧钢焊接中的应用。
高能束密度激光焊接在65Mn弹簧钢焊接中的应用。
激光焊接弹簧钢的焊接方法为将弹簧钢焊接试样采用钼丝线切割，焊接前用金相砂纸 对试样焊接接头处打磨，并用丙酮清洗，然后采用C02激光器进行激光焊接。 所述的C02激光器为窄带C02激光器。激光焊接过程中用惰性气体作为保护，所用的惰性气体优选为氩气。 激光焊接过程中，采用铜镜透射聚焦，焦距300 330mm。
激光焊接条件为激光输出功率P二1.5 3. OKW，扫描速度V二30 500mm/min，光斑直 径d二2 4mm;优选的激光焊接条件为激光输出功率P二2.0KW，扫描速度V二420mm/min， 光斑直径d二3mm。
上述工艺条件均是发明人通过正交实验优化、筛选出来的最佳工艺参数。在此工艺条件 下可获得良好的焊接质量效果。为了验证本发明激光焊接65Mn弹簧钢的焊接效果，发明人也 进行了相应的实验，结论为激光焊接65Mn弹簧钢的焊缝质量优良，产品质量得到了保证。
与电子束焊接相比，本发明激光焊接具有以下特点
(1) 聚焦后的激光具有很高的功率密度(105 107W/cm2或更高)，焊接以深熔的方式 进行；由于激光加热的范围小，在同种功率和焊接厚度条件下，焊接速度高，热输入小，热 影响小，焊接应力和变形小；
(2) 激光能发射、透射，能在空间传播相当距离而衰减很小，可以进行远距离或一些 难以接近的部件的焊接，激光可通过光导纤维、棱镜等光学的方法弯曲传输、偏转、聚焦， 特别适合于微型零件的焊接；
(3) —台激光器可供多个工作台进行不同的工作，既可用于焊接，又可用于切割、合 金化和热处理；
(4) 激光在大气中损耗不大，可以穿过玻璃等透明物质，适合在玻璃制成的密封容器 中焊接剧毒材料；
(5) 激光不受电磁场影响，不存在射线保护，也不需要真空保护。 与现有技术相比，本发明结合弹簧钢的特点，将激光焊接应用于弹簧钢焊接中，首次采
用高能束密度激光焊接65Mn弹簧钢，穿透焊接，焊接厚度lmm，获得了良好的焊接效果，焊 接后焊缝接头宏观平整美观，无裂纹孔洞产生，显微组织分析和拉伸断口分析显示该焊接接 头无焊接缺陷，无夹杂，无气孔，熔合良好，因而大大提高了弹簧钢焊接接头的抗裂性能。
具体实施例方式
本发明的实施例l: 65Mn弹簧钢的激光焊接将65Mn弹簧钢焊接试样采用钼丝线切割， 焊接前用金相砂纸对试样焊接接头处打磨，并用丙酮清洗，然后采用窄带C02激光器，腔内 选出混合低阶模，铜镜透射聚焦，焦距315mm，在激光输出功率P二2.0KW，扫描速度V二 420mm/min，光斑直径d二3mm的条件下进行激光焊接，焊接厚度lmm。经过显微组织分析和拉 伸断口分析结果显示该焊接接头无焊接缺陷，无夹杂，无气孔，熔合良好。本发明的实施例2: 65Mn弹簧钢的激光焊接将65Mn弹簧钢焊接试样采用钼丝线切割， 焊接前用金相砂纸对试样焊接接头处打磨，并用丙酮清洗，然后采用窄带C02激光器，腔内 选出混合低阶模，铜镜透射聚焦，焦距300mm，在激光输出功率P二3. OKW，扫描速度V二 30mm/min，光斑直径d二4mm的条件下进行激光焊接，焊接厚度lmm。经过显微组织分析和拉 伸断口分析结果显示该焊接接头无焊接缺陷，无夹杂，无气孔，熔合良好。
本发明的实施例3: 60CrMnA弹簧钢的激光焊接将60CrMnA弹簧钢焊接试样采用钼丝线 切割，焊接前用金相砂纸对试样焊接接头处打磨，并用丙酮清洗，然后采用C02激光器，腔 内选出混合低阶模，铜镜透射聚焦，焦距330mm，在激光输出功率P二l. 5KW，扫描速度V二 500mm/min，光斑直径d二2mm的条件下进行激光焊接，焊接厚度lmm。经过显微组织分析和拉 伸断口分析结果显示该焊接接头无焊接缺陷，无夹杂，无气孔，熔合良好。
权利要求
1. 激光焊接在弹簧钢焊接中的应用。
全文摘要
本发明公开了激光焊接在弹簧钢焊接中的应用及焊接方法，将弹簧钢焊接试样采用钼丝线切割，焊接前用金相砂纸对试样焊接接头处打磨，并用丙酮清洗，然后采用CO<sub>2</sub>激光器进行激光焊接。与现有技术相比，本发明首次采用激光焊接弹簧钢，穿透焊接，焊接厚度1mm，获得了良好的焊接效果，焊接后焊缝接头宏观平整美观，无裂纹孔洞产生，显微组织分析和拉伸断口分析显示该焊接接头无焊接缺陷，无夹杂，无气孔，熔合良好，因而大大提高了弹簧钢焊接接头的抗裂性能。
文档编号B23K26/20GK101284335SQ20081030206
公开日2008年10月15日 申请日期2008年6月6日 优先权日2008年6月6日
发明者刘其斌, 宾 李 申请人:贵州大学