一种钢制轮毂的激光-GMAW电弧复合焊接方法与流程

一种钢制轮毂的激光-gmaw电弧复合焊接方法
技术领域
1.本发明涉及轮毂焊接技术领域，特别是涉及一种钢制轮毂的焊接制造方法。


背景技术：

2.目前，我国商用车及乘用车主要以钢制轮毂为主，一般由轮辐和轮辋组成，轮辐指车轮中间的支撑部分，轮辋指车轮外围与轮胎接触部分；现有技术中，轮辐和轮辋的合成焊接大多采用的是用气保焊或埋弧焊，而上述焊接方法存在焊缝强度较差、焊接的热影响区及热输入偏大、焊接难度大，能耗高，在后续工序中极易出现焊缝断裂的问题，从而导致轮毂废品率上升。
3.为解决上述问题，专利cn214001195u公开了可以采用激光焊接的方式进行轮辐和轮辋的热接合；然而，激光焊接虽然能够降低焊接热输入，但同时也存在焊缝表面质量差、对焊件间隙容忍度低焊接飞溅大且冷却速度快，对高强钢焊接时易产生淬硬组织和裂纹的缺陷；专利cn113173034a公开了还可以采用激光混合焊接技术实现轮辐和轮辋的热接合，但是其并没有公开激光混合焊接技的具体内容；基于上述内容，如何提供一种能够改善焊缝焊接质量，且热输入量小的钢制轮毂焊接方法是本领域亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种钢制轮毂的激光-gmaw电弧复合焊接方法，利用激光在前，gmaw电弧在后的复合焊接工艺在较低热输入量的基础上，提高了轮辋和轮辐接合位置的焊缝强度，同时设置保护气作用于焊件表面熔池保证焊缝质量。
5.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种钢制轮毂的激光-gmaw电弧复合焊接方法，包括以下内容：
6.对轮辋以及轮辐的待焊位置进行清理；
7.将所述轮辋和所述轮辐的待焊位置进行对接，并利用工装进行初步固定；
8.利用点焊的方式将所述轮辋和所述轮辐的相对位置进一步进行固定；
9.将点焊固定后的所述轮辋和所述轮辐固定在变位机上，沿焊接方向依次设置gmaw电弧焊枪和激光焊接头对所述轮辋和所述轮辐的对接位置进行复合焊接，所述激光束垂直入射，所述gmaw电弧焊枪朝向所述激光焊接头的作用位置倾斜设置，光丝距离为2mm-4mm，复合焊接保护气通过所述gmaw电弧焊枪送入，并直接作用于焊接工件表面熔池；
10.对焊缝进行无损检测。
11.优选地，所述轮辋和所述轮辐的厚度为4mm～8mm。
12.优选地，所述点焊的施焊部位为所述轮辋和所述轮辐的对接面靠近外轮缘一侧。
13.优选地，激光-gmaw电弧复合焊接的焊接参数为：激光焊接的激光功率为5000w～7500w，所述激光焊接头与轮辋内表面的夹角为29
°
～75
°
，gmaw电弧焊接的焊接电流为35a～300a，所述gmaw电弧焊枪与轮辋内表面的夹角为21
°
～46
°
，焊接速度为1.8m/min～2.3m/min。
14.优选地，所述变位机上转动设置三爪卡盘用于固定所述轮辋与轮辐，所述三爪卡盘的倾斜角度为15
°
～50
°
。
15.优选地，采用所述激光-gmaw电弧复合焊接的方法进行焊接时，激光焊接头和gmaw电弧焊枪的位置保持不变，所述变位机的三爪卡盘沿与焊接方向相反的方向旋转一周。
16.优选地，所述激光-gmaw电弧复合焊接的施焊部位为所述轮辋和所述轮辐的对接面远离所述外轮缘的一侧。
17.优选地，通过所述gmaw电弧焊枪送入的保护气为氩气。
18.优选地，gmaw焊接采用cmt电弧或mag电弧或mig电弧进行焊接。
19.优选地，所述无损检测的方法为超声波探伤或射线探伤。
20.本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
21.1、本发明沿焊接方向依次设置gmaw电弧焊枪和激光焊接头对轮辋和轮辐的对接位置进行复合焊接，焊接过程中，激光与gmaw电弧的相互作用，激光在前能够提高焊接速度，使得热输入较小，焊接变形小，增加熔深；gmaw电弧在后能够消除裂纹和气孔，改善热影响区组织和性能，并能适应较大的间隙，同时电弧能够燃烧光纤激光焊接羽辉的烟尘，大大减少焊接飞溅，极大的改善了焊接质量。
22.2、本发明中焊接保护气体为氩气，通过所述gmaw电弧焊枪送入，并直接作用于焊接工件表面熔池，焊接过程中，其能够有效隔绝氧气，进而能够保护焊缝，防止氧化夹渣等焊接缺陷的产生，保证焊缝质量。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1为本发明将轮毂固定在变位机上的结构示意图；
25.图2为本发明利用激光-gmaw电弧复合焊接进行焊接的结构示意图；
26.图3为利用激光-gmaw电弧复合焊接的焊缝表面示意图；
27.其中，1、变位机；2、三爪卡盘；3、激光焊接头；4、gmaw电弧焊枪；5、轮辐；6、轮辋；7、焊缝。
具体实施方式
28.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
30.本实施例中轮辐5和轮辋6的厚度为：4mm～8mm。
31.焊接设备为：采用型号为yls-20000-s2t的光纤激光器；采用cmt电弧焊机；采用型
号为xy-jgy22001-017的变位机1。
32.一种钢制轮毂的激光-gmaw电弧复合焊接方法，包括以下内容：
33.首先，对轮辋6以及轮辐5的待焊位置进行清理；具体的，利用喷有丙酮清洗剂的干净抹布对待焊位置两侧不少于20mm范围的油污、锈蚀、尘土擦拭干净，根据需要还可以利用打磨机对待焊位置进行打磨处理直至露出金属光泽。
34.然后，将轮辋6和轮辐5的待焊位置进行对接，并利用“f”型夹或自制工装进行初步固定；需要注意的是，固定过程中需要保证轮辋6和轮辐5的待焊位置紧密贴合，使焊缝7相对均匀，以保证焊接质量；初步固定完成后，利用激光点焊或者电弧点焊将轮辋6和轮辐5的相对位置进一步进行固定，以防止焊接过程中轮辋6和轮辐5的相对位置发生变化。
35.如图1～3所示，利用变位机1上的三爪卡盘2将点焊固定后的轮辋6和轮辐5固定在变位机1上，三爪卡盘2倾斜设置，其倾斜角度可根据轮毂型号以及焊接位置进行调节，可调节范围为15
°
～50
°
；沿焊接方向依次设置gmaw电弧焊枪4和激光焊接头3，其中，激光焊接头3垂直设置，gmaw电弧焊枪4朝向激光焊接头3的作用位置倾斜设置，其光丝距离为2mm-4mm，通过令三爪卡盘2沿与焊接方向相反的方向旋转一周对轮辋6和轮辐5的对接位置进行复合焊接，焊接过程中，激光在前，gmaw电弧在后，两者相互作用，激光能够提高焊接速度，使得热输入较小，焊接变形小，增加熔深；而gmaw电弧能够消除裂纹和气孔，改善热影响区组织和性能，并能适应较大的间隙，同时电弧能够燃烧光纤激光焊接羽辉的烟尘，大大减少焊接飞溅，极大的改善了焊接质量。
36.本实施例中，激光-gmaw电弧复合焊接的焊接参数为：激光焊接的激光功率为5000w～7500w，激光焊接头3与轮辋6内表面的夹角为29
°
～75
°
，gmaw电弧焊接的焊接电流为35a～300a，gmaw电弧焊枪4与轮辋6内表面的夹角为21
°
～46
°
，具体的可根据轮毂的大小进行调整，焊接速度为1.8m/min～2.3m/min。
37.为进一步提高焊接质量，本实施例中的复合焊接保护气为氩气，通过gmaw电弧焊枪送入，并直接作用于焊接工件表面熔池，用于隔绝氧气，吹散等离子体保护焊缝7；本实施例还设置有一路直接作用于激光焊接头3的保护气体，用于防止激光焊接头烧损。
38.此外，本实施例中点焊的焊接位置为轮辋6和轮辐5的对接面靠近外轮缘一侧，以便于点焊固定；激光-gmaw电弧复合焊接的施焊部位为轮辋6和轮辐5的对接面远离外轮缘的一侧，该侧轮辋6与轮辐5的对接面较大，焊接过程中受力均匀且不影响美观。
39.根据实际需要，本实施例中的gmaw焊接为cmt电弧焊接，其还可以根据需要替换为mag电弧或mig电弧进行焊接。
40.利用超声波探伤或射线探伤的方法对焊缝7进行无损检测。
41.本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。