[发明专利]20CrMnTi渗碳钢与球墨铸铁异种材料激光焊接方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种20CrMnTi渗碳钢与球墨铸铁异种材料激光焊接方法，属于激光焊接技术领域。

背景技术

随着科技的进步，生产中异种材料的焊接需求呼声越来越高。但该技术在焊接技术领域始终是一个难题。由于不同材料间的物理、化学性能差异，传统的焊接方法获得的异种材料焊缝往往存在各种缺陷，性能无法满足使用要求。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种20CrMnTi渗碳钢与球墨铸铁异种材料激光焊接方法，其具有成形速度快、热影响区狭窄、焊接变形小等特点，并且焊缝美观、性能优良，特别适合在异种材料的焊接领域推广。

本发明的技术方案是这样实现的。一种20CrMnTi渗碳钢与球墨铸铁异种材料激光焊接方法，其特征在于：1）采用具有定位和夹紧功能的通用夹具将两种待焊材料样件固定在夹具平台上，并将夹具平台放置在焊接机床工作台上；2）采用He-Ne激光进行激光束定位，采用反射式聚焦结构的导光系统将聚焦后的激光束传输至焊缝中心，焊接速度范围为0.5m/min～8m/min。焊接过程中，激光束功率范围为1kW～8kW，离焦量为-3mm~+3mm；3）由于20CrMnTi渗碳钢与球墨铸铁两种材料性能不同，必须采用激光填丝焊方法，在激光焊接的同时，用送丝装置将特定的焊丝以0.5m/min～6 m/min的速度送至焊缝处，焊丝被激光束熔化后与两侧母材熔合形成焊缝，改善了焊缝成分及组织，有利于改善焊缝的应力集中现象，所选用的焊丝直径范围0.5mm～2mm。

所述的焊接过程中采用氮气、氦气或氩气中一种或几种气体及压缩空气等在焊接过程中对焊接熔池及光学元件进行保护，气体流量5~25L/min。

所述的激光焊接接头采用普通对接接头、环形对接接头、角接接头、搭接接头四种方式。

    本发明的积极效果在于采用激光技术焊接20CrMnTi渗碳钢与球墨铸铁。获得的焊接接头强度高、成形美观，焊件变形小且性能满足使用要求，解决了20CrMnTi渗碳钢与球墨铸铁异种材料焊接难题。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的描述：

实施例1：

选取20CrMnTi渗碳钢与球墨铸铁块状试样，使用焊接夹具以对接方式将试样块固定在焊接机床工作台上。使用与激光同轴的He-Ne光进行焊接前定位，保证焊接光束轴线穿过焊缝中心线。焊接过程中，激光功率为1kW，离焦量-3mm~+3mm，焊接速度0.5m/min。所选用的焊丝直径范围0.5mm～2mm，用送丝装置将特定的焊丝以0.5m/min的速度送至焊缝处。焊接中采用氮气、氦气或氩气中一种或几种气体及压缩空气等在焊接过程中对焊接熔池及光学元件进行保护，气体流量5L/min。

所获得的焊缝为普通对接焊缝，成形美观且无明显缺陷，焊缝宽度1 mm ，焊缝熔深2 mm。

实施例2

选取20CrMnTi渗碳钢与球墨铸铁圆盘状试样，两试样盘直径相等。将两圆盘试样平端面使用夹具压紧固定，并装夹在可倾数控回转工作台的卡盘上，圆盘外圆面接缝处为焊缝所在区域，焊缝形状为环形对接焊缝。用He-Ne激光定位激光束，采用反射式聚焦结构的导光系统将聚焦后的激光束传输至圆盘试样焊缝区中心。焊接过程中，激光功率为8kW，离焦量-3mm~+3mm，焊接速度6m/min。所选用的焊丝直径范围2mm，用送丝装置将特定的焊丝以6 m/min的速度送至焊缝处。焊接中采用氮气、氦气或氩气中一种或几种气体及压缩空气等在焊接过程中对焊接熔池及光学元件进行保护，气体流量25L/min。

所获得的焊缝为环形对接焊缝。焊缝外观连续、均匀，无明显缺陷。焊缝宽度2mm，焊缝熔深5mm。