20CrMnSi鋼制汽車變速箱傳動齒輪是由2個齒輪在過盈配合的情況下焊接而成,由于它為變速箱中的傳動部件,要承載較大的扭矩、拉伸或者擠壓,因而必須要具備高的強度、剛度、韌性、良好的耐疲勞性能,以保證其使用性能和壽命。傳統(tǒng)方法是用TIG填絲焊接,但由于其加熱區(qū)域比較大,熱量不集中,焊接速度比較慢,高溫停留時間長,所以作為焊接薄弱區(qū)域的熱影響區(qū)比較大,晶粒長大傾向大,從而對其組織性能造成不利的影響。而激光焊由于具有熱流密度集中、加熱速度快、熱影響區(qū)小、高溫停留時間短的特點決定了其焊后晶粒比較細小,組織性能較好,熱變形小,所以采用激光焊接方法進行試驗研究,以期獲得滿足要求的焊接接頭。
試件材料為20CrMnSi鋼,使用Rofindc030CO2激光焊接機焊接,氬氣保護,其焊接參數見表1。用光學顯微鏡研究接頭的微觀組織。用HV-1000型顯微硬度計測試焊接接頭的顯微硬度。
表1 激光焊接工藝參數
激光束功率/W |
焊接速度/m·min-1) |
焦距/mm |
氬氣體流量/(L·s-1) |
深度/mm |
2400 |
1.2 |
198.5 |
1.0 |
3.2 |
激光焊焊接20CrMnSi時選擇合適的焊接參數可獲得成形良好的焊接接頭。焊縫組織為板條狀的馬氏體,中心為細小的等軸晶,邊緣為細小的柱狀晶;過熱區(qū)為馬氏體和少量的珠光體,不完全正火區(qū)為馬氏體與鐵素體的混合組織。焊接接頭的硬度分布不均勻,焊縫的硬度較母材的硬度高,焊縫邊緣的硬度比焊縫中心的硬度高。(榕霖)