專利名稱：碳鋼的激光束焊接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對(duì)不同含碳量的碳鋼的激光束焊接方法。
以前，作為一種對(duì)車輪的焊接技術(shù)，申請(qǐng)人在申請(qǐng)?zhí)枮镠8-28358的專利申請(qǐng)中披露了這種激光束焊接方法。在這種方法中，為了縮短生產(chǎn)制造時(shí)間，達(dá)到一定的生產(chǎn)效率，當(dāng)焊接由輪緣、輻條、輪轂和軸襯四個(gè)部件組成的車輪時(shí)，例如通過(guò)一種激光束焊接方法將輪緣與輻條、輻條與輪轂、輪轂與軸襯相互之間的連接區(qū)域焊接在一起，這種焊接方法受熱變形或類似因素的影響較小。
順便說(shuō)一下，為了獲得良好的加工性能或類似的性能，如輪緣、輻條和輪轂或類似件等這些部件是由含碳量低的軋制鋼板制成的，而考慮機(jī)器結(jié)構(gòu)上的用途，直接承受輪軸載荷的軸襯是由含碳量高的碳鋼制成的，并且比軋制鋼板硬。在用激光束焊接輪轂和與其含碳量不同的情況下，當(dāng)垂直于連接區(qū)域施加激光束時(shí)，就被焊區(qū)域來(lái)說(shuō)易于產(chǎn)生變硬區(qū)。如圖4(A)和4(B)所示，當(dāng)從圖4(A)中的箭頭方向垂直于圓柱狀的軸襯51和輪轂52之間的連接區(qū)域施加激光束，以通過(guò)熔化和焊接軸襯51的端部而將它們相互連接在一起形成一被焊區(qū)域時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)如圖4(B)所示的情況。這種情況下，在被焊區(qū)域Y中產(chǎn)生了一硬化區(qū)C。硬化區(qū)C是由這樣的原因引起的，即，當(dāng)在具有較高含碳量鋼的一側(cè)施加激光束時(shí)，相對(duì)于被焊區(qū)域的熔化金屬就產(chǎn)生了高含碳部分和低含碳部分，通過(guò)應(yīng)用這種快速加熱和快速冷卻的激光束焊接方法，當(dāng)焊縫金屬凝固時(shí)，高含碳量部分留在那里就變成了所說(shuō)的硬化區(qū)。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)了的碳鋼激光束焊接方法，當(dāng)用激光束將具有不同含碳量的不同種類的碳鋼焊接在一起時(shí)，如將車輪上輪轂和軸襯焊接在一起時(shí)，這種焊接方法能防止在被焊接頭區(qū)域中產(chǎn)生硬化區(qū)，以便獲得均勻的焊接條件和良好的焊接質(zhì)量。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的碳鋼激光束焊接方法包括在接頭區(qū)域施加激光束來(lái)熔化并焊接具有不同含碳量的碳鋼之間的接頭區(qū)域，其中從含碳量低的碳鋼一側(cè)向接頭區(qū)域傾斜地施加激光束。
當(dāng)以上述方式從含碳量低的碳鋼一側(cè)向接頭區(qū)域傾斜地施加激光束時(shí)，含碳量低的碳鋼的端部被熔化并滲透到接頭區(qū)域中，因而不用填充焊絲或類似物就能形成具有光滑輪廓的被焊區(qū)域，并且任何碳元素均廣泛分布在被焊區(qū)域的熔化金屬中，因此增加了被焊區(qū)域熔化金屬的均勻度，從而防止了硬化區(qū)域的產(chǎn)生。
在本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例中，含碳量低的碳鋼是一種軋制鋼板；而另一種碳鋼是機(jī)械結(jié)構(gòu)用碳鋼。該軋制鋼板包括，如按日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(以后簡(jiǎn)稱“JIS”)用SPC、SPH、SPAH或類似碼表示的鋼板，機(jī)械結(jié)構(gòu)用碳鋼包括如由S20C或類似的JIS碼表示的碳鋼。
機(jī)械結(jié)構(gòu)用碳鋼含有0.15％或更多的碳，而軋制鋼板含有小于0.15％的碳。本發(fā)明的這種激光束焊接方法尤其有效地適用于這種具有不同含碳量的碳鋼之間的焊接。
本發(fā)明的另一方面，將碳鋼的這種激光束焊接方法應(yīng)用于焊接車輪中輪轂和軸襯或者輻條與軸襯之間的接頭區(qū)域。通常，車輪的軸襯是由一種含碳量比形成輪轂或輻條的碳鋼的含碳量高的碳鋼制成的。因此，本發(fā)明的激光束焊接用于輪轂和軸襯之間以及輻條與軸襯之間的焊接，其中從輪轂一側(cè)或輻條一側(cè)傾斜地施加激光束。這里，輪轂和軸襯之間的焊接是相對(duì)于包括四個(gè)部件的輪來(lái)進(jìn)行的，而輻條與軸襯之間的焊接是相對(duì)于包括三個(gè)部件的輪來(lái)進(jìn)行的。
本發(fā)明的上述和其他目的及附帶的優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)下列詳細(xì)描述并結(jié)合附圖而變得清楚明白。


圖1是一車輪的平面圖，對(duì)其應(yīng)用本發(fā)明的激光束焊接方法；圖2是圖1所示的車輪各部件的縱向橫截面圖；圖3(A)和3(B)是本發(fā)明激光束焊接方法的放大視圖；以及圖4(A)和(B)是用于說(shuō)明現(xiàn)有技術(shù)中的激光束焊接方法缺點(diǎn)的放大視圖。
本發(fā)明的激光束焊接方法涉及這樣的焊接工藝，即通過(guò)這樣的焊接工藝能防止在被焊接區(qū)域中產(chǎn)生硬化區(qū)，并在焊接含碳量不相同的不同種類的碳鋼的情況下，增加被焊區(qū)域熔化金屬的均勻度，這種激光束焊接方法應(yīng)用于如圖1和2所示的車輪1或類似物的焊接中。車輪1由四個(gè)部件組成，包括一容納插入其中的輪軸的軸襯2，一帶有與軸襯2相配合的配合孔的輪轂3，一通常呈三角形板的帶有與輪轂3相配合的配合開口的輻條4，一圍繞輻條4的外周邊的輪緣4(？5)。軸襯2和輪轂3之間、輪轂3和輻條4之間、輻條4和輪緣5之間的每一接頭部分分別由這種激光束焊接方法來(lái)焊接。這些部件中的軸襯2由機(jī)械結(jié)構(gòu)用碳鋼鍛造而成，該碳鋼在JIS系統(tǒng)中用S20C或類似代碼表示，且含有約0.18％到0.23％的碳。另一方面，輪轂3、輻條4和輪緣5每一部件均是通過(guò)擠壓成形或邊緣成形軋制鋼板而成的，該軋制鋼板在JIS系統(tǒng)中用SPC、SPH、SPAH或類似代碼表示，并含有約0.08％到0.12％的碳。
當(dāng)用激光束焊接這些部件時(shí)所要解決的問(wèn)題是如何將具有不同含碳量的碳鋼焊接在一起。即，在用激光束焊接軸襯2和輪轂3之間的接頭區(qū)域的情況下，當(dāng)沿圖2中虛線箭頭所示的方向向這一接頭區(qū)域施加激光束時(shí)，在被焊區(qū)域Y產(chǎn)生如圖4(B)所示的硬化區(qū)C，如前面提到的那樣。所以，在本發(fā)明中，沿圖2中實(shí)線箭頭所示的方向施加激光束，以便，焊接接頭區(qū)域的整個(gè)周邊，例如，沿其圓周方向進(jìn)行焊接。如按比例放大的圖3(A)中所示，從輪轂3一側(cè)傾斜地向軸襯2和輪轂3之間的接頭區(qū)域施加激光束，以便以一種使輪轂3的上端熔化而進(jìn)入接頭區(qū)域的方式將它們焊接起來(lái)。然后，如圖3(B)所示，輪轂3的上端和軸襯2的一部分被熔化并互相滲透以便不使用填充焊絲或類似物就能形成具有光滑外形輪廓的被焊區(qū)域Y，因而就防止了硬化區(qū)的產(chǎn)生。此外，當(dāng)從含碳量低的輪轂3一側(cè)施加激光束時(shí)，促進(jìn)了熔化金屬的均勻性并且改善了熔化金屬的延伸性能，以便在凝固時(shí)，就收縮應(yīng)變或類似情況而言獲得良好的隨動(dòng)特性。
圖中沒有顯示車輪由三個(gè)部件組成的情況，在這種情況下，從含碳量低的輻條一側(cè)，將激光束傾斜地施加到軸襯和輻條之間的接頭區(qū)域，利用這種方法將輻條的端部焊接到接頭區(qū)域。這樣，在類似于上面所述的被焊區(qū)域中就不會(huì)產(chǎn)生硬化區(qū)。
盡管以優(yōu)選實(shí)施例的方式，如通過(guò)舉例應(yīng)用到車輪上的方式描述了本發(fā)明，但可以理解的是，本發(fā)明的激光束焊接方法通常適合于像車輪一樣的任何不同含碳量碳鋼之間的焊接。通過(guò)從含碳量低的碳鋼一側(cè)傾斜地向接頭區(qū)域施加激光束，在被焊接頭區(qū)域可防止硬化區(qū)的產(chǎn)生，由此提高了焊接質(zhì)量。
如前所述，在本發(fā)明的激光束焊接方法中，當(dāng)焊接含碳量不同的不同種類的碳鋼時(shí)，從含碳量低的碳鋼一側(cè)向接頭區(qū)域傾斜地施加激光束。這樣，可形成外形光滑的焊接區(qū)域，有效地防止了硬化區(qū)的產(chǎn)生，因而增加了熔化金屬的均勻度。當(dāng)將本發(fā)明的激光束焊接方法應(yīng)用到車輪的輪轂和軸襯或輻條和軸襯之間的焊接時(shí)，車輪的焊接質(zhì)量得到了提高，因此提高了生產(chǎn)效率。
權(quán)利要求
1.一種碳鋼激光束焊接方法，包括通過(guò)向接頭區(qū)域施加激光束，熔化并焊接所述不同含碳量碳鋼之間的接頭區(qū)域，其特征在于，從含碳量低的碳鋼一側(cè)向接頭區(qū)域傾斜地施加激光束。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳鋼激光束焊接方法，其特征在于，含碳量低的碳鋼是一種軋制鋼板，而另一種碳鋼是機(jī)械結(jié)構(gòu)用碳鋼。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的碳鋼激光束焊接方法，其特征在于，所述機(jī)械結(jié)構(gòu)用碳鋼的含碳量大于或等于0.15％，所述軋制鋼板的含碳量小于0.15％。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的碳鋼激光束焊接方法，其特征在于，這種方法應(yīng)用于焊接車輪的輪轂和軸襯之間或者輻條和軸襯之間的接頭區(qū)，從所述輪轂一側(cè)或所述輻條一側(cè)向接頭區(qū)域傾斜地施加激光束。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種碳鋼的激光束焊接方法,適合于用激光束焊接含碳量不同的碳鋼,為了提高被焊區(qū)域熔化金屬的均勻度,從含碳量較低的碳鋼一側(cè)傾斜地向碳鋼之間的接頭區(qū)域施加激光束。當(dāng)通過(guò)這種方法生產(chǎn)制造車輪1時(shí),從由軋制鋼板制成的含碳量約為0.1%,由機(jī)械結(jié)構(gòu)用碳鋼制成的軸襯2的含碳量約為2%( 0.2%),以便熔化輪轂3的端部,并使其滲透到被焊區(qū)域中。
文檔編號(hào)B23K26/24GK1198975SQ9810859
公開日1998年11月18日 申請(qǐng)日期1998年4月24日 優(yōu)先權(quán)日1997年4月24日
發(fā)明者光吉博司, 北村薰 申請(qǐng)人:本田技研工業(yè)株式會(huì)社