鐵基粉末冶金件越來(lái)越多地作為齒輪、減振器零件、凸輪軸等應(yīng)用于汽車、摩托車等領(lǐng)域。而激光焊接以其焊接速度快、焊縫強(qiáng)度高和焊縫缺陷少等優(yōu)點(diǎn)也越來(lái)越多地應(yīng)用于粉末冶金件的焊接。

某公司生產(chǎn)的變速器四擋/五擋從動(dòng)齒輪總成是由鋼件從動(dòng)齒輪與粉末冶金齒環(huán)激光焊接而成。在變速器中起同步、換擋、傳遞的作用，是一個(gè)關(guān)鍵零件，所以要求焊接性能好，質(zhì)量穩(wěn)定可靠。

齒輪激光焊接工藝流程：精加工齒輪-清洗-烘干-壓裝-探傷-熱處理-熱后加工-成品。

近期，檢測(cè)發(fā)現(xiàn)焊縫氣孔嚴(yán)重超標(biāo)，不合格率高達(dá)18.8%。影響粉末冶金齒環(huán)激光焊接質(zhì)量的因素眾多且非常復(fù)雜，主要因素有焊接室以及工件清潔度、粉末冶金齒環(huán)燒結(jié)工藝、激光焊接工藝參數(shù)(激光功率、保護(hù)氣體等)。

　　圖a 四檔/五檔從動(dòng)齒輪宏觀圖

　　圖b 焊接剖面的宏觀圖

　　圖c 焊縫橫截面內(nèi)部氣孔金相組織，齒輪焊縫氣孔

　　工件表面有油污(成分為碳?xì)浠衔?，在高溫作用下使碳、氫分離，其中碳與氧結(jié)合生成CO，從而促使產(chǎn)生焊接氣孔。檢測(cè)采用SITA清潔度儀測(cè)出有100件嚙合齒環(huán)表面清潔度超出標(biāo)準(zhǔn)范圍，其中抽取50件重新清洗并焊接后，焊縫無(wú)氣孔。另50件不清洗直接進(jìn)行焊接，氣孔較多。這驗(yàn)證了在激光焊接過(guò)程中零件受油污污染，是導(dǎo)致焊接氣孔產(chǎn)生的原因之一。工件表面殘留有油污的原因是，在加工過(guò)程中會(huì)造成不同工件表面的油污含量、種類會(huì)有較大的差異，因此在清洗過(guò)程中對(duì)于油污多的工件有可能造成清洗不干凈的情況。如果加工后的從動(dòng)齒輪總成清洗不干凈，表面留有污漬，就會(huì)促使焊縫產(chǎn)生氣孔。

　　同時(shí)，若焊接室及壓裝機(jī)夾具清潔度不好見圖d、圖e，表面有油污、飛絮等，也會(huì)使焊縫產(chǎn)生氣孔。

　　圖d 激光焊接室

圖e

根據(jù)上述分析討論的原因，需對(duì)工件與焊接室在激光焊接前定期進(jìn)行清潔度檢測(cè)。德國(guó)SITA Cleanospector表面清潔度儀，通過(guò)熒光激發(fā)法科學(xué)檢測(cè)金屬件表面的油、脂和脫模蠟等有機(jī)污染物，得出量化數(shù)據(jù)，制定科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)。采用此技術(shù)對(duì)從動(dòng)齒輪總成焊接前檢測(cè)，可有效避免因清洗不干凈的油污等引起的焊接氣孔問題。