摘（zhāi）要 ：采（cǎi）用光纖激光焊接方法進（jìn）行重載數控銑床SAE8620H 鋼雙聯齒輪的焊接試驗袁並進行顯微組織堯力（lì）學性能堯（yáo）疲勞性能（néng）和X 光無損檢測與分析遙結果表明袁該接頭成形性好堯無明顯焊接缺陷堯（yáo）力學性能和疲（pí）勞性能均較好袁接頭的抗拉強度堯屈服（fú）強度堯伸長（zhǎng）率和疲勞（láo）壽命分別達到母材的96.8%堯97.2%堯94.0%和91.5%。

      關鍵詞：院光纖激光焊接；焊接接頭；SAE8620H 鋼雙聯（lián）齒輪；顯微組織；疲（pí）勞性能

      作（zuò）為一種（zhǒng）重要的數控（kòng）銑床零部件袁銑（xǐ）床齒輪的質量好壞袁尤其（qí）是其焊接接頭（tóu）的質量高低袁（yuán）直接影響著數控機床的（de）安全性堯穩定性（xìng）和長期可靠性[1-2]遙因（yīn）此袁提高銑床齒（chǐ）輪焊接接頭的性能袁是銑床工程設計技術人員（yuán）麵臨的一個重要技術課題遙光（guāng）纖激光是新發展（zhǎn）起來的一種具有更為廣闊應用前景的激光技術袁它具有體積小堯電光轉換效率高堯光束質量好堯泵浦源壽命長袁且在泵（bèng）浦源和最終光學（xué）聚焦係統之（zhī）間無需任何準直調節零件等（děng）優點[3-6]遙本文嚐試采用光纖激光焊接方法進行重（chóng）載數控銑床（chuáng）SAE8620H 鋼（gāng）雙聯齒輪的焊接袁並對焊接接（jiē）頭的顯微組織、拉伸性（xìng）能和疲勞（láo）性能進行測試與分析。

       1 、試驗材料與方法

      被（bèi）焊母材為重載數控（kòng）銑床SAE8620H 鋼雙聯齒輪袁采用EDX1800C 型X 射線熒光光譜儀和（hé）TY2000 型硫磷分析儀對母材進行化學成分測試（shì）

                表1 SAE8620H鋼化學成分(質量分數袁%)

      采用IPGYLR-4000-S2 型4 kW 光纖激光器、ABB機器人進行重載數控（kòng）銑床SAE8620H 鋼（gāng）雙聯齒輪的光纖激（jī）光焊接，焊接過程中不開坡口也不需要額外填充（chōng）焊絲袁（yuán）主（zhǔ）要依靠被焊母材的熔化來填充焊縫，激（jī）光束與試樣法線方向的角度為10度采取氬氣進行正（zhèng）麵（miàn）、背麵以及高溫熔池保護。重載數（shù）控銑床SAE8620H鋼雙聯齒輪光纖激光焊接采用的主要焊（hàn）接工藝參數如（rú）表2 所示遙圖1所示為光（guāng）纖激光焊（hàn）接的重載數控銑床SAE8620H鋼雙聯齒輪。

      采用PG-15 型金相顯微鏡觀（guān）察焊接接頭（tóu）的顯微組（zǔ）織袁（yuán）並用高倍數碼相機（jī）拍攝其（qí）宏觀形貌；采用HT300 型X 光無損探傷設備（bèi）進行內（nèi）部缺陷檢測；采（cǎi）用（yòng）CMT4000 型電子（zǐ）萬能試驗機進行接頭拉伸試驗袁測試溫度為室溫袁並用JSM6510 型（xíng）掃描電鏡觀察分析其（qí）斷口形貌（mào）曰接頭的（de）疲（pí）勞試驗在（zài）WPG-100KN型疲勞試驗機上進行袁加載頻率為50Hz的正弦波堯載荷比為0.1袁以試件完全斷裂時的載荷循環數目（mù）定義為試件疲勞壽命。

   
                             表（biǎo）2 主要焊接（jiē）工藝參數

      圖1 光纖激光（guāng）焊接的重載（zǎi）數控銑床SAE8620H鋼雙聯齒輪

     
       2 、試驗（yàn）結果及討論

       2.1 接頭的宏觀（guān）形（xíng）貌和X光無損檢測

      重載數控銑床SAE8620H 鋼雙（shuāng）聯（lián）齒輪光纖激光焊接接頭的宏觀形貌和X光（guāng）無（wú）損檢測結果分別如（rú）圖2堯3 所示。可以看出：采用（yòng）本試驗工（gōng）藝參數下的光纖激光焊接獲得的（de）重載數控銑床SAE8620H 鋼雙聯（lián）齒輪焊接（jiē）接頭成形狀況較好袁無明顯的孔（kǒng）洞、疏鬆、裂紋等焊接缺（quē）陷。

       
             圖2 接頭截麵（miàn）的宏觀形貌

           
                              圖3 接頭的X 光無損檢測結果

       2.2 接頭的顯微組織

      焊接接頭的顯微組織如圖4 所示（shì）。可看出：SAE8620H鋼雙聯齒輪母材的（de）顯微組織由F和P組成（chéng）；其焊縫的顯微組織較母材明顯（xiǎn）粗化;接頭熔合區結合較好袁無明（míng）顯的孔洞、裂（liè）紋等焊接缺陷。

     2.3 接頭的力學性能

     重（chóng）載數控銑床SAE8620H 鋼雙聯齒輪光纖激光焊接接頭的室溫力學性能測試結果院抗拉強度高達567MPa袁達到母材的96.8%袁接頭（tóu）效率達96.8% 屈服強度為459MPa袁達到母材的97.2%;伸長率為26.7%袁達到母材的94.0%遙由此可以（yǐ）看（kàn）出袁在本試驗工藝參數下袁重（chóng）載（zǎi）數控銑床SAE8620H鋼雙聯（lián）齒輪光（guāng）纖（xiān）激光焊接接頭的成形質量高袁接頭力學性能（néng）優良。

       
                                                    圖4 焊接接頭的顯微組織（zhī）

   
     圖（tú）5 是母材（cái）及焊接接頭的室溫拉伸斷口形貌SEM照片。可看出袁（yuán）SAE8620H 鋼雙（shuāng）聯齒輪母材及其光（guāng）纖（xiān）激光焊接接頭的拉伸斷口均由較多（duō）的細小韌窩（wō）和較少的撕裂棱組成，呈現出明顯的韌性斷裂特征。與母材相比（bǐ）袁焊接接頭的（de）部分韌窩尺寸稍（shāo）有變大，撕裂棱稍多。這（zhè）與接頭的拉伸力學性能測試結果一致（zhì）。

       
                       圖5 母材及焊接接頭（tóu）的拉伸斷（duàn）口形（xíng）貌SEM照片（piàn）

      2.4 接頭的疲勞性能
 

      SAE8620H鋼雙（shuāng）聯齒輪母材及其光纖激光焊接接頭的疲勞性能測試結果如圖6所示遙可看出，與母材相比袁焊接接頭的（de）疲勞（láo）壽命（mìng）有（yǒu）所降低，接頭的平均疲勞壽（shòu）命較母材從13400次減小至12255次，接（jiē）頭（tóu）的疲勞壽命達到母材（cái）的91.5%，仍具有較好的疲勞性能。

       
                       圖6 母材及焊接（jiē）接頭的疲勞性能測試結果
   

      3 、結論

     （1）采用光纖（xiān）激光焊接方法袁可（kě）以使（shǐ）重載（zǎi）數控銑床SAE8620H 鋼雙聯齒輪獲得成形（xíng）性好堯無明顯焊接（jiē）缺陷堯力學性能和疲勞性能均較（jiào）好的焊接接頭（tóu）。
     （2）SAE8620H 鋼雙聯（lián）齒輪光（guāng）纖激光（guāng）焊接接頭的抗拉強（qiáng）度高達567MPa袁達到母材的96.8%袁接頭效率達96.8%曰屈服強度為459MPa袁（yuán）達到母材的97.2%曰（yuē）伸長率為26.7%袁達到母材的94.0%。
     （3）雖然SAE8620H鋼雙聯齒輪光纖激光焊接接（jiē）頭的（de）疲勞壽命較母材（cái）有（yǒu）所降低袁但仍然高達（dá）母材的91.5%袁接頭具有較（jiào）好的疲勞性能。