傘形齒輪軸采用的是42CrMo巾碳高強鋼，其化學成分見表，它具有良好的綜合力學性能和較高的淬透性，但由于含碳最高，合金元素含量也較高，淬硬傾向比較大。為了避免裂紋的形成，采用窄間隙激光填絲法進行焊接，傘形齒輪軸的結構如表所示，
42CrMo鋼及填充材料的化學成分
|
材料 |
C |
Si |
Mn |
Cr |
Mo |
Ni |
P |
S |
Fe |
|
42CrMo |
0. 38-- 0. 45 |
0.17 - 0. 37 |
0. 5 -- 0. 8 |
0. 9-1. 2 |
0. 15一 0. 25 |
≤0. 030 |
≤0. 030 |
≤0.030 |
余量 |
激光焊接設備采用德國某公司的CO2激光器，最大輸出功率為3. 5kW，焊接工作臺為五軸聯動工作臺．光束采用拋物銅鏡反射聚焦系統，焦距為300mm，聚焦光斑直徑為0.26mm。焊接時，裝卡好的齒輪軸在回轉工作臺的帶動下旋轉，雙層噴嘴側吹保護氣體．填充材料為日本TCS-2CM焊絲（相當于ER62-B3），化學成分見表。
由于受激光器輸出功率限制，為了實現完全焊透，同時兼顧送絲速度對焊接過程穩定性的影響，采用窄間隙激光填絲多層焊接技術，其巾第一層為自熔焊，焊接裝置如表所示．42CrMo鋼傘形齒輪軸激光焊接機的工藝參數見表：
42 CrMo鋼傘形齒輪軸激光焊的工藝參數
|
焊層 |
功率/kW |
焊接速度／m．min |
送絲速度/m．min |
保護氣流量/L.min |
|
第一層 |
3.5 |
1 |
-- |
2.5 Ar+15He |
42CrMo鋼傘形齒輪軸激光焊焊縫中心處縱向的硬度分布。從焊縫上部到報部，硬度逐漸升高．焊縫下部的底層焊縫為自熔焊接，沒有焊縫輸入，焊縫巾較高的碳含量，使硬度維持在一個較高的水平上，而上層焊道巾，在低碳TCS- 2CM焊絲的巾和作用下，焊縫巾碳含量降低，造成硬度降低。但是較低的碳含量，減少了高碳馬氏體的形成，降低了焊縫的冷裂傾向。
采用激光窄間隙填絲焊接的42CrMo鋼傘形齒輪軸焊接接頭抗拉強度為980-1080MPa，斷裂發生在母材，斷口呈現典型的韌性斷裂。接頭強度勻母材相當（42CrMo鋼調質態的抗拉強度約1000MPa）．金相組織分析，獲得的焊縫組織為細小的針狀貝氏體，熱影響區為貝氏體及少量的扳條馬氏體的混合組織，避免了過熱區的脆化。
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