一种激光焊接机实现局部退火方法技术

本发明专利技术属于航空标准件加工领域，具体涉及到一种激光焊接机实现局部退火方法。通过采用CO2激光技术，实现针对镍基合金GH738材料产品进行局部的退火加工，保证产品其余结构的强度要求。现阶段国内主要的局部退火工艺多采用感应线圈加热，加工质量无法满足产品的一些特殊要求，在保证产品加工质量的同时，提高了生产效率。文章简单介绍了激光和激光器的一些特点，目前CO2激光器是用最广泛的激光器之一，它有着一些非常突出的高功率、高质量等优点，通过CO2激光器配合工装实现局部退火相关功能的应用，着重介绍了应用型CO2激光器在标准件制造领域的应用，未来该技术可应用于不同材料不同位置实现局部退火的加工。

A local annealing method for laser welding machine

The invention belongs to the processing field of aviation standard parts, in particular relates to a local annealing method for laser welding machine. By using CO2 laser technology, the local annealing of nickel-based alloy GH738 was realized to ensure the strength requirements of the rest of the product structure. At present, the main local annealing process in China mostly uses induction coil heating, and the processing quality can not meet some special requirements of the product. The production efficiency is improved while the quality of the product is guaranteed. This paper briefly introduces some characteristics of laser and laser. At present, CO2 laser is one of the most widely used lasers. It has some outstanding advantages, such as high power, high quality and so on. The application of local annealing related functions is realized by CO2 laser with tooling. The application of applied CO2 laser in standard parts system is emphasized. In the future, this technology can be applied to the local annealing of different materials at different locations.

【技术实现步骤摘要】
一种激光焊接机实现局部退火方法
本专利技术是在我厂现有设备HJ-2型激光焊接机上安装旋转电机，具体地说是通过旋转电机的夹紧装置实现一种激光焊接机实现局部退火方法，实现对产品局部的激光感应加热，对产品的局部实现退火功能。
技术介绍
目前我公司有多项产品为GH738材料托板自锁螺母，该类型螺母在托板的一段为铆座端，主要功能是在装配过程中翻铆在固定板上，实现产品的吊挂，但GH738材料在热处理后产品硬度较高，材料塑性及韧性较差，为实现翻铆时产品不出现裂纹现象，对产品铆座端进行局部退火工艺，降低局部硬度，提高产品局部的塑性和韧性。目前大多数热处理装置只适合于对工件进行整体处理，而对工件进行局部热处理的方法和装置较少，特别是针对小型薄壁零件的局部热处理，目前在国内还是一项技术难题。薄壁零件由于有效加热面积和体积较小，存在如下一些问题：如加热过程中热传导过快，加热区域不易控制，特别是在局部退火处理时，往往很容易超出设定的退火区域；加热不均匀，容易引起局部温差过大，常常是部分区域低于热处理设定温度，而其他区域温度偏高，甚至造成零件开裂，达不到局部热处理的要求；热处理过程控制不精确，重复性差，操作过程常常仅凭工人经验，批量生产时产品质量稳定性差，成品率低。所以现有的薄壁零件的局部热处理方式还是不够理想，不能满足生产和使用的需要。薄壁零件局部热处理技术在标准件等行业中应用十分广泛。因对局部区域有特殊硬度及变形要求，需要对工件进行局部退火处理，而在端部的极小区域又要求保持原有的强度和硬度，现有热处理装置很难完成对这类零件的处理。如局部热处理工艺在该类型螺母的加工过程就至关重要，直接关系到成品的力学性能是否合格。而现阶段国内主要的局部退火工艺采用感应线圈加热，所以，开发一种新的局部热处理技术和装置具有重要的实际意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是：根据以上问题，提供一种质量稳定性高，成品率高、装卸零件方便、容易实现及维护的装置。特别是为了解决产品扩口性能试验合格的问题。技术方案：激光焊接机由单臂悬梁式钢结构(1)、直线平面导轨(2)、进口滚珠丝杠(3)、802S数控系统(4)、回转盘可立卧式步进电机(5)组成。通过以下步骤实现：1.开启激光焊接机，进行激光焊接机气腔的抽真空操作。2.对激光焊接机进行激光发生气体的充气操作，按要求进行氮气，二氧化碳气体，氦气的填充。3.将激光输出功率调节为最小，开启激光发生器进行预热处理，时间15分钟。4.通过指示光调节需要局部退火的位置。5.编写局部退火实际操作的数控程序。6.调节退火功率至50W，进行退火加工，通过调整聚焦头的焦距保证退火宽度合格。7.调节退火功率至要求的功率范围。8.产品试加工，进行金相和性能检测。9.产品开始加工。详细介绍：HJ-2型激光焊接机为主要设备，激光焊接系统中，激光器采用HJ-3000横流CO2激光器，额定多模输出激光功率为3KW。采用合适的选模光阑后，可输出各阶次的低阶横模，满足不同零件的激光焊接对光束质量的要求。采用低阶横模激光和焊接用的聚焦镜，通过离焦方式也可达到激光热处理加工的目的。在设备上，我们主要加装回转盘可立卧式步进电机实现产品的装夹，使回转盘式步进电机卧式安装，将待加工产品装夹于步进电机夹爪上，实现了铆座端和激光发射口呈90°，确定了局部退火的方式，通过调节设备上的平面导轨，实现加热区域的控制，通过对激光焊接机上802S控制器的数控程序编写，对步进电机的转速和旋转圈数的控制，实现产品退火过程的均匀性，保证产品受热均匀，加热过程中热传导稳定，通过调节设备上的焦距手轮，确定离焦距离，实现退火宽度一定，通过调节设备上的功率大小，保证产品质量稳定，防止产品局部退火后产品开裂，实现了成品率高，产品性能试验稳定。技术效果：加装回转盘可立卧式步进电机实现产品的装夹，直接确定局部退火的方式，再对相关参数的设置，实现激光局部退火，保证了产品质量稳定，成品率高，产品性能试验稳定。附图说明图1是激光焊接机实现局部退火整体示意图图2是激光焊接机实现局部退火结构图图3局部热处理工艺图图4是激光焊接机实现要局部退火的位置图图5一种激光焊接机实现局部退火方法流程图具体实施方式：以产品XX.4.1401为例图3，产品需要局部退火段的外径为φ11-0.1mm，孔径为φ9.9+0.12mm，铆座端的宽度为5.9±0.07mm，计算可知需要局部退火段的壁厚最大为0.55mm，最小为0.44mm，要求铆座端按照标准进行60°，扩口后外圆为原最大实体的1.15倍进行翻铆，产品不能出现裂纹，通过HJ-2型激光焊接机实施如下。1.接通电源，开启HJ-2型激光焊接机。2.打开气阀，对气腔进行抽真空处理。3.当气腔达到真空状态时，关闭气阀和抽真空操作。4.按比例对气腔进行氮气，二氧化碳气体和氦气的填充。5.打开激光发生器，进行15分钟预热。6.打开指示光，调节退火位置。7.根据实际的加工产品外径φ11的尺寸，进行加工操作的数控程序编写。数控程序：N05M20N10G01G91G64B730F6300N15B380F6000N20M02退火时间：10S8.调节退火功率至50W，进行退火试加工，通过调整聚焦头的焦距保证退火宽度合格。通过计算得出退火宽度b，对聚焦头的焦距调整保证退火宽度b合格。图4β＝60°/2＝30°a＝(Φ11×1.2-Φ11)/2＝1.1b＝Cot30°×1.1≈1.905所以为保证退火宽度不小于1.905mm，通过调整平面导轨和焦距手轮，实现激光退火宽度为距铆座端口4mm,该距离大于1.905mm，并且小于5.9mm,该宽度既能实现铆座扩口试验的合格9.调节退火功率至190-210W范围。10.产品试加工，进行金相和性能检测，根据标准中要求，对自锁螺母的铆座应该用60°圆锥工具扩口，直径等于最大孔径的1.15倍，扩口后要求铆座没有裂纹，为保证扩口试验100％合格，我们内控最大孔径为直径的1.2倍。检测合格后方可产品加工。11.将产品收口端装夹于步进电机的夹爪上，以产品中间的大盘为定位基准，将需局部退火的铆座端置于夹爪之外后产品开始加工。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光焊接机实现局部退火方法，其特征在于：激光焊接机由单臂悬梁式钢结构(1)、直线平面导轨(2)、进口滚珠丝杠(3)、802S数控系统(4)、回转盘可立卧式步进电机(5)组成；通过以下步骤实现：1.开启激光焊接机，进行激光焊接机气腔的抽真空操作；2.对激光焊接机进行激光发生气体的充气操作，按要求进行氮气、二氧化碳气体、氦气的填充；3.将激光输出功率调节为最小，开启激光发生器进行预热处理，时间15分钟；4.通过指示光调节需要局部退火的位置；5.编写局部退火实际操作的数控程序；6.调节退火功率至50W，进行退火加工，通过调整聚焦头的焦距保证退火宽度合格；7.调节退火功率至要求的功率范围；8.产品试加工，进行金相和性能检测；9.产品开始加工。

【技术特征摘要】
1.一种激光焊接机实现局部退火方法，其特征在于：激光焊接机由单臂悬梁式钢结构(1)、直线平面导轨(2)、进口滚珠丝杠(3)、802S数控系统(4)、回转盘可立卧式步进电机(5)组成；通过以下步骤实现：1.开启激光焊接机，进行激光焊接机气腔的抽真空操作；2.对激光焊接机进行激光发生气体的充气操作，按要求进行氮气、二氧化碳气体...

【专利技术属性】
技术研发人员：隋天龙，
申请(专利权)人：中国航空工业标准件制造有限责任公司，
类型：发明
国别省市：贵州,52