对可淬硬的钢进行的等离子刺孔焊接制造技术

描述了一种用于在没有二次加热的情况下在可淬硬的、具有材料厚度（３）的钢（２）中产生一焊缝（１）的方法，该方法包括至少如下方法步骤：ａ）将一焊接电极（４）定位到一焊接线（５），ｂ）施加电压，ｃ）输送一种等离子气体（６），ｄ）形成一电弧（７），ｅ）在焊接线（５）附近在整个材料厚度（３）上熔化钢（２）。该方法在汽车的用于传递扭矩的部件的连接中得到优选的应用。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于在没有二次加热的情况下在可淬硬的、具有预先给定的材料厚度的钢中进行焊缝的方法。特别是一种用于在接合技术上对于汽车的由可淬硬的钢制成的、用来传递扭矩的部件进行连接的方法也被描述。对象也包括复合体和汽车、由可淬硬的钢制成的用于使传递扭矩的连接物。本专利技术的优选的应用领域是汽车领域中的传动链部件的焊缝。所谓的含碳量为至少0.25％的碳素钢和含碳量大于0.2％的低合金钢传统上是有条件地可焊的(以下也总称为“(直接地、特别是不仅通过渗碳淬火)可淬硬的钢”)。其原因在于在焊缝中和热影响区中通过碳造成的并通过不同的合金元素被加强的、导致裂纹的硬化。通过只可少量能变形的、没被回火或少量被自回火的、不能可塑地减少在冷却过程中出现的高的应力的马氏体或贝氏体的形成，就得到上述的硬化和随后的裂纹形成。高的冷却速度、提高的含碳量、和/或合金元素含量促进该硬化和硬化深度。迄今曾认为，传统的焊接方法和气熔焊接方法由于其功率密度较低导致较小的加热速度、大面积的热导入以及大体积的焊缝。因此由此出发，由于有较高的功率密度所以可以将射速焊接方法-如激光束焊接或电子束焊接-单纯用来形成对可淬硬的钢进行在接合技术上的连接。譬如EP 0 925 140 B1公开了一种这样的射束焊接方法。然而，对所有公开的、涉及可淬硬的钢的射束焊接的尝试而言，其共同之处是，在400℃和400℃以上的范围中对部件进行彻底预热。据此，应防止的是，由于快速冷却而导致可淬硬的钢的一种自淬火，并从而导致裂纹的形成。然而，这些具有预热的方法在技术上耗费较大，例如，用于对部件进行感应加热的设备须被集成到加工站中，并且焊接过程须重新被协调。因此，恰恰在汽车制造中与传动链的由可淬硬的钢制成的部件相关联，总是出现这样的问题，即提供一种焊接方法，涉及到质量，该方法提供这样的单位焊接距离能量，使得取得高级的、可用的和牢固的焊缝。这特别意味着，轴的或类似的部件的一种抗扭矩的接合应被实现，其中，该接合过程应适于被集成到一流水生产中。此外，该焊接方法应是尽可能地费用合理的、并且在操作方面应是尽可能不复杂的。此外指出也会有利的是，一种在部件的可能的几何形状方面或者焊缝的不同的实施形式方面较为灵活的焊接方法。利用该方法建立的连接特别应符合汽车制造中提出的要求。本专利技术的任务在于，至少部分地减轻涉及到现有技术所描述的问题，或者至少部分地实现上述的确定目标。特别应指出一种气熔焊接，该焊接保证了由可淬硬的钢制成的部件无裂纹的接合。该气熔焊接方法应提供汽车的传动链的部件的、满足汽车制造中要求的复合体。上述任务了利用一种用于产生焊缝的、具有权利要求1的或者权利要求2的特征的方法来解决。该方法的优选的实施方式和据此提供的至少两个用于传递扭矩的部件的复合体以及车辆在从属权利要求中有所描述。要指出的是，在权利要求书中列出的特征能以任意的、技术上合理的方式相互进行结合。此外，在权利要求书中所列出的关系可通过说明书的特征详细地被描述。根据本专利技术的、用于在没有二次加热的情况下在可淬硬的具有材料厚度的钢中产生焊缝的方法包括至少如下方法步骤a)将一焊接电极定位到一焊接线；b)施加电压，c)输送一种等离子气体，d)形成一电弧，e)在焊接线附近在整个材料厚度上熔化钢。可淬硬的钢的一种重新凝固了的、由于通过电弧的温度作用而事先曾被置入到一种熔化状态的范围被描述为“焊缝”。该焊缝特别是在一种填充料为了产生焊缝而被采用的情况下可具有其它的构成部分。该焊缝基本上跟随一条所希望的焊接线。就是说，换言之，“焊接线”指该焊缝的最终的进程走向。按照步骤a)，焊接电极现关系到焊接线被定位或者被对准。届时，是否焊接电极对准于部件或部件对准于电极，这是无足轻重的。所述的焊接电极最好是一钨电极。该焊接电极与一点火器或者与一焊接能源相连。按照步骤b)，现施加一电压。原则上，在焊炬本身的部件之间形成该电压，使得产生一种所谓的“非传输”的电弧，这是可能的。然而在本情况下最好形成一种“传输”的电弧，其中，电压设置在焊接电极和可淬硬的钢制部件之间。为了提供所希望的焊接电压，可采用变压器、整流器组和脉冲发生器等等。按照步骤c)，等离子气体现被输送。等离子气体的输送最好也用焊炬来完成，其中，该等离子气体对中地并紧靠焊接电极地有利地流出。现在就形成了电弧(步骤d)。由于等离子气体和电弧的配合，保证将集中的、高能量的热置入到可淬硬的钢制部件中。按照步骤e)，位于焊接线附近的可淬硬的钢由于上述热量置入所以现在在其整个材料厚度上被熔化。届时，特别是所谓的“刺孔效应”被充分利用。在这种情况下，等离子束在整个材料深度中将其熔化，使一种焊接耳孔或者一种刺孔得以形成。在焊接时，等离子束随同该焊接耳孔沿着接合棱边运动。在等离子束的后方，已被熔化了的金属由于熔池的表面张力以及焊接耳孔中的蒸气压力而重新汇合，并据此形成焊缝。在这里被建议的等离子-刺孔焊接中，能量这样地被置入到可淬硬的钢中，使材料的自淬火或者所不希望的硬化不会发生。据此，首次建议了一种通过气体放电的焊接方法(等离子焊接)，该焊接方法一方面在没有二次加热的情况下实现了集中的、高能量的热置入，并同时由于大面积的热置入就避免了较大的部件变形。虽有集中的、高能量的热置入，但是热分布以及温度传导仍可如此地进行调整，使冷却梯度不象例如在激光焊接或电子束焊接中存在的那样，进入临界的范围中。据此，在焊接过程之前、之中和之后可放弃二次加热，其中，可得到没有裂纹的焊缝。考虑到焊缝的“无裂纹”的构造可解释说明的是，该接合没有所谓的宏观裂纹，即没有其大小是可用肉眼识别的裂纹。其中，较小的、所谓的微观裂纹(这此微观裂纹的长度往往只处在材料的晶粒直径的范围中，并且这些微观裂纹只是可用显微(金相学)方法识别的)也只出现在一种可接受的范围中。此意义上的“裂纹”特别是一种有限的、具有主要是二维伸展的材料分离，该材料分离可在焊缝金属中、热影响区中和/或在母体金属中特别是由于内应力而出现的。譬如空隙、气体夹杂、气孔、缩孔、固体夹杂和/或焊缝的其它的缺陷可与“裂纹”相区别。虽然焊缝的与裂纹相区别的缺陷当然可尽可能地避免，但是在这里首要的目标是无(宏观)裂纹，因为宏观裂纹是最可怕的和最为广泛的、导致不得不事后修理的缺陷类别。多年来，这也是譬如在使用中承受高负荷的高碳钢只有利用二次加热才能进行焊接的原因所在。按照本专利技术的另一方面，建议一种用于在没有二次加热的情况下通过产生焊缝而在接合技术上对于汽车的、用于传递扭矩的、具有一种材料厚度的、由可淬硬的钢制成的部件进行连接的方法，该方法包括至少如下方法步骤a)将一焊接电极定位到一焊接线，b)施加电压，c)输送一种等离子气体，d)形成一电弧，e)在焊接线附近在整个材料厚度上熔化钢。在此所建议的方法是对于在前面所描述的焊接方法的一种专门应用。在此关联中，该焊接方法用于在接合技术上来对于汽车的用于传递扭矩的部件进行连接。由于这些部件在应用期间承受高的负荷，所以焊缝的质量、形状精度等等方面的预给定参数在此需要保证。其中，焊缝特别是作为所谓的I形焊缝来实现，其中待接合的构件或部件相互被对接。焊缝本身可为径向焊缝和/或轴向焊缝。因此，一种没有根部保护的径向环形焊缝优选地被焊接。该焊缝没有裂纹和本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于在没有二次加热的情况下在可淬硬的、具有材料厚度（３）的钢（２）中产生焊缝（１）的方法，包括至少以下方法步骤：ａ）将一焊接电极（４）定位到一焊接线（５），ｂ）施加电压，ｃ）输送一种等离子气体（６），ｄ）形成 一电弧（７），ｅ）在焊接线（５）附近在整个材料厚度（３）上熔化钢（２）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：R克雷默里厄斯，T普伦，
申请(专利权)人：GKN动力传动系统国际有限责任公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]