專利名稱：對(duì)可淬硬的鋼進(jìn)行的等離子刺孔焊接的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在沒有二次加熱的情況下在可淬硬的、具有預(yù)先給定的材料厚度的鋼中進(jìn)行焊縫的方法。特別是一種用于在接合技術(shù)上對(duì)于汽車的由可淬硬的鋼制成的、用來(lái)傳遞扭矩的部件進(jìn)行連接的方法也被描述。對(duì)象也包括復(fù)合體和汽車、由可淬硬的鋼制成的用于使傳遞扭矩的連接物。本發(fā)明的優(yōu)選的應(yīng)用領(lǐng)域是汽車領(lǐng)域中的傳動(dòng)鏈部件的焊縫。
所謂的含碳量為至少0.25％的碳素鋼和含碳量大于0.2％的低合金鋼傳統(tǒng)上是有條件地可焊的(以下也總稱為“(直接地、特別是不僅通過滲碳淬火)可淬硬的鋼”)。其原因在于在焊縫中和熱影響區(qū)中通過碳造成的并通過不同的合金元素被加強(qiáng)的、導(dǎo)致裂紋的硬化。通過只可少量能變形的、沒被回火或少量被自回火的、不能可塑地減少在冷卻過程中出現(xiàn)的高的應(yīng)力的馬氏體或貝氏體的形成，就得到上述的硬化和隨后的裂紋形成。高的冷卻速度、提高的含碳量、和/或合金元素含量促進(jìn)該硬化和硬化深度。
迄今曾認(rèn)為，傳統(tǒng)的焊接方法和氣熔焊接方法由于其功率密度較低導(dǎo)致較小的加熱速度、大面積的熱導(dǎo)入以及大體積的焊縫。因此由此出發(fā)，由于有較高的功率密度所以可以將射速焊接方法-如激光束焊接或電子束焊接-單純用來(lái)形成對(duì)可淬硬的鋼進(jìn)行在接合技術(shù)上的連接。譬如EP 0 925 140 B1公開了一種這樣的射束焊接方法。
然而，對(duì)所有公開的、涉及可淬硬的鋼的射束焊接的嘗試而言，其共同之處是，在400℃和400℃以上的范圍中對(duì)部件進(jìn)行徹底預(yù)熱。據(jù)此，應(yīng)防止的是，由于快速冷卻而導(dǎo)致可淬硬的鋼的一種自淬火，并從而導(dǎo)致裂紋的形成。然而，這些具有預(yù)熱的方法在技術(shù)上耗費(fèi)較大，例如，用于對(duì)部件進(jìn)行感應(yīng)加熱的設(shè)備須被集成到加工站中，并且焊接過程須重新被協(xié)調(diào)。
因此，恰恰在汽車制造中與傳動(dòng)鏈的由可淬硬的鋼制成的部件相關(guān)聯(lián)，總是出現(xiàn)這樣的問題，即提供一種焊接方法，涉及到質(zhì)量，該方法提供這樣的單位焊接距離能量，使得取得高級(jí)的、可用的和牢固的焊縫。這特別意味著，軸的或類似的部件的一種抗扭矩的接合應(yīng)被實(shí)現(xiàn)，其中，該接合過程應(yīng)適于被集成到一流水生產(chǎn)中。此外，該焊接方法應(yīng)是盡可能地費(fèi)用合理的、并且在操作方面應(yīng)是盡可能不復(fù)雜的。此外指出也會(huì)有利的是，一種在部件的可能的幾何形狀方面或者焊縫的不同的實(shí)施形式方面較為靈活的焊接方法。利用該方法建立的連接特別應(yīng)符合汽車制造中提出的要求。
本發(fā)明的任務(wù)在于，至少部分地減輕涉及到現(xiàn)有技術(shù)所描述的問題，或者至少部分地實(shí)現(xiàn)上述的確定目標(biāo)。特別應(yīng)指出一種氣熔焊接，該焊接保證了由可淬硬的鋼制成的部件無(wú)裂紋的接合。該氣熔焊接方法應(yīng)提供汽車的傳動(dòng)鏈的部件的、滿足汽車制造中要求的復(fù)合體。
上述任務(wù)了利用一種用于產(chǎn)生焊縫的、具有權(quán)利要求1的或者權(quán)利要求2的特征的方法來(lái)解決。該方法的優(yōu)選的實(shí)施方式和據(jù)此提供的至少兩個(gè)用于傳遞扭矩的部件的復(fù)合體以及車輛在從屬權(quán)利要求中有所描述。要指出的是，在權(quán)利要求書中列出的特征能以任意的、技術(shù)上合理的方式相互進(jìn)行結(jié)合。此外，在權(quán)利要求書中所列出的關(guān)系可通過說明書的特征詳細(xì)地被描述。
根據(jù)本發(fā)明的、用于在沒有二次加熱的情況下在可淬硬的具有材料厚度的鋼中產(chǎn)生焊縫的方法包括至少如下方法步驟a)將一焊接電極定位到一焊接線；b)施加電壓，c)輸送一種等離子氣體，d)形成一電弧，e)在焊接線附近在整個(gè)材料厚度上熔化鋼。
可淬硬的鋼的一種重新凝固了的、由于通過電弧的溫度作用而事先曾被置入到一種熔化狀態(tài)的范圍被描述為“焊縫”。該焊縫特別是在一種填充料為了產(chǎn)生焊縫而被采用的情況下可具有其它的構(gòu)成部分。該焊縫基本上跟隨一條所希望的焊接線。就是說，換言之，“焊接線”指該焊縫的最終的進(jìn)程走向。
按照步驟a)，焊接電極現(xiàn)關(guān)系到焊接線被定位或者被對(duì)準(zhǔn)。屆時(shí)，是否焊接電極對(duì)準(zhǔn)于部件或部件對(duì)準(zhǔn)于電極，這是無(wú)足輕重的。所述的焊接電極最好是一鎢電極。該焊接電極與一點(diǎn)火器或者與一焊接能源相連。按照步驟b)，現(xiàn)施加一電壓。原則上，在焊炬本身的部件之間形成該電壓，使得產(chǎn)生一種所謂的“非傳輸”的電弧，這是可能的。然而在本情況下最好形成一種“傳輸”的電弧，其中，電壓設(shè)置在焊接電極和可淬硬的鋼制部件之間。為了提供所希望的焊接電壓，可采用變壓器、整流器組和脈沖發(fā)生器等等。按照步驟c)，等離子氣體現(xiàn)被輸送。等離子氣體的輸送最好也用焊炬來(lái)完成，其中，該等離子氣體對(duì)中地并緊靠焊接電極地有利地流出?，F(xiàn)在就形成了電弧(步驟d)。由于等離子氣體和電弧的配合，保證將集中的、高能量的熱置入到可淬硬的鋼制部件中。按照步驟e)，位于焊接線附近的可淬硬的鋼由于上述熱量置入所以現(xiàn)在在其整個(gè)材料厚度上被熔化。屆時(shí)，特別是所謂的“刺孔效應(yīng)”被充分利用。在這種情況下，等離子束在整個(gè)材料深度中將其熔化，使一種焊接耳孔或者一種刺孔得以形成。在焊接時(shí)，等離子束隨同該焊接耳孔沿著接合棱邊運(yùn)動(dòng)。在等離子束的后方，已被熔化了的金屬由于熔池的表面張力以及焊接耳孔中的蒸氣壓力而重新匯合，并據(jù)此形成焊縫。
在這里被建議的等離子-刺孔焊接中，能量這樣地被置入到可淬硬的鋼中，使材料的自淬火或者所不希望的硬化不會(huì)發(fā)生。據(jù)此，首次建議了一種通過氣體放電的焊接方法(等離子焊接)，該焊接方法一方面在沒有二次加熱的情況下實(shí)現(xiàn)了集中的、高能量的熱置入，并同時(shí)由于大面積的熱置入就避免了較大的部件變形。雖有集中的、高能量的熱置入，但是熱分布以及溫度傳導(dǎo)仍可如此地進(jìn)行調(diào)整，使冷卻梯度不象例如在激光焊接或電子束焊接中存在的那樣，進(jìn)入臨界的范圍中。據(jù)此，在焊接過程之前、之中和之后可放棄二次加熱，其中，可得到?jīng)]有裂紋的焊縫。
考慮到焊縫的“無(wú)裂紋”的構(gòu)造可解釋說明的是，該接合沒有所謂的宏觀裂紋，即沒有其大小是可用肉眼識(shí)別的裂紋。其中，較小的、所謂的微觀裂紋(這此微觀裂紋的長(zhǎng)度往往只處在材料的晶粒直徑的范圍中，并且這些微觀裂紋只是可用顯微(金相學(xué))方法識(shí)別的)也只出現(xiàn)在一種可接受的范圍中。此意義上的“裂紋”特別是一種有限的、具有主要是二維伸展的材料分離，該材料分離可在焊縫金屬中、熱影響區(qū)中和/或在母體金屬中特別是由于內(nèi)應(yīng)力而出現(xiàn)的。譬如空隙、氣體夾雜、氣孔、縮孔、固體夾雜和/或焊縫的其它的缺陷可與“裂紋”相區(qū)別。雖然焊縫的與裂紋相區(qū)別的缺陷當(dāng)然可盡可能地避免，但是在這里首要的目標(biāo)是無(wú)(宏觀)裂紋，因?yàn)楹暧^裂紋是最可怕的和最為廣泛的、導(dǎo)致不得不事后修理的缺陷類別。多年來(lái)，這也是譬如在使用中承受高負(fù)荷的高碳鋼只有利用二次加熱才能進(jìn)行焊接的原因所在。
按照本發(fā)明的另一方面，建議一種用于在沒有二次加熱的情況下通過產(chǎn)生焊縫而在接合技術(shù)上對(duì)于汽車的、用于傳遞扭矩的、具有一種材料厚度的、由可淬硬的鋼制成的部件進(jìn)行連接的方法，該方法包括至少如下方法步驟a)將一焊接電極定位到一焊接線，b)施加電壓，c)輸送一種等離子氣體，d)形成一電弧，e)在焊接線附近在整個(gè)材料厚度上熔化鋼。
在此所建議的方法是對(duì)于在前面所描述的焊接方法的一種專門應(yīng)用。在此關(guān)聯(lián)中，該焊接方法用于在接合技術(shù)上來(lái)對(duì)于汽車的用于傳遞扭矩的部件進(jìn)行連接。由于這些部件在應(yīng)用期間承受高的負(fù)荷，所以焊縫的質(zhì)量、形狀精度等等方面的預(yù)給定參數(shù)在此需要保證。其中，焊縫特別是作為所謂的I形焊縫來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中待接合的構(gòu)件或部件相互被對(duì)接。焊縫本身可為徑向焊縫和/或軸向焊縫。因此，一種沒有根部保護(hù)的徑向環(huán)形焊縫優(yōu)選地被焊接。該焊縫沒有裂紋和極端的邊緣缺口，并且符合關(guān)于焊縫超高和根部超高的一般設(shè)想，由此指的是焊縫的高于待接合的部件的原來(lái)的表面的部分范圍。屆時(shí)，焊縫的根部在焊縫的位于部件的背向焊接電極的一側(cè)上形成。在這種情況下，譬如在凝固時(shí)通過局部的、時(shí)間后移的收縮造成的角度誤差在批量生產(chǎn)的范疇中也保持在小于0.5°的范圍內(nèi)。同時(shí)可易于避免的是，部件在接合過程中相互位錯(cuò)，使得可保證小于0.2毫米的錯(cuò)位。該焊接方法能使被焊接的汽車傳動(dòng)鏈部件的單件焊接費(fèi)用保持在低的水平上，這是因?yàn)榭煞艞壓臅r(shí)長(zhǎng)的焊接準(zhǔn)備和/或?qū)Σ考氖潞蠹庸ぁ?br> 按照該焊接方法的另一種改進(jìn)方案，可淬硬的鋼具有范圍為2.0～10.0毫米的材料厚度。優(yōu)選的材料厚度范圍為2.0～8.0毫米，特別是4.0～6.0毫米。在具有該材料厚度的、可淬硬的鋼中，“刺孔效應(yīng)”可以過程可靠地來(lái)實(shí)現(xiàn)，使得所希望的能量置入或者焊縫的所希望的形成得到保證。恰恰是在具有被指定的材料厚度時(shí)建議，利用該焊接方法而被置入的單位距離能量的范圍為234至3360焦耳/毫米。據(jù)此，被置入的單位距離能量譬如大大高于在射束焊接時(shí)，如在CO2激光器中所置入的單位距離能量。其中，在等離子刺孔焊接中，所述單位距離能量?jī)?yōu)選地處于一種范圍中，該范圍在焊接速度相同時(shí)至少大出應(yīng)用CO2激光器時(shí)的四倍。
此外還建議，焊縫單層地被實(shí)施，其中，優(yōu)選的是，待接合的、可淬硬的鋼制部件事先也沒有被局部地固定，特別是沒被粘住。單層焊的執(zhí)行導(dǎo)致了焊縫的很均勻的形成，使得可以避免譬如在多層焊時(shí)所出現(xiàn)的、不對(duì)稱的焊縫幾何形狀以及由此所產(chǎn)生的角度變形。單層的透焊由于其焊縫深度、焊縫寬度和焊縫形狀而如此程度地產(chǎn)生瞬變的拉應(yīng)力，使得該拉應(yīng)力與材料的足夠的延展性相結(jié)合地不導(dǎo)致裂紋。產(chǎn)生單層的透焊-該透焊由于其焊縫深度、焊縫寬度和焊縫形狀以及由此局部受限制地置入熱量所以就如此程度地產(chǎn)生瞬間的拉應(yīng)力-具有如下優(yōu)點(diǎn)，即只出現(xiàn)很微小的部件變形。
按照該方法的一種改進(jìn)方案，焊縫為對(duì)接焊縫或貼角焊縫。關(guān)于作為對(duì)接焊縫的結(jié)構(gòu)可作說明的是，這種對(duì)接焊縫特別是用在用于傳遞扭矩的部件上。由于以下事實(shí)，即可淬硬的鋼不用大量的技術(shù)耗費(fèi)并且特別是在沒有二次加熱的情況下可以利用所建議的焊接方法來(lái)進(jìn)行焊接，所以，對(duì)接焊縫結(jié)構(gòu)在難于接近的、譬如角焊縫的焊縫幾何形狀方面具有特別的優(yōu)點(diǎn)。此外，由于部件具有不相同的材料分布，因此在該焊接方法中難于實(shí)現(xiàn)合適的二次加熱。這些困難在根據(jù)本發(fā)明的焊接方法中得以避免。
該方法是特別優(yōu)選的，其中，等離子束在焊接過程期間以至少0.2米/分鐘的速度沿焊接方向進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。該焊接速度優(yōu)選地甚至超過0.5米/分鐘，在這種情況下，焊接速度完全特別優(yōu)選地不超過5.0米/分鐘的數(shù)值。
特別是在此所建議的焊接速度時(shí)，施加了一種至少為170安培的焊接電流。該焊接電流最好不超過400安培的極限。一種方法是特別優(yōu)選的，其中，等離子束在焊接過程中沿焊接方向造成一種焊接單位距離能量，該焊接單位距離能量的上限是如此調(diào)整的，使焊縫的強(qiáng)度高于連接部件的強(qiáng)度。下限優(yōu)選地如此進(jìn)行調(diào)整，使得可以保證焊縫的足夠的、通過焊縫硬度被限制到最高為650HV的延展性。
所述方法的一種方案是特別優(yōu)選的，其中，焊縫通過徑向環(huán)形焊而產(chǎn)生。在考慮到對(duì)于汽車的、用于傳遞扭矩的、由可淬硬的鋼制成的部件進(jìn)行連接時(shí)，這是特別適用的。這特別是指該焊接方法的一種實(shí)施變型，其中在空心型材的情況下產(chǎn)生一種在圓周上被封閉的焊縫。屆時(shí)，電弧沿徑向圍繞著構(gòu)件相對(duì)地進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。一種這樣的方法譬如在端側(cè)連接空心軸或類似的部件時(shí)出現(xiàn)。
按照本發(fā)明，現(xiàn)在還建議一種由至少兩個(gè)用于傳遞扭矩的、由可淬硬的鋼制成的部件所構(gòu)成的復(fù)合體，其中，該復(fù)合體包括至少一個(gè)利用上述的根據(jù)本發(fā)明的方法所產(chǎn)生的焊縫。這兩個(gè)部件的該復(fù)合體譬如可在汽車的傳動(dòng)系統(tǒng)中用于傳遞扭矩。據(jù)此提供了一種可能性，即強(qiáng)調(diào)(在被接合了的狀態(tài)下)還能把部件輸往一淬火工序，以便承受在那里存在的、特別是靜態(tài)的負(fù)荷。由于在得到一種優(yōu)質(zhì)的焊縫的同時(shí)避免了二次加熱、焊接填充材料和類似物，所以這樣的復(fù)合體恰恰也在成批生產(chǎn)中可以簡(jiǎn)單并且費(fèi)用適當(dāng)?shù)禺a(chǎn)生。
一種利用根據(jù)本發(fā)明所描述的方法、特別是等離子刺孔焊接方法所產(chǎn)生的復(fù)合體可譬如明確無(wú)誤地由此來(lái)識(shí)別，即焊縫是單層的，并據(jù)此通常為具有該焊縫的深寬比范圍為約1.0∶1.5至約1.0∶2.0的深寬比VA的結(jié)構(gòu)(深寬比VA范圍特別是1.0∶1.2至1.0∶1.8)。以焊縫中心為基準(zhǔn)，熱影響區(qū)寬度大于射束焊接的該寬度(用激光時(shí)，VA為約2.5∶1.0)，但大大小于焊極-手工焊或氣焊的該寬度(在MIG焊接方法中，VA為約1.0∶3.0)。
如果所述部件的至少之一是一種具有范圍為2.0毫米至10.0毫米的壁厚的空心軸，則這樣一種復(fù)合體被證明是特別有利的。該空心軸完全特別優(yōu)選地具有范圍為2.0毫米至8.0毫米的、特別是范圍為4.0毫米至6.0毫米的壁厚。這些空心軸優(yōu)選地為汽車的縱軸或側(cè)軸。
此外還建議，該復(fù)合體以及所述部件的鄰接的部分范圍是沒有裂紋的結(jié)構(gòu)。關(guān)于“無(wú)裂紋”在這里通用的概念內(nèi)容，請(qǐng)參見前面的對(duì)此所作的說明。據(jù)此，特別是可以對(duì)該復(fù)合體施加高的、動(dòng)態(tài)的、持久的交變載荷和靜態(tài)的扭轉(zhuǎn)載荷。因此，這樣的復(fù)合體譬如在力矩為±1100Nm和1650Nm[牛頓米]時(shí)承受一種為300000個(gè)振蕩循環(huán)的、動(dòng)態(tài)的、持久的交變載荷。在這種情況下，考慮到靜態(tài)的扭轉(zhuǎn)載荷，斷裂力矩至少為3200Nm。
按照該復(fù)合體的一種優(yōu)選的實(shí)施方式，該復(fù)合體具有一種范圍為250HV至650HV的延展性。這指的是，按照維氏硬度檢測(cè)方法，該復(fù)合體或者該焊縫導(dǎo)致上述結(jié)果。與此相關(guān)聯(lián)，有利的是，在焊縫的和熱影響區(qū)的范圍中的延展性高于基態(tài)中的部件的延展性。在這種情況下，該延展性優(yōu)選地處于直至約500HV的范圍。
還可能的是，該復(fù)合體在焊縫的和熱影響區(qū)的范圍中具有最高達(dá)30％的馬氏體組織份額。這特別可用作用于調(diào)整相應(yīng)的、用于當(dāng)時(shí)待焊接的可淬硬的鋼的單位距離能量的尺度。在這里所建議的對(duì)馬氏體組織份額的限制可保證，組織中的內(nèi)應(yīng)力是如此之微小，使得沒有(宏觀)裂紋形成。
如已多次說明的那樣，該方法的或者該復(fù)合體的優(yōu)選的應(yīng)用在于汽車領(lǐng)域。因此也建議一種包括一具有一傳動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)的汽車，其中，該傳動(dòng)系統(tǒng)具有用于傳遞扭矩的部件，并且至少兩個(gè)部件利用一種根據(jù)本發(fā)明的方法而相互焊接起來(lái)，或者該汽車具有一種根據(jù)本發(fā)明的復(fù)合體。
一種相應(yīng)的接縫技術(shù)的連接的舉例方法
復(fù)合體
下面，借助附圖詳細(xì)說明本發(fā)明以及技術(shù)領(lǐng)域。須指出的是，附圖示出了本發(fā)明的特別優(yōu)選的實(shí)施例，但本發(fā)明不限于所示的實(shí)施例。附圖所示是示意的，并且在通常情況下不適宜說明尺寸大小。
附圖所示為

圖1焊炬在焊接過程中的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2焊縫表面附近的焊縫，圖3焊縫根部附近的焊縫，圖4以被接合的部件的橫截面的形式示出的復(fù)合體的實(shí)施變型的示意圖，圖5一種汽車的傳動(dòng)系統(tǒng)的示意圖。
附圖中所示是示意的，并且只可限于說明實(shí)際的尺寸比例。
圖1示意地并以橫截面的形式示出了一種用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的焊炬33。該焊炬33利用一焊接電極4形成，該電極對(duì)中于該焊炬設(shè)置。該鎢制焊接電極4被一具有一水冷機(jī)構(gòu)34的等離子噴嘴22包圍。等離子氣體6在焊接過程中經(jīng)由該等離子噴嘴22被輸送。與該等離子噴嘴22同心地設(shè)有一最好是銅制的保護(hù)氣體噴嘴21。在焊接過程中，保護(hù)氣體8通過一圍繞著等離子噴嘴22形成的環(huán)形間隙流出，該保護(hù)氣體8由于其熱傳導(dǎo)能力導(dǎo)致電弧7的或等離子束9的束緊的結(jié)果。據(jù)此，也可保證具有較小的直徑10的等離子束9經(jīng)過一大的長(zhǎng)度11。
為了執(zhí)行用于在可淬硬的、具有其范圍為2.0毫米至10.0毫米的材料厚度3的鋼2中產(chǎn)生焊縫1的方法，焊接電極4現(xiàn)首先定位到焊接線5(圖中未示出)。為了實(shí)現(xiàn)等離子電弧焊接的方法變型，將一電壓施加在在鎢電極(負(fù)極)和可淬硬的鋼(正極)之間?，F(xiàn)在，保護(hù)氣體8和等離子氣體6通過噴嘴被輸往焊接部位，并且一電弧7在焊接電極4和可淬硬的鋼2之間形成。由于高的溫度，焊接線5附近的鋼2沿整個(gè)的材料厚度3被熔化。屆時(shí)，在圖示的方案變型中示出了所謂的“刺孔效應(yīng)”，屆時(shí)，等離子束9經(jīng)由整個(gè)的材料厚度3穿透可淬硬的鋼2，使一刺孔24或者一焊接耳孔形成。該刺孔24具有一譬如根據(jù)進(jìn)給速度進(jìn)行調(diào)整的寬度32。
在焊接時(shí)，等離子束9沿焊接方向20連同刺孔24進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。在等離子束9的后面，被熔化了的金屬由于熔池的表面張力以及刺孔24中的蒸氣壓力重新匯合，并如此形成焊縫1。
為了說明焊縫的形成，如在圖1中相應(yīng)表明的那樣，圖2和圖3示出了焊縫1在不同的平面上的橫截面。圖2以俯視圖的形式示出了一較寬的焊縫1和一較大的熔池23。而圖3譬如在刺孔24的最小的寬度32的范圍中示出了一遠(yuǎn)離可淬硬的鋼的表面的范圍。在這種情況下，焊縫1分別跟隨所希望的焊接線5。
圖4以橫截面的形式示意地示出了一焊接技術(shù)的、按照所述的方法生產(chǎn)的復(fù)合體12。該復(fù)合體12作為連續(xù)的、關(guān)系到兩個(gè)相互相鄰地設(shè)置的部件13的焊縫1。這兩個(gè)部件13具有一種回轉(zhuǎn)對(duì)稱的空心輪廓，左方所示的部件13為空心軸14結(jié)構(gòu)。此外，右方的零件13固定在另一實(shí)心的部件13上，作為結(jié)果該另一實(shí)心的部件13對(duì)焊縫1的待焊接的部分范圍16中的排熱具有顯著的影響。至少這兩個(gè)具有空心輪廓的部件13包括一種可淬硬的鋼。
為了形成焊縫1，部件13在部分范圍16中通過一種等離子束9或一種電弧7(兩者未示出)如此地被加熱，使鋼至少部分地過渡到熔化的狀態(tài)中。在焊縫1的范圍旁，也有一所謂的熱影響區(qū)35是可識(shí)別的。焊縫1作為徑向環(huán)形焊接曾被實(shí)施，其中，該焊縫1以范圍為2.0毫米至5.0毫米的寬度25在部件13的整個(gè)壁厚15上伸展。
從圖5中可看到一種用于四輪驅(qū)動(dòng)的汽車17的傳動(dòng)系統(tǒng)19。在該情況下，所有的四個(gè)車輪26通過一發(fā)動(dòng)機(jī)18進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。在前橋的范圍中，在被示出的發(fā)動(dòng)機(jī)18的下方可看到一發(fā)動(dòng)機(jī)變速機(jī)構(gòu)28。在后橋的范圍中，設(shè)有一所謂的橋變速機(jī)構(gòu)29。側(cè)軸27用于驅(qū)動(dòng)車輪26。發(fā)動(dòng)機(jī)變速機(jī)構(gòu)28和橋變速機(jī)構(gòu)29之間的連接通過一包括兩個(gè)空心軸14的萬(wàn)向軸裝置來(lái)提供，該萬(wàn)向軸裝置通過一大致居中設(shè)置的中間軸承31附加地支承在汽車17的車身底部組件上。該萬(wàn)向軸裝置在一第一萬(wàn)向軸段中具有一設(shè)在發(fā)動(dòng)機(jī)變速機(jī)構(gòu)28附近的、以同步固定萬(wàn)向節(jié)的形式出現(xiàn)的第一萬(wàn)向節(jié)30。為了連接所述兩個(gè)萬(wàn)向軸段或者空心軸14，設(shè)有一居中設(shè)置的、以同步固定萬(wàn)向節(jié)的形式出現(xiàn)的第二萬(wàn)向節(jié)30。在第二萬(wàn)向軸段的或右方示出的空心軸14的終端處設(shè)有一以同步固定萬(wàn)向節(jié)的形式出現(xiàn)的、經(jīng)由連接機(jī)構(gòu)與橋變速機(jī)構(gòu)29相連的第三萬(wàn)向節(jié)。在大多數(shù)應(yīng)用情況下，空心軸19或者萬(wàn)向軸段以高于通過發(fā)動(dòng)機(jī)18被導(dǎo)入到變速機(jī)構(gòu)或自動(dòng)變速機(jī)構(gòu)中的轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。減速在橋變速機(jī)構(gòu)29的范圍中發(fā)生。譬如空心軸14和所屬的萬(wàn)向節(jié)30須執(zhí)行最高達(dá)10000轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速，而用于驅(qū)動(dòng)車輪26的側(cè)軸27的轉(zhuǎn)速最高達(dá)2500轉(zhuǎn)/分鐘的數(shù)量級(jí)。
根據(jù)本發(fā)明的復(fù)合體涉及到如下部件而優(yōu)選地被采用-被接合的萬(wàn)向軸系統(tǒng)部件，譬如為○空心軸/實(shí)心軸○空心軸/萬(wàn)向節(jié)外部件○空心軸/軸頸○空心軸/萬(wàn)向節(jié)內(nèi)部件(譬如輪轂)○萬(wàn)向節(jié)外部件/箱蓋○萬(wàn)向節(jié)外部件/法蘭(譬如變速箱法蘭)○萬(wàn)向節(jié)盤/萬(wàn)向節(jié)底○移位套筒/軸頸-差動(dòng)系統(tǒng)/變速系統(tǒng)○齒輪/齒輪○空心軸/齒輪○箱體/箱蓋○軸頸/箱蓋附圖標(biāo)記列表1焊縫 13 部件25 寬度2鋼14 空心軸 26 車輪3材料厚度 15 壁厚27 側(cè)軸4焊接電極 16 部分范圍28 發(fā)動(dòng)機(jī)變速機(jī)構(gòu)5焊接線17 車輛29 橋變速器6等離子體 18 發(fā)動(dòng)機(jī) 30 萬(wàn)向節(jié)7電弧 19 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)31 中間軸承8保護(hù)氣體 20 焊接方向32 寬度9等離子束 21 保護(hù)氣體噴嘴33 焊炬10 直徑 22 等離子噴嘴 34 水冷機(jī)構(gòu)11 長(zhǎng)度 23 鋼水35 熱影響區(qū)12 復(fù)合體24 刺孔
權(quán)利要求
1.用于在沒有二次加熱的情況下在可淬硬的、具有材料厚度(3)的鋼(2)中產(chǎn)生焊縫(1)的方法，包括至少以下方法步驟a)將一焊接電極(4)定位到一焊接線(5)，b)施加電壓，c)輸送一種等離子氣體(6)，d)形成一電弧(7)，e)在焊接線(5)附近在整個(gè)材料厚度(3)上熔化鋼(2)。
2.用于通過在沒有二次加熱的情況下產(chǎn)生一焊縫(1)而在接合技術(shù)上對(duì)于汽車的、用于傳遞扭矩的、由可淬硬的具有材料厚度(3)的鋼(2)所制成的部件(13)進(jìn)行連接方法，包括至少如下方法步驟a)將一焊接電極(4)定位到一焊接線(5)，b)施加電壓，c)輸送一種等離子氣體(6)，d)形成一電弧(7)，e)在焊接線(5)附近在整個(gè)材料厚度(3)上熔化鋼(2)。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，所述可淬硬的鋼(2)具有范圍為2.0毫米至10.0毫米的材料厚度(3)。
4.按照以上權(quán)利要求之一所述的方法，其中，所述焊縫(1)是單層的。
5.按照以上權(quán)利要求之一所述的方法，其中，所述的焊縫(1)構(gòu)成為對(duì)接焊縫或角焊縫。
6.按照以上權(quán)利要求之一所述的方法，其中，一等離子束(9)在焊接過程中沿焊接方向(20)以至少0.2米/分鐘的焊接速度進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。
7.按照以上權(quán)利要求之一所述的方法，其中，所述的焊縫(1)通過徑向環(huán)形焊接而產(chǎn)生。
8.至少兩個(gè)傳遞扭矩的、由可淬硬的鋼(2)制成的部件(13)的復(fù)合體(12)，其特征在于，該復(fù)合體(12)包括至少一個(gè)利用上述權(quán)利要求之一所述的方法所產(chǎn)生的焊縫(1)。
9.按照權(quán)利要求8所述的復(fù)合體(12)，其特征在于，部件(13)的至少之一是一種具有在范圍為2.0毫米至10.0毫米的壁厚(15)的空心軸(14)。
10.按照權(quán)利要求8或9所述的復(fù)合體(12)，其特征在于，該復(fù)合體以及部件(13)的鄰接的部分范圍(16)是沒有裂紋的結(jié)構(gòu)。
11.按照權(quán)利要求8至10之一所述的復(fù)合體(12)，其特征在于，該復(fù)合體具有一種范圍為250HV至650HV的延展性。
12.包括一具有一傳動(dòng)系統(tǒng)(19)的發(fā)動(dòng)機(jī)(18)的汽車(17)，其特征在于，所述的傳動(dòng)系統(tǒng)(19)具有用于傳遞扭矩的部件(13)，并且至少兩個(gè)部件(13)利用權(quán)利要求1至7之一所述的方法進(jìn)行相互焊接，或者所述的汽車(17)具有一根據(jù)權(quán)利要求8至11之一所述的復(fù)合體(12)。
全文摘要
描述了一種用于在沒有二次加熱的情況下在可淬硬的、具有材料厚度(3)的鋼(2)中產(chǎn)生一焊縫(1)的方法，該方法包括至少如下方法步驟a)將一焊接電極(4)定位到一焊接線(5)，b)施加電壓，c)輸送一種等離子氣體(6)，d)形成一電弧(7)，e)在焊接線(5)附近在整個(gè)材料厚度(3)上熔化鋼(2)。該方法在汽車的用于傳遞扭矩的部件的連接中得到優(yōu)選的應(yīng)用。
文檔編號(hào)B23K10/02GK101052491SQ200480044342
公開日2007年10月10日 申請(qǐng)日期2004年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月5日
發(fā)明者R·克雷默里厄斯, T·普倫 申請(qǐng)人:Gkn動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)國(guó)際有限責(zé)任公司