(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210863093.5 (22)申请日 2022.07.20 (71)申请人 吉林大学 地址 130022 吉林省长 春市前进大街269 9 号 (72)发明人 张新戈　王铎　王文权　李洪梅　 王蕾　任东亭　樊慧璋　任晓雪　 (74)专利代理 机构 济南联合竟成知识产权代理 事务所(普通 合伙) 37371 专利代理师 伦文知 (51)Int.Cl. B23K 26/21(2014.01) B23K 26/12(2014.01) B23K 26/70(2014.01) B08B 7/00(2006.01) (54)发明名称 一种钢制车轮 轮辋三束激光焊 接的方法 (57)摘要 本发明提供了一种钢制车轮轮辋三束激光 焊接的方法， 它包括如下步骤： (1)将待焊的钢板 进行卷圆处理； (2)将处理后的待焊圆形钢圈置 于焊接夹具上进行对接、 装夹固定， 对接接头背 面配置与钢圈宽度相同的气体保护装置； (3)调 整主光束和两辅助光束的作用位置； (4)按照设 定的工艺参数进行焊接， 焊缝背面完全熔通， 保 证单面焊双面成形， 焊接过程中通入惰性气体对 熔池正面及背面进行保护。 该方法避免了杂质进 入焊缝形成的气孔等缺陷， 降低了焊接接头的内 应力， 获得无气孔缺陷、 硬度较高、 成形良好的焊 接接头。 权利要求书2页 说明书4页 附图3页 CN 115255627 A 2022.11.01 CN 115255627 A 1.一种钢制车轮 轮辋三束激光焊接的方法， 其特 征是： 它包括如下步骤： (1)将待焊的钢板进行 卷圆处理； (2)将处理后的待焊圆形钢圈置于焊接夹具上进行对接、 装夹固定， 对接接头背面配置 与钢圈宽度相同的气体保护装置； (3)调整主光束和两 辅助光束的作用位置： 高功率激光器中激光头的激光聚焦为圆形光斑辐照于钢圈对接缝的中间位置； 激光除锈装置聚焦成一定长度的扫描线且该扫描线位于圆形光斑的前方， 扫描线与圆 形光斑的中心距为20～100mm， 所述扫描线与钢圈对接缝垂直且扫描线中点位于钢圈对接 缝上； 激光缓冷装置中激光头的激光聚焦为矩形光斑， 且圆形光斑位于矩形光斑前方， 圆形 光斑与矩形光斑的中心 距为30～100mm； 焊接过程中， 三束激光沿着焊接方向以相同速度移动， 所述钢圈和焊接夹具保持不动； 或者， 三束激光保持位置不动， 所述钢圈和焊接夹具沿着与焊接方向相反的方向以相同速 度移动； 在焊接过程中两侧钢圈同时熔化且熔化 量相同； (4)按照设定的工艺参数进行焊接， 焊缝背面完全熔通， 保证单面焊双面成形， 焊接过 程中通入惰性气体对熔池正 面及背面进行保护。 2.根据权利要求1所述的钢制车轮轮辋三束激光焊接的方法， 其特征是： 所述钢板为中 碳优质非合金钢 、 低合金钢或热成型钢， 所述钢板的厚度为2 ～15mm。 3.根据权利要求1或2所述的钢制车轮轮辋三束激光焊接的方法， 其特征是： 所述高功 率激光器为连续型光纤激光器、 YAG激光器或碟片 激光器， 所述高功 率激光器的功 率与钢圈 的厚度及焊接速度成正比， 所述高功 率激光器的功率为4.0～15kW， 所述高功 率激光器的圆 形光斑的直径为0.2 ～1.5mm， 所述高功率激光器的焊接 速度为0.5～8.0m/mi n。 4.根据权利要求3所述的钢制车轮轮辋三束激光焊接的方法， 其特征是： 所述激光除锈 装置为光纤激光器或YAG激光器， 所述激光除锈装置的功率与钢圈锈蚀深度及焊接速度成 正比， 所述激光除锈装置的功率为20W～500W， 所述激光除锈装置聚焦形成的扫描线长度为 20～60mm。 5.根据权利要求4所述的钢制车轮轮辋三束激光焊接的方法， 其特征是： 所述激光缓冷 装置为连续性激光器、 YAG激光器或碟片激光器， 所述激光缓冷装置的功率为50～500W， 所 述激光缓冷装置的矩形光斑的宽度为3～8m m、 长度为5～15m m。 6.根据权利要求5所述的钢制车轮轮辋三束激光焊接的方法， 其特征是： 所述气体保护 装置包括熔池背部气体保护装置和熔池正面保护装置， 所述熔池背部气 体保护装置包括与 钢圈宽度相同的铜制 垫板， 所述铜制 垫板中间位置开设有上沟槽和下沟槽， 所述下沟槽的 一端开有进气孔， 所述上沟槽与下沟槽通过出气孔连通， 所述惰性气体通过进气孔进入下 沟槽， 然后通过所述出气孔吹出进入上沟槽； 所述熔池正面保护装置包括位于高功率激光 器前后两侧的两送气管， 通过两送气管通入惰性气体对熔池正面进行惰性气体保护， 所述 惰性气体为纯度等于或高于9 9.99％的氩气， 所述惰性气体的流 量为10～25L/min。 7.根据权利要求6所述的钢制车轮轮辋三束激光焊接的方法， 其特征是： 所述铜制垫板 的厚度为18m m， 所述上沟槽和下沟槽的宽度为10m m、 深度为5m m， 所述进气孔的直径为5m m。 8.根据权利要求7所述的钢制车轮轮辋三束激光焊接的方法， 其特征是： 所述钢板为权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115255627 A 222MnB5热成型钢， 所述钢板的厚度为6m m。 9.根据权利要求8所述的钢制车轮 轮辋三束激光焊接的方法， 其特 征是： 所述高功率激光器的功率为4.5kW， 所述高功率激光器的圆形光斑的直径为0.8mm， 所 述高功率激光器的焊接 速度为1.6m/mi n； 所述激光缓冷装置的功率为300W， 所述激光缓冷装置的矩形光斑的宽度 为5mm、 长度为 10mm， 所述圆形光斑与矩形光斑的中心 距为40mm。 10.根据权利要求9所述的钢制车轮轮辋三束激光焊接的方法， 其特征是： 所述激光除 锈装置的功率为300W， 所述激光除锈装置的扫描线的长度为50mm、 宽度为0.6mm， 所述扫描 线与圆形光斑的中心 距为50mm。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115255627 A 3