渦輪增壓噴嘴導(dǎo)流葉片激光焊接的可行性分析

為了減少汽車制造時(shí)原材料的消耗，加快汽車制造過程，汽車行業(yè)的自動化程度不斷提高。傳統(tǒng)的焊接技術(shù)正逐漸被焊接周期較短的激光焊接所取代。當(dāng)在生產(chǎn)線上應(yīng)用一項(xiàng)新技術(shù)時(shí)，必須解決可能存在的問題。本研究將以渦輪增壓器中噴嘴導(dǎo)流葉片的激光焊接為例，通過試驗(yàn)分析應(yīng)用激光焊接的可行性。

渦輪增壓器能夠?qū)崿F(xiàn)汽車低燃油消耗、低排放和高功率密度。由于汽車工作環(huán)境復(fù)雜，因此常采用噴嘴可調(diào)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，根據(jù)行駛工況要求，對噴嘴進(jìn)行精確而迅速的調(diào)節(jié)。在實(shí)現(xiàn)噴嘴可調(diào)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)中，關(guān)鍵部件是噴嘴導(dǎo)流葉片，其厚度為0.8mm、寬度5mm，尺寸較小。制造噴嘴導(dǎo)流葉片常用的材料為C1023低碳鋼和Nimonic 75鎳基合金。采用傳統(tǒng)焊接實(shí)現(xiàn)噴嘴導(dǎo)流葉片的焊接，需要解決操作空間小和異種材料焊接這兩個(gè)關(guān)鍵問題。因而，采用激光焊接的遠(yuǎn)程激光焊接技術(shù)，將高強(qiáng)度激光輻射到焊接表面，激光產(chǎn)生的熱量使金屬熔化，之后冷卻結(jié)晶實(shí)現(xiàn)焊接。在整個(gè)焊接過程中，焊接系統(tǒng)與待焊工件不需要接觸，因而消除了噴嘴導(dǎo)流葉片尺寸較小帶來的問題。異種材料焊接的難點(diǎn)在于，溫度變化造成不同材料的力學(xué)性能變化也不同。由于激光焊接不是直接對焊接處進(jìn)行加熱，而是材料將自身吸收的激光轉(zhuǎn)化為熱能熔化自身，熔合后實(shí)現(xiàn)焊接，因而激光焊接的異種材料在焊接時(shí)吸收的熱能不相同，可降低異種材料焊接的難度。通過焊接試樣的金相分析和顯微硬度測量，驗(yàn)證了激光焊接能夠降低異種材料焊接的難度。通過對實(shí)際焊接生產(chǎn)線上制造周期的分析發(fā)現(xiàn)，采用激光焊接替代傳統(tǒng)焊接方法能夠使制造周期縮短80%。

刊名：Sciencedirect（英）

刊期：2016年第41期

作者：Fabrizia Caiazzoa

編譯：王淼