渦輪增壓噴嘴導流葉片激光焊接的可行性分析

渦輪增壓噴嘴導流葉片激光焊接的可行性分析

為了減少汽車制造時原材料的消耗，加快汽車制造過程，汽車行業的自動化程度不斷提高。傳統的焊接技術正逐漸被焊接周期較短的激光焊接所取代。當在生產線上應用一項新技術時，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流葉片的激光焊接為例，通過試驗分析應用激光焊接的可行性。

渦輪增壓器能夠實現汽車低燃油消耗、低排放和高功率密度。由于汽車工作環境復雜，因此常采用噴嘴可調的執行機構，根據行駛工況要求，對噴嘴進行精確而迅速的調節。在實現噴嘴可調的執行機構中，關鍵部件是噴嘴導流葉片，其厚度為0.8mm、寬度5mm，尺寸較小。制造噴嘴導流葉片常用的材料為C1023低碳鋼和Nimonic 75鎳基合金。采用傳統焊接實現噴嘴導流葉片的焊接，需要解決操作空間小和異種材料焊接這兩個關鍵問題。因而，采用激光焊接的遠程激光焊接技術，將高強度激光輻射到焊接表面，激光產生的熱量使金屬熔化，之后冷卻結晶實現焊接。在整個焊接過程中，焊接系統與待焊工件不需要接觸，因而消除了噴嘴導流葉片尺寸較小帶來的問題。異種材料焊接的難點在于，溫度變化造成不同材料的力學性能變化也不同。由于激光焊接不是直接對焊接處進行加熱，而是材料將自身吸收的激光轉化為熱能熔化自身，熔合后實現焊接，因而激光焊接的異種材料在焊接時吸收的熱能不相同，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，驗證了激光焊接能夠降低異種材料焊接的難度。通過對實際焊接生產線上制造周期的分析發現，采用激光焊接替代傳統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