通风槽钢激光点焊的特点及定位胎的设计

姜玮琳，欧阳孔良

(哈尔滨电机厂有限责任公司，黑龙江哈尔滨 150040)

0 引言

水轮发电机的通风扇形片，是定子通风散热必不可少的元件之一。

扇形通风槽片是在铁心段之间形成通风槽不可缺少的，冷却定子的空气就是流经这些通风槽。这些扇形片均由酸洗钢板冲制成，这就可以保证沿长度方向几处将通风槽钢很好地点焊到扇形片上。通风槽钢由工字形或矩形截面的特殊型材制成。

通风槽片的制造过程就是将高度为6 mm的通风槽钢焊到由酸洗钢板冲成的扇形片上。通风用扇形片上的槽加工得比主扇形片稍宽。为了保证焊点质量，应清理掉扇形片和通风槽钢表面的脏物、渣皮和油点。

1 激光点焊具有的特性

1)激光焊接是采用高能激光束使材料熔融并连接，形成优良焊接接头的工艺过程。在激光点焊过程中，光斑直径与激光入射在试件上所形成的初始匙孔大小存在一定的对应关系，而能量密度则决定了熔池的扩展速度。激光焊接的能量密度高、激光光斑直径小，其能量密度比常规方法高100倍以上。激光焊接技术具有溶池净化效应，能纯净焊缝金属，适用于相同或不同金属材料间的焊接。激光焊接能量密度高，对高熔点、高反射率、高导热率和物理特性相差很大的金属焊接特别有利。

2)随着激光功率的增加，焊点表面直径出现上下波动，熔合面直径和下表面直径增长缓慢。当激光功率达到一定值时，熔池中的液态金属急剧蒸发形成匙孔，并产生一个反冲力，把液态金属推向熔池的边缘，堆积在焊点周围。当激光停止作用时，金属不再蒸发，反冲力消失，堆积的金属在重力的作用下重填匙孔，同时液态金属冷却凝固。相对于连续焊来说，由于激光点焊加热时间短，金属的冷却凝固速度很快，所以下塌现象更明显。

3)激光焊接具有传统焊接方法所无法比拟的优点，如焊速快，工件变形小，焊缝的熔合比大、晶粒细小，焊后处理简单，焊缝质量好等特点，低碳钢板的深冲性能与韧性一般优于母材、能够在各种特殊环境下焊接同种或者异种材料或难熔材料，实现不等厚度材料的焊接等特点。

2 通风槽片点焊成型

激光点焊速度快、精度高，热输入量小，工件变形小;激光的可达性较好，可以减少点焊时位置与结构上的限制;激光点焊属于无接触焊接，焊点之间的距离、搭接量等参数的调节范围大;不需要大量的辅助设备，能够较快地适应产品变化。激光点焊所具有的高精度、高柔性的特点使其在实际生产的应用中能够取代传统的电阻点焊和铆接等工艺。目前激光点焊技术采用高频率、低功率的脉冲激光器，所得焊点热影响区小，焊点无污染，焊接质量高。

图1 定位胎板

首先，根据每台电机的通风槽片设计、制造一个定位胎板，如图1所示。然后，将定位胎板用1个圆柱销和1个菱形销定位，用内六角螺栓固定在激光点焊机的工作台上，如图2所示。螺栓头不能露出定位胎板上平面，定位胎板上开出腰形孔，以让开激光电焊机的顶起装置。将通风槽钢摆放在定位胎板上的理论正确位置上。每根通风槽钢用5～7个定位销定位。定位销高度比通风槽钢低0.15 mm。通风槽钢长度方向留自由度，通风槽片用1个圆柱销和1个菱形销定位。对于较大的通风槽片，为防止在点焊时通风槽片移动，在通风槽片槽部放1个圆柱销定位。以最近制造的溪洛渡左岸水轮发电机为例，整个通风槽片的通风槽钢定位需396个定位销，定位销如图3及图4所示。定位销孔必须用数控设备加工，保证孔的尺寸精度及位置精度以保证通风槽钢的位置正确。通过事先编好的程序点焊通风槽钢。全部点焊完成后，通过点焊机上的顶起装置将焊好的通风槽片顶起。

图4 定位通风槽片用的定位销

3 定位胎具的改进

由于通风槽片品种多，每种产品都需要定位胎。而定位胎需加工200～400个定位孔，同时需配相同数量的定位销。因此，我们正制造通用的定位胎板，根据不同通风槽片上通风槽钢位置不同，通过移动定位块来达到定位通风槽钢的目的，可极大地节约工具制造成本，缩短工具准备周期。

4 结语

激光点焊速度快、精度高、工件变形小、质量好、工人劳动强度低，是一种较好的通风扇形片施工方法。