涡轮增压喷嘴导流叶片激光焊接的可行性分析

涡轮增压喷嘴导流叶片激光焊接的可行性分析

为了减少汽车制造时原材料的消耗，加快汽车制造过程，汽车行业的自动化程度不断提高。传统的焊接技术正逐渐被焊接周期较短的激光焊接所取代。当在生产线上应用一项新技术时，必须解决可能存在的问题。本研究将以涡轮增压器中喷嘴导流叶片的激光焊接为例，通过试验分析应用激光焊接的可行性。

涡轮增压器能够实现汽车低燃油消耗、低排放和高功率密度。由于汽车工作环境复杂，因此常采用喷嘴可调的执行机构，根据行驶工况要求，对喷嘴进行精确而迅速的调节。在实现喷嘴可调的执行机构中，关键部件是喷嘴导流叶片，其厚度为0.8mm、宽度5mm，尺寸较小。制造喷嘴导流叶片常用的材料为C1023低碳钢和Nimonic 75镍基合金。采用传统焊接实现喷嘴导流叶片的焊接，需要解决操作空间小和异种材料焊接这两个关键问题。因而，采用激光焊接的远程激光焊接技术，将高强度激光辐射到焊接表面，激光产生的热量使金属熔化，之后冷却结晶实现焊接。在整个焊接过程中，焊接系统与待焊工件不需要接触，因而消除了喷嘴导流叶片尺寸较小带来的问题。异种材料焊接的难点在于，温度变化造成不同材料的力学性能变化也不同。由于激光焊接不是直接对焊接处进行加热，而是材料将自身吸收的激光转化为热能熔化自身，熔合后实现焊接，因而激光焊接的异种材料在焊接时吸收的热能不相同，可降低异种材料焊接的难度。通过焊接试样的金相分析和显微硬度测量，验证了激光焊接能够降低异种材料焊接的难度。通过对实际焊接生产线上制造周期的分析发现，采用激光焊接替代传统焊接方法能够使制造周期缩短80%。

刊名：Sciencedirect（英）

刊期：2016年第41期

作者：Fabrizia Caiazzoa

编译：王淼