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渦輪增壓器軸和葉輪組件的制作方法_3

文檔序號:9663295閱讀:來源:國知局
波長上在近紅外 (NIR)中運行。作為示例,多個盤可被級串W實現(xiàn)更高的功率水平。控制器可用于實現(xiàn)對 不同激光器參數(shù)的選擇,例如,運行模式、功率水平、和束質(zhì)量???YAG盤激光器可產(chǎn)生比 NchYAG激光器更小的束大小(例如斑點大小),運進而可允許高能量密度。
[0043] 作為示例,一個或多個傳感器可感測信息,該信息可適合于檢測一個或多個激光 束的功率變化(例如,間接檢測技術)。作為示例,直接技術可被實施W檢測一個或多個激光 束的功率變化。例如,考慮感測與保護性窗筒和/或功率盒相關的信息的傳感器,激光束穿 過該筒,功率盒可被實施為例如作為保護性窗的替代。
[0044] 至于一個或多個傳感器,作為示例考慮溫度傳感器、背反射傳感器、等離子體傳感 器和攝像機(例如,CMOS攝像機等)的一個或多個。作為示例,諸如溫度傳感器、背反射傳感 器或等離子體傳感器的傳感器可W約幾十千赫量級的采樣率工作。作為示例,攝像機傳感 器可W約一千赫茲量級的采樣率工作。
[0045] 關于用于直接感測激光功率的功率傳感器,焊接頭可包括保護性窗筒,該筒可提 供溫度信息,可從該信息確定激光束的功率。作為示例,用于直接感測激光功率的功率傳感 器可包括實施量熱法的激光功率部件。例如,吸收體可被激光束的至少一部分福射規(guī)定的 時間長度,其中該吸收體的熱容量和溫度升高是已知的。給定所述信息,可計算激光功率。
[0046] 作為示例,激光束的特征可例如是,束功率、未聚焦的束的束直徑和束位置、焦點 中的束直徑和束位置和該束的極化中的一個或多個。
[0047] 再次參照圖5,其示出了示例情形501,其包括朝著滿輪機葉輪330的穀端340和 軸360的滿輪機葉輪軸端370所形成的連接部引導的激光束510-1和激光束510-2。情形 501指示了滿輪機葉輪330和軸360的旋轉方向和各個焊縫區(qū)域的形成。如針對束510-1 所示,可形成焊池和一個或多個等離子體。作為示例,束的穿透深度可被控制,例如,W至少 部分地控制焊縫深度。例如,鑰匙孔深度可被控制W形成在穀端340和滿輪機葉輪軸端370 之間的焊縫。
[004引作為示例,在情形501中,控制器可控制位置控制、旋轉控制、氣體控制、溫度控 審IJ、能量控制、焦點控制、束斑點大小控制、等離子體控制等的一個或多個。
[0049] 圖6示出了示例繪圖610、620和630。繪圖610示出了由滿輪機葉輪330的軸端 340和軸360的滿輪機葉輪端370形成的縫(例如,連接部)。示出了激光束A和激光束B的 斑點,其中運些斑點的軸向位置不同。如所示,每個斑點的軸向位置都是相比滿輪機葉輪端 370中屯、略微更朝向軸端340。例如,當滿輪機葉輪330包括的儀比軸360多的情況下,形 成的焊池可包括比滿輪機葉輪材料和軸材料的50/50混合更大的儀濃度。
[0050] 在滿輪機葉輪330和軸360同步旋轉時,可如繪圖620所示地形成第一焊縫和第 二焊縫。在放大的視圖中,繪圖630圖示了第一焊縫(例如,是激光束A的)和第二焊縫(例 如,是激光束B的)的軸向錯開妃NB。
[0051] 在圖5的多束焊接情形501中,激光束的相互對準W及與工件中的縫的對準可被 控制。運種控制可與更小的激光斑點大小更加密切相關。例如,在兩個或多個激光的每一 個的激光斑點大小小于約100微米時,可控制對準W將激光束相互對準,并且例如也與工 件中的一個或多個對準。作為示例,在工件位置方面定位可在約10微米內(nèi),并且激光束定 位可W是約10微米或更少的量級,注意到"精確"對準是不可能的。
[0052]再參照圖6的繪圖630,第一焊縫(例如,激光束A的)和第二焊縫(例如,激光束B的)的軸向錯開解繪可W是約10微米或更少的量級。可通過焊接滿輪機葉輪和軸形成單元, 其中該單元可包括兩個焊縫,其中每個焊縫都由單獨的激光束形成。
[0053]作為示例,單元可由滿輪機葉輪和軸形成,其中與形成單元的焊接過程相關的跑 出是小于約200微米。作為示例,在焊接過程中可施加約20速ION的力W有利于連接部準 備,而不會過度地影響圍繞工件的自然收縮,使得跑出結果小于約200微米。
[0054]作為示例,單元在焊接后可表現(xiàn)出低水平的失衡,例如,運部分是由于與激光焊接 相關的跑出是小于約200微米。
[0055]作為示例,諸如滿輪機葉輪330的滿輪機葉輪可包括凸臺孔,該凸臺孔在其表面 上的公差是約選0. 25mm。作為示例,運種滿輪機葉輪可包括在該孔上的斜度W及在該孔的 基部處的大半徑,運會影響滿輪機葉輪的低循環(huán)疲勞(LCF)壽命。
[0056]作為示例,諸如軸360的軸可包括約津0. 025mm的栓直徑公差。作為示例,栓與孔 的半徑上的間隙可W是約0.47mm。在運樣的示例中,運種布置在由工具(例如,夾頭)對中 時允許圓角半徑和無接觸。
[0057]作為示例,軸可具有約津0. 025mm的軸向公差。如提及的,束斑點大小可影響對 準。例如,約RO. 065mm的斑點大小(例如,激光束的或電子束的)可意味著在最壞情況下對 準在束直徑的約40%內(nèi);不過,對于約RO. 040mm或更少的更小斑點大小,不對準可能更高 (例如,約60%到約100)。束中的能量往往被聚焦到其中屯、,因此方法可包括(例如通過不 對準無意識地)相比一個材料將更高百分比的能量放在另一個材料中(例如,約80%到約 100% ),運可影響焊池的冶金性能。
[005引作為示例,束斑點(例如,與束軸線正交的橫截面)可包括諸如高斯形狀的形狀。運 種束可包括由直徑或由半徑(例如R)限定的斑點大小。束可沿著束軸線包括束腰,其可W 是最小的斑點大小。作為示例,在束接觸部件時,斑點大小可在發(fā)生接觸的位置被定義。例 如,束可包括束腰,該束腰可與該束接觸物體(例如,或多個物體)的位置錯開。作為示例,對 于束在自由空間中的傳播,斑點大小半徑可被定義為W(Z),其中下面的方程可限定斑點大 小沿著束軸線的變化:W(Z) =Wu(1+(z/zk)2)°'5。在運個示例中,Zk可W是瑞利范圍(例如, 燙碑11?)。作為示例,焦點深度可被定義為b=化K。作為示例,當在腰中必(例如,最小斑點 大小在W。)和接觸表面(例如,在焊接開始之后)之間存在錯開時,運種錯開可在所述焦點深 度之內(nèi)。作為示例,在焊接期間,束可穿透到初始接觸表面的超過腰中屯、的深度。
[0059]作為示例,焊接過程可包括在焊接之前將兩個或更多束對準到縫。在運個示例中, 與縫的有意的軸向錯開可被實施,使得與軸相比能量被更多地引導向滿輪機葉輪(例如,在 約50%到約80%的范圍內(nèi))。作為示例,焊接過程可在多個束內(nèi)進行,運些束在一個或多個 極限內(nèi)被軸向對準,例如,W維持每個焊縫部分的焊池組成在一個或多個極限內(nèi)。運種方法 可用來維持多個焊池的冶金性能在一個或多個性能范圍內(nèi)。作為示例,對于采用多個束的 過程,多個束的軸向錯開極限可W是,例如,小于約0. 1毫米。
[0060]作為示例,軸可包括先導栓并且滿輪機葉輪可包括先導孔。作為示例,軸可不包括 先導栓并且滿輪機葉輪可不包括先導孔。
[0061] 作為示例,滿輪增壓器的單元可包括:包括滿輪機葉輪材料和滿輪機葉輪軸線的 滿輪機葉輪部分;包括軸材料和軸軸線的軸部分;包括在第一方位角跨度上的第一平均軸 向位置和形成為滿輪機葉輪材料的比例比軸材料的比例更大的第一焊縫組成的第一焊縫; 和包括在第二方位角跨度上的第二平均軸向位置和形成為滿輪機葉輪材料的比例與軸材 料的比例更大的第二焊縫組成的第二焊縫,其中例如,第一方位角跨度和第二方位角跨度 的和是約360度,其中例如第一平均軸向位置與第二平均軸向位置不同,并且其中例如第 一焊縫組成不同于第二焊縫組成。
[0062] 圖7示出了使用兩個激光束形成的單元的近似橫截面視圖。如指出的,右邊的焊 縫不同于左邊的焊縫。每個焊縫可用一個或多個特征表征,例如包括尺寸、組成、表面特征、 多孔性等。
[0063] 如所示,焊縫可由一個或多個尺寸限定。例如,焊縫在橫截面視圖中可具有釘形 狀,該形狀包括釘長度尺寸縫齡、釘頭部尺寸(盞靖)和釘桿尺寸(雜)。作為示例,釘頭部 尺寸可W是約Imm或更小并且釘桿尺寸可W是約0. 4mm或更小。
[0064] 圖8示出了可在一個焊接過程(例如,或者多個焊接過程)之前、期間和/或之后發(fā) 生的方法800的示例。如所示,方法800包括獲得框810W獲得信息、分析框820W分析所 述信息的至少一部分、和評估框830W至少部分地基于所述分析評估一個或多個過程。
[0065] 圖8還示出了正被焊接的部件的簡圖,其中所述部件可W是滿輪機葉輪330的穀 端340和軸360的滿輪機葉輪端370。如所示,激光束510-1可形成烙化,在運些部件的表 面上可看見焊池;注意到,運些部件可正沿著箭頭所示的方向被移動,同時激光束510-1可 相對地靜止不動(例如,通過束斑點的瞄準)。在激光束510-1的前面有由運兩個部件限定 的縫(例如,連接部),而在激光束510-1的后面形成了焊道。如提及的,激光束的束斑點可 被瞄準到縫或者略微偏離縫(例如,與一個部件相比中屯、更多地朝著另一個部件)。如通過 橫截面視圖所指示的(見帶有軸向尺寸M的平面和帶有方位角尺寸謹蹤的平面),焊道是焊 縫的從該表面向下延伸的表面部分。例如,關于焊道的形狀、大小等的信息可被分析W評價 焊接過程。
[0066] 作為示例,獲得框810可包括通過基于激光的傳感器獲得信息。例如,考慮對縫、 焊道等作=角測量的基于激光的傳感器。作為示例,信息分析可輸出關于粗糖度、凹度、半 徑百分比等的信息。作為示例,分析可輸出關于一個或多個輪廓的信息。例如,考慮關于縫 輪廓、焊道輪廓、焊池輪廓等的信息。作為示例,可至少部分地基于來自一個或多個分析的 信息對一個或多個與過程相關的參數(shù)進行調(diào)節(jié)、選擇等。
[0067] 作為示例,可至少部分地基于圖像分析調(diào)節(jié)一個或多個束。例如,可基于圖像分析 (例如,基于連接部間隙、接觸、對準等的一個或多個)調(diào)節(jié)束能量、束焦距、束斑點大小等。
[0068] 作為示例,方法可包括縫追蹤。作為示例,方法可包括缺口檢測。作為示例,方法 可包括通過找到一個部件(軸或者滿輪機葉輪)上的一個點來檢測縫位置,運個點可W是接 觸另一個部件(例如滿輪機葉輪或軸)的點。作為示例/H受置"可被接受或拒絕。作為示例, 被拒絕的"設置"可被調(diào)節(jié)W重新定位一個或多個部件。例如,調(diào)節(jié)可包括在保持一個部件
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