喷嘴叶片与杆体的接合结构、接合方法以及可变容量式涡轮增压器的制造方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及喷嘴叶片与杆体的接合结构、接合方法以及可变容量式涡轮增压器。
【背景技术】
[0002]作为应用于内燃机的可变容量式涡轮增压器，已知具有如下部件的可变容量式涡轮增压器:喷嘴叶片，其配置在用于将排气引导至涡轮的排气流路上，具有轴部;杆体(臂)，其与轴部的一端侧嵌合，用于向轴部传递转矩，调节喷嘴叶片的翼角(例如专利文献I)。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献I:(日本)特开2007-187015号公报
【发明内容】
[0006]发明所要解决的课题
[0007]在通过焊接将用于上述可变容量式涡轮增压器的喷嘴叶片的轴部与杆体接合的情况下，由于在焊接时伴随焊接金属的凝固的变形，在该焊接金属产生裂纹(以下，记载为高温裂纹)，并在使用喷嘴叶片以及杆体时该高温裂纹扩大，有可能使焊接部发生断裂。
[0008]本发明的一些实施方式提供一种喷嘴叶片与杆体的接合结构、接合方法以及可变容量式涡轮增压器，通过抑制喷嘴叶片的轴部与杆体间的焊接部中的焊接金属的高温裂纹，能够抑制在使用喷嘴叶片以及杆体时该焊接部发生断裂。
[0009]用于解决课题的技术方案
[0010](I)本发明的一些实施方式的喷嘴叶片与杆体的接合结构，具有:
[0011]喷嘴叶片，其配置在用于将排气引导至可变容量式涡轮增压器的涡轮的排气流路上，并具有轴部；
[0012]杆体，其具有与所述轴部的一端侧的周面嵌合的嵌合面，所述杆体用于向所述轴部传递转矩，以调节所述喷嘴叶片的翼角；
[0013]所述轴部的所述一端侧与所述杆体通过焊接接合，
[0014]所述轴部的所述一端侧与所述杆体的焊接部的焊接金属形成为，在所述轴部的径向上，该焊接金属的中心位置比所述嵌合面的位置更靠内侧。
[0015]在喷嘴叶片与杆体的接合结构中，在通过焊接将轴部的一端侧与杆体接合的情况下，焊接金属被母材冷却，从周边向中心凝固。在伴随该凝固的变形导致焊接金属受到较大应力的情况下，焊接金属的尚未凝固的区域(成为最终凝固区域的、焊接金属的中心区域)有可能发生裂纹(所谓的高温裂纹)。如果在焊接金属发生这样的高温裂纹，则有可能在使用喷嘴叶片以及杆体时该裂纹(龟裂)扩大，喷嘴叶片与杆体的焊接部发生断裂。
[0016]发明人对该问题进行的深入研究的结果表明，在轴部的径向上，如果与轴部的周面嵌合的杆体的嵌合面位置与焊接金属的中心位置一致(若采用通常的焊接方法，一般会一致)，在伴随焊接金属的凝固的变形导致轴部的周面与杆体的嵌合面欲要分离时，所述区域会受到较大的应力，从而产生所述裂纹。
[0017]因此，在上述(I)记载的接合结构中，在轴部的径向上，焊接金属的中心位置比嵌合面的位置更靠内侧。由此，在伴随焊接金属的凝固的变形导致轴部的周面与杆体的嵌合面欲要分离时，在所述区域产生的应力有效降低，焊接金属的裂纹产生受到抑制。因此，在使用喷嘴叶片以及杆体时，能够抑制喷嘴叶片与杆体的焊接部的断裂。
[0018](2)在一些实施方式中，在前述(I)记载的喷嘴叶片与杆体的接合结构中，
[0019]在所述轴部的径向上，所述焊接金属在比所述嵌合面更靠内侧的位置形成。
[0020]根据前述(2)记载的接合结构，在伴随焊接金属的凝固的变形导致轴部的周面与杆体的嵌合面欲要分离时，焊接金属受到的应力有效地降低，焊接金属的裂纹产生受到抑制。因此，在使用喷嘴叶片以及杆体时，能够抑制喷嘴叶片与杆体的焊接部的断裂。
[0021](3)在一些实施方式中，在前述(I)或(2)记载的喷嘴叶片与杆体的接合结构中，
[0022]所述杆体具有:
[0023]第一抵接面，其从所述轴部的轴向上的所述嵌合面的一端朝所述轴部的径向内侧延伸形成，从所述轴部的轴向与所述轴部抵接；
[0024]第二抵接面，其从所述轴部的轴向上的所述嵌合面的另一端朝所述轴部的径向外侧延伸形成，从所述轴部的轴向与所述轴部抵接。
[0025]根据前述(3)记载的接合结构，能够利用所述第一抵接面以及第二抵接面抑制伴随焊接金属的凝固的变形导致的轴部的周面与杆体的嵌合面的分离倾向。由此，焊接金属受到的应力有效降低，焊接金属的裂纹产生被抑制，所以在使用喷嘴叶片以及杆体使用时，能够抑制喷嘴叶片与杆体的焊接部的断裂。
[0026](4)在一些实施方式中，在前述(I)?(3)的任一项记载的接合结构中，
[0027]所述可变容量式涡轮增压器用于汽油发动机，
[0028]所述喷嘴叶片由镍基合金形成，所述杆体由不锈钢形成。
[0029]以往，可变容量式涡轮增压器被广泛用于柴油发动机，喷嘴部件一般使用不锈钢(奥氏体系不锈钢为典型)。相比之下，在汽油发动机用可变容量式涡轮增压器的情况下，喷嘴叶片的材料采用不锈钢变得困难。这是因为，喷嘴叶片在工作时被曝露在高温的排气中，而汽油发动机的排气温度高于柴油发动机的排气温度(例如，柴油发动机的排气温度是850度左右，而汽油发动机的排气温度是1000度左右)。即，从在汽油发动机的排气温度下产生的热应力、热伸展、氧化的方面考虑，不锈钢难以被使用。从该角度出发，作为汽油发动机用可变容量式涡轮增压器的喷嘴叶片的构成材料，优选采用镍基合金。
[0030]另一方面，镍基合金由于高温强度和抗氧化特性优异，所以与杆体接合时，难以实施在接合不锈钢彼此时可使用的精密冲裁施压等所谓的冷冲压加工，因而优选通过焊接与杆体I接合。
[0031]但是，镍基合金固溶有钛或铌等多种元素，所以在焊接时容易产生前述的高温裂纹(钛或铌成为高温裂纹敏感性变高的主因)。
[0032]基于这一点，在前述(4)记载的接合结构中，利用镍基合金形成能够承受汽油发动机的高温排气的喷嘴叶片，并且，采用能够抑制焊接时高温裂纹产生的前述(I)记载的接合结构，由此，能够适用于汽油发动机用的可变容量式涡轮增压器。
[0033](5)—些实施方式的可变容量式涡轮增压器，具有:
[0034]如(I)?(4)中的任一项所述的接合结构；
[0035]所述涡轮；
[0036]由所述涡轮驱动的压缩机。
[0037]所述(5)记载的可变容量式涡轮增压器，至少具有所述(I)记载的接合结构，所以在伴随焊接金属的凝固的变形导致轴部的周面与杆体的嵌合面欲要分离时，在所述区域产生的应力被有效降低，焊接金属的裂纹产生受到抑制。由此，能够实现该涡轮增压器的稳定运转。
[0038](6)—些实施方式的喷嘴叶片与杆体的接合结构具有:
[0039]喷嘴叶片，其配置在用于将排气引导至可变容量式涡轮增压器的涡轮的排气流路上，并具有轴部；
[0040]杆体，其具有与所述轴部的一端侧的周面嵌合的嵌合面，所述杆体用于向所述轴部传递转矩，以调节所述喷嘴叶片的翼角，
[0041 ]所述喷嘴叶片由镍基合金形成，
[0042]所述杆体由不锈钢形成，
[0043]所述轴部的一端侧与所述杆体，通过将在所述轴部的径向上比所述嵌合面的位置更靠外侧的位置作为照射中心位置照射热源来进行焊接。
[0044]由镍基合金形成的喷嘴叶片的高温强度和抗氧化特性优异，所以与杆体接合时，难以实施在接合不锈钢彼此时可使用的精密冲裁施压等所谓的冷冲压加工，因而优选通过焊接与杆体接合。
[0045]但是，镍基合金固溶有钛或铌等多种元素，所以在焊接时容易产生前述的高温裂纹(钛或铌成为高温裂纹敏感性变高的主因)。
[0046]基于这一点，根据所述(6)记载的接合结构，
[0047]在轴部的径向上，将比嵌合面的位置更靠外侧的位置作为照射中心位置，利用热源进行照射，焊接轴部的一端侧与杆体。因此，在焊接时，镍基合金在溶融金属中占有的比例减少，其结果是，溶融金属中的钛或铌等的比例减少。由此，焊接时的焊接金属中的高温裂纹产