激光焊接的压缩机壳体及其焊接方法与流程

本发明涉及制冷压缩机及其制造技术，具体涉及压缩机上下壳体的焊接结构及激光焊接方法。

背景技术：

目前壳体焊接是整个压缩机生产流程的瓶颈，焊接效率低下，导致产能受限。同时，在焊接过程中耗材较大，如每一台压缩机焊接均需要焊接焊丝，在焊接过程中还经常出现焊接泄漏导致压机焊接进渣、在水检时进水、有的甚至导致整机报废。由于焊接过程中使用了焊丝，经常在壳体焊接面四周出现焊渣，严重影响了压缩机外观，因此在环焊后还需要增加了一个刷光清渣工艺，费时费力，成本高。

在现有技术中，受到结构形状和工艺的限制，激光焊接还没有能够应用在压缩机壳体的焊接技术中。

技术实现要素：

本发明提供的激光焊接的压缩机壳体及其相应的焊接方法，其目的是提高焊接强度和生产效率、外观更加美观。

为了实现上述目的，本发明采取的以下技术方案：

第一方案：

一种激光焊接的压缩机壳体，包括下壳体及与其配合的上盖，在所述的上盖与下壳体在连接的截面上，其形状为椭圆形；所述的上盖与下壳体采用止口配合；所述的止口配合的最大间隙为0.5mm。

所述的上盖与下壳体的焊缝形成的熔池熔深最大为1.8mm，熔高的最大高度为1.2mm。

所述的止口配合的高度为8.5～9.5mm。

该压缩机壳体的焊接方法采用的光纤焊机的激光功率为3.0～3.5kw、焊接速率为30mm/s；离焦量为-1～-1.2mm；焊缝保护气体为氩气或氮气，其流量为20～30l/min；焊接光斑通过光纤传导调节聚焦，其直径为0.6～1.0mm。

所述的壳体激光焊接器所处的环境温度为5℃～40℃，相对湿度为45～85％rh，环境清洁度为空气粉尘≤0.05g/m³。

更具体地，所述的上盖与下壳体配合间隙形成焊缝为0.3mm，光纤焊机激光功率为3.0kw、焊接速率为25mm/s、离焦量为-1.0mm，焊接光斑的直径为0.6mm～0.7mm。

第二方案：

一种激光焊接的压缩机壳体，包括下壳体及与其配合的上盖，在所述的上盖与下壳体在连接的截面上，其形状为椭圆形；所述的上盖与下壳体采用止口配合；所述的止口配合的最大间隙为0.4mm；所述的下壳体的与上盖配合的沿口上设有一个最大深度不超过1.2mm、宽度不超过0.15mm的下壳体止口倒角。

所述的上盖与下壳体的焊缝形成的熔池熔深最大为2.1mm，熔高的最大高度为1.5mm。

所述的止口配合的高度为8.5～9.5mm。

该压缩机壳体的焊接方法采用的光纤焊机的激光功率为3.0kw、焊接速率为30mm/s；离焦量为-1mm；焊缝保护气体为氩气或氮气，其流量为25l/min；焊接光斑通过光纤传导调节聚焦，其直径为0.6～0.9mm。

所述的壳体激光焊接器所处的环境温度为5℃～40℃，相对湿度为45～85％rh，环境清洁度为空气粉尘≤0.05g/m³。

第三方案：

一种激光焊接的压缩机壳体，包括下壳体及与其配合的上盖，在所述的上盖与下壳体在连接的截面上，其形状为椭圆形；所述的上盖与下壳体采用止口配合；所述的止口配合的最大间隙为0.4mm；所述的下壳体的与上盖配合的沿口上设有一个最大深度不超过1.4mm、宽度不超过0.15mm的下壳体止口r弧。

所述的上盖与下壳体的焊缝形成的熔池熔深最大为2.3mm，熔高的最大高度为1.6mm。

所述的止口配合的高度为8.5～9.5mm。

该压缩机壳体的焊接方法采用的光纤焊机的激光功率为3.0kw、焊接速率为28mm/s；离焦量为-1.2mm；焊缝保护气体为氩气或氮气，其流量为28l/min；焊接光斑通过光纤传导调节聚焦，其直径为0.6～1.0mm。

所述的壳体激光焊接器所处的环境温度为5℃～40℃，相对湿度为45～85％rh，环境清洁度为空气粉尘≤0.05g/m³。

第四方案：

一种激光焊接的压缩机壳体，包括下壳体及与其配合的上盖，所述的上盖与下壳体为不同的材料；在所述的上盖与下壳体在连接的截面上，其形状为椭圆形；所述的上盖与下壳体采用止口配合；所述的止口配合的最大间隙为0.35mm。

所述的上盖的材料为铝合金；所述的下壳体的材料为热轧钢板或冷轧钢板。

所述的上盖与下壳体的焊缝形成的熔池熔深最大为2.5mm，熔高的最大高度为1.6mm。

所述的止口配合的高度为8.5～9.5mm。

该压缩机壳体的焊接方法采用的光纤焊机的激光功率为3.0～4.0kw、焊接速率为30mm/s；离焦量为-1～-1.5mm；焊缝保护气体为氩气或氮气，其流量为25～35l/min；焊接光斑通过光纤传导调节聚焦，其直径为0.6～0.9mm。

所述的壳体激光焊接器所处的环境温度为5℃～40℃，相对湿度为45～85％rh，环境清洁度为空气粉尘≤0.05g/m³。

激光光斑向下壳体一侧偏移量为0.05～0.15mm。

所述的上盖与下壳体配合间隙形成焊缝为0.3mm，光纤焊机激光功率为3.5kw、焊接速率为28mm/s、离焦量为-1.2mm；所述的焊接光斑的直径为0.6mm～0.7mm。

更具体地，激光光斑向下壳体一侧偏移量为0.1mm。

本发明采用上述技术方案，通过光纤激光焊接机实现连续激光焊，焊接效率高，焊接强度强于母材冷轧钢或热轧钢；由于激光束能量密度高，熔池内熔化后的金属液体充分熔合且焊接后冷却速度快的特点，使焊接接头获得了韧性较好的非平衡组织并存在大量的位错，较好地阻碍了拉伸过程中裂纹的扩展，焊接接头强度比母材冷轧钢或热轧钢要高；同时，由于光纤激光焊接机在壳体四周形成熔深后外围形成焊接接头小且均匀，外观整齐美观，完全杜绝了毛刺产生，从而省去了刷光工艺；另外，光纤激光焊接是靠自身壳体板材熔化形成熔池联接，省去了焊丝，且热变形区域小，因此大大减小激光热传导对封闭在壳体的泵体伤害，降低了产品成本，提高了产品外观质量和可靠性。

附图说明

图1为本发明实施例一的结构示意图。

图2为图1所示结构的俯视图；

图3为图2中的a—a剖视图；

图4为本发明实施例一的熔高示意图；

图5为本发明实施例二的结构示意图；

图6为图5所示结构的剖视示意图；

图7为本发明实施例三的结构示意图；

图8为图7所示结构的剖视示意图；

图9为本发明上盖、下壳体激光焊接的整体示意图；

图10为本发明的激光的获得方式的示意图。

图中的标记为：

1、上盖，2、下壳体，3、焊缝，4、熔高，5、下壳止口倒角，6、下壳止口r弧，7、激光枪头。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

如图1至图8所表达的本发明的结构，为激光焊接的压缩机壳体，包括下壳体2及与其配合的上盖1。

压缩机的上、下壳体焊接设备由激光器、机器人、冷水机、光纤、焊接头组成，所述的激光器通过选择发射波长和掺杂稀土元素吸收特性相匹配的位于光纤内面半导体为泵浦源，所述的光纤端面产生激光，所述的光纤还传导激光，所述的机器人在控制指令的作用焊接头执行激光焊接动作。所述的光纤激光焊接器采用细长的掺杂稀土元素光纤作为激光增益介质时，其表面积和体积比非常大，散热性好。

本发明利用激光聚焦产生高热，瞬间将壳体板材自融熔化形成可靠联结，生产效率高，热传导变形区域小，焊接外观精美，同时省去了焊丝和在焊接时刷光，工艺简单，质量可靠。

本发明所采用的激光的获得方式如图10所示。

所述的激光由激光发生器所发射出的强烈的单颜色的光，由于激光束的单色、集中、相干高亮度特性，因此单位照射面积能量有时候可以在这样情况之下达到惊人的10⁷w/cm²，甚至更高。

压缩机的壳体板材会随着热金属在温度瞬间升高高于熔点的情况下开始进一步的气化，金属蒸气都会在整个熔化的壳体金属之中进一步生成一个称作为匙孔的小孔，所述的匙孔的形状一般会呈现出一种细长的状态，因此在这种物质形成后，激光束一般会在整个匙孔的内部进行很多次的反射，并且这些反射都会被进一步的吸收，所以熔深也就因此得到了增加。

所述的激光焊接起加热作用的激光光斑对上、下壳体实施焊接都是集中式的，使上、下壳体工件在受到最少辐射的前提之下完成对于焊接的强度和外观要求，所述的激光焊接避免因被加工工件过度加热而非常容易产生的变形。

为了解决现有技术存在的问题并克服其缺陷，实现提高焊接强度和生产效率、外观更加美观的发明目的，本发明采取了以下的具体实施例：

实施例一：

如图1至图4及图9所示：一种激光焊接的压缩机壳体，在所述的上盖1与下壳体2在连接的截面上，其形状为椭圆形；所述的上盖1与下壳体2采用止口配合；所述的止口配合的最大间隙为0.5mm。

所述的上盖1与下壳体2的焊缝3形成的熔池熔深最大为1.8mm，熔高4的最大高度为1.2mm。

所述的止口配合的高度为8.5～9.5mm。采用止口结构，保证焊接过程中的位置准确性。

上盖1通过与下壳体2形成的配合间隙形成焊缝3，当上盖1与下壳体2形成的配合间隙形成焊缝3为最大0.5mm时，激光枪头7通过光纤泵浦与传导形成的聚焦高能量的激光光斑将配合上盖、下壳熔化，熔化金属在焊缝3形成熔池，上盖1、下壳体2通过熔池使金属液体充分熔合且焊接后冷却速度快熔化金属联接，焊缝3形成的熔池熔深最大为1.8mm，熔高4最大高度为1.2mm，熔池内的金属液体充分熔合且焊接后冷却速度快，形成了比母材冷轧钢或热轧钢高强度接头。

该压缩机壳体的焊接方法采用的光纤焊机的激光功率为3.0～3.5kw、焊接速率为30mm/s；离焦量为-1～-1.2mm；焊缝保护气体为氩气或氮气，其流量为20～30l/min；焊接光斑通过光纤传导调节聚焦，其直径为0.6～1.0mm。

所述的壳体激光焊接器所处的环境温度为5℃～40℃，相对湿度为45～85％rh，环境清洁度为空气粉尘≤0.05g/m³。

为实现焊缝3最大熔深为1.8mm，最大熔高4为1.2mm，比母材冷轧钢或热轧钢高强度接接头，该种上下壳体激光焊接方法为：

稳压激光电源模块在微处理器控制下，为光纤激光器提供恒定电流，通过高功率激光二级管输出固定波长的连续激光，该激光束通过操作光纤在激光枪头7准直聚焦在工件表面，在plc或工业pc机的控制下，移动数控工作台，光纤激光器焊接功率为3.0～3.5kw、焊接速率为30mm/s、离焦量为-1～-1.2mm、焊缝保护气体氩气或氮气20～30l/min，焊接光斑可以通过光纤传导调节聚焦后光斑为0.6～1.0mm。

更具体地，当上盖1、下壳体2配合间隙形成焊缝3为0.3mm时，光纤焊机激光功率为3.0kw、焊接速率为25mm/s、离焦量为-1.0mm，焊接光斑的直径为0.6mm～0.7mm。高功率密度焊接光斑作用于上盖1、下壳体2形成焊缝3的材料蒸发，在熔化金属表面产生反冲压力。反冲压力沿光斑中心往边缘区域逐渐降低，压力差将驱使熔化金属由光束中心区域向焊缝3前沿和焊缝3后部流动，造成焊缝3前沿液面向焊接方向移动。从而实现焊缝3焊接接头最大熔深为1.8mm，最大熔高4为1.2mm的可靠高强度联接。

实施例二：

如图5、图6及图9所示：一种激光焊接的压缩机壳体，包括下壳体2及与其配合的上盖1，在所述的上盖1与下壳体2在连接的截面上，其形状为椭圆形；所述的上盖1与下壳体2采用止口配合；所述的止口配合的最大间隙为0.4mm；所述的下壳体2的与上盖1配合的沿口上设有一个最大深度不超过1.2mm、宽度不超过0.15mm的下壳体止口倒角5。

所述的上盖1与下壳体2的焊缝3形成的熔池熔深最大为2.1mm，熔高4的最大高度为1.5mm。

所述的止口配合的高度为8.5～9.5mm。采用止口结构，保证焊接过程中的位置准确性。

上盖1通过与下壳体2形成的配合间隙形成焊缝3，当下壳体2最大深度不超过1.2mm，宽度不超过0.15mm倒角时，上盖1与下壳体2配合间隙形成焊缝3为最大0.4mm时，激光枪头7通过光纤泵浦与传导形成的聚焦高能量的激光光斑将配合上盖1、下壳体2熔化，熔化金属在焊缝3形成熔池，上盖1、下壳体2通过熔池使金属液体充分熔合，且焊接后冷却速度快，使熔化金属联接，焊缝3形成的熔池熔深最大为2.1mm，熔高4最大高度为1.5mm。由于熔池内的金属液体充分熔合且焊接后冷却速度快，形成了比母材冷轧钢或热轧钢高强度接头。

该压缩机壳体的焊接方法采用的光纤焊机的激光功率为3.0kw、焊接速率为30mm/s；离焦量为-1mm；焊缝保护气体为氩气或氮气，其流量为25l/min；焊接光斑通过光纤传导调节聚焦，其直径为0.6～0.9mm。

所述的壳体激光焊接器所处的环境温度为5℃～40℃，相对湿度为45～85％rh，环境清洁度为空气粉尘≤0.05g/m³。

为实现焊缝3最大熔深为2.1mm，最大熔高4为1.5mm，比母材冷轧钢或热轧钢高强度接接头，该种上下壳体激光焊接方法为：

稳压激光电源模块在微处理器控制下，为光纤激光器提供恒定电流，通过高功率激光二级管输出固定波长的连续激光，该激光束通过操作光纤在激光枪头7准直聚焦在工件表面，在plc或工业pc机的控制下，移动数控工作台，压缩机上下壳体配合间隙形成焊缝3。当焊缝3最大为0.4mm时，所述的光纤机激光功率为3.0kw、焊接速率为30mm/s、离焦量为-1mm、焊缝保护气体氩气或氮气25l/min，所述的焊接光斑可以通过光纤传导调节聚焦为0.6～0.9mm。

高功率密度焊接光斑作用于上盖1、下壳体2形成焊缝3的材料蒸发，在熔化金属表面产生反冲压力。反冲压力沿光斑中心往边缘区域逐渐降低，压力差将驱使熔化金属由光束中心区域向焊缝3前沿和焊缝3后部流动，造成焊缝3前沿液面向焊接方向移动，从而实现焊缝3焊接接头最大熔深为2.1mm，最大熔高4为1.5mm的可靠高强度联接。

实施例三：

如图7、图8及图9所示：一种激光焊接的压缩机壳体，包括下壳体2及与其配合的上盖1，在所述的上盖1与下壳体2在连接的截面上，其形状为椭圆形；所述的上盖1与下壳体2采用止口配合；所述的止口配合的最大间隙为0.4mm；所述的下壳体2的与上盖1配合的沿口上设有一个最大深度不超过1.4mm、宽度不超过0.15mm的下壳体止口r弧6。

所述的上盖1与下壳体2的焊缝3形成的熔池熔深最大为2.3mm，熔高4的最大高度为1.6mm。

所述的止口配合的高度为8.5～9.5mm。采用止口结构，保证焊接过程中的位置准确性。

上盖1通过与下壳体2形成的配合间隙形成焊缝3，当下壳体2止口最大深度不超过1.4mm，宽度不超过0.15mmr弧时，上盖1与下壳体2配合间隙形成焊缝3为最大0.4mm时，激光枪头7通过光纤泵浦与传导形成的聚焦高能量的激光光斑将配合上盖、下壳体熔化，熔化金属在焊缝3形成熔池，上盖1、下壳体2通过熔池使金属液体充分熔合且焊接后冷却速度快熔化金属联接，焊缝3形成的熔池熔深最大为2.3mm，熔高4最大高度为1.6mm，熔池内的金属液体充分熔合且焊接后冷却速度快，形成了比母材冷轧钢或热轧钢高强度接头。

该压缩机壳体的焊接方法：稳压激光电源模块在微处理器控制下，为光纤激光器提供恒定电流，通过高功率激光二级管输出固定波长的连续激光，该激光束通过操作光纤在激光枪头7准直聚焦在工件表面，在plc或工业pc机的控制下，移动数控工作台；采用的光纤焊机的激光功率为3.0kw、焊接速率为28mm/s；离焦量为-1.2mm；焊缝保护气体为氩气或氮气，其流量为28l/min；焊接光斑通过光纤传导调节聚焦，其直径为0.6～1.0mm。

所述的壳体激光焊接器所处的环境温度为5℃～40℃，相对湿度为45～85％rh，环境清洁度为空气粉尘≤0.05g/m³。

实施例四：

如图1至图9所示：一种激光焊接的压缩机壳体，包括下壳体2及与其配合的上盖1，所述的上盖1与下壳体2为不同的材料；在所述的上盖1与下壳体2在连接的截面上，其形状为椭圆形；所述的上盖1与下壳体2采用止口配合；所述的止口配合的最大间隙为0.35mm。

所述的上盖1与下壳体2的焊缝3形成的熔池熔深最大为2.5mm，熔高4的最大高度为1.6mm。

所述的止口配合的高度为8.5～9.5mm。采用止口结构，保证焊接过程中的位置准确性。

当上盖与下壳材料不一致时，所述压缩机上、下壳体配合间隙形成焊缝为最大为0.35mm，激光枪头7通过光纤泵浦与传导形成的聚焦高能量的激光光斑将配合上盖1、下壳体2熔化，熔化金属在焊缝3形成熔池，上盖1、下壳体2通过熔池使金属液体充分熔合且焊接后冷却速度快熔化金属联接，焊缝3形成的熔池熔深最大为2.5mm，熔高4最大高度为1.6mm，熔池内的金属液体充分熔合且焊接后冷却速度快，形成了高强度接头。

更具体地，所述的上盖1的材料为铝合金；所述的下壳体2的材料为热轧钢板或冷轧钢板。

此时，该压缩机壳体的焊接方法采用的光纤焊机的激光功率为3.0～4.0kw、焊接速率为30mm/s；离焦量为-1～-1.5mm；焊缝保护气体为氩气或氮气，其流量为25～35l/min；焊接光斑通过光纤传导调节聚焦，其直径为0.6～0.9mm。

当上盖1为铝壳体、下壳体2为热轧板或冷轧板时，上下壳体配合间隙形成焊缝为最大为0.35mm，焊缝3形成焊接熔最大2.5mm，熔高最大1.6mm可靠高强度连接。该种上、下壳体激光焊接方法为：

稳压激光电源模块在微处理器控制下，为光纤激光器提供恒定电流，通过高功率激光二级管输出固定波长的连续激光，该激光束通过操作光纤在激光枪头7准直聚焦在工件表面，在plc或工业pc机的控制下，移动数控工作台，压缩机上下壳体配合间隙形成焊缝为最大为0.35mm时，光纤机激光功率为3.0～4.0kw、焊接速率为30mm/s、离焦量为-1～-1.5mm、焊缝保护气体氩气或氮气25～35l/min。

为保证焊缝中心不发生偏移，所述的焊接光斑可以通过光纤传导调节聚焦为0.6～0.9mm，激光光斑向下壳体2一侧偏移约0.05～0.15mm。

优选的是：铝壳与热轧板或冷轧板配合间隙形成焊缝为0.3mm，光纤焊机激光功率为3.5kw、焊接速率为28mm/s、离焦量为-1.2mm，所述的焊接调节聚焦光斑为0.6mm～0.9mm。激光光斑向下壳体2一侧偏移约0.10mm。

所述的壳体激光焊接器所处的环境温度为5℃～40℃，相对湿度为45～85％rh，环境清洁度为空气粉尘≤0.05g/m³。

高功率密度焊接光斑作用于铝上盖1、下壳体2形成焊缝3的材料蒸发，在熔化金属表面产生反冲压力。反冲压力沿光斑中心往边缘区域逐渐降低，压力差将驱使熔化金属由光束中心区域向焊缝3前沿和焊缝3后部流动，造成焊缝3前沿液面向焊接方向移动。从而实现焊缝3焊接接头最大熔深为2.5mm，最大熔高4为1.6mm的可靠高强度联接。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。