涡轮增压器轴和叶轮组件的制作方法_4

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, 被拒绝的"设置"可被调节W重新定位一个或多个部件。例如,调节可包括在保持一个部件 静止不动的同时旋转另一个部件。作为另一示例,调节可包括在不同程度上旋转两个部件 (例如,一个顺时针而另一个逆时针)。
[0069] 作为示例,方法可包括在使轴接触满轮机叶轮之前就定位轴平面。在运个示例中, 定位可包括例如利用接触探针、非接触探针或者接触探针和非接触探针进行探测。作为示 例,非接触探针可W是基于激光的。作为示例,方法可包括将探测的位置(例如,通过探测确 定的)与参考位置(例如,参考表面的位置等)进行比较。作为示例,探测可W是定位方法的 一部分,该定位方法将部件相对于彼此进行定位W为了通过一个或多个激光束进行焊接, 运些激光束可具有相对小的斑点大小。作为示例,探测可用于实现少于约20微米的位置精 度。
[0070] 图9示出了表910,该表列出了传感器和传感器信息的示例,图9还示出了正由激 光510-1为焊接部件340到部件370而形成的焊缝的简图。表910列出了等离子体或金 属团传感器、溫度传感器、背反射传感器和可见光传感器。表910还列出了可由所述传感 器的一个或多个感测到的能量的波长的示例。例如,等离子体或金属团传感器可包括电路 系统W感测UV能量(例如,小于约600nm)、溫度传感器可包括电路系统W感测NIR能量(例 如,从约IlOOnm到约ISOOnm)、背反射传感器可包括电路系统W感测与激光相关的能量(例 如,考虑孔:YAG激光等),并且可见能量传感器可包括电路系统W感测可见光能量(例如, 约390nm到约700nm)。如在表910中示出的,来自等离子体或金属团传感器的信息可设及 激光功率、激光束的焦点位置、气体保护、缝位置、焊接缺口变宽等;来自溫度传感器的信息 可设及热耗散或传导中的变化,例如,由于一个或多个焊缝缺陷(例如,考虑多孔性、穿透不 足等);来自背反射传感器的信息可设及一个或多个钥匙孔特征(例如,焊接穿透深度、飞瓣 等);W及来自可见光传感器的信息可设及大小、形状、表面、缝等(例如,考虑焊缝之后和之 前的区域的特征)。
[0071] 作为示例,系统可包括一个或多个传感器,运些传感器可在焊接之前、焊接期间和 /或焊接之后感测信息。作为示例,系统可通过一个或多个传感器感测信息并且在焊缝的质 量和/或一个或多个部件(例如,物理特征、位置等)方面分析所感测的信息的至少一部分。 作为示例,系统可通过确定从参考信息的一个或多个偏离来分析信息。例如,系统可包括可 与感测信号进行比较的参考信号。作为示例,系统可实时地分析感测的信息,W例如确定是 否已经出现了焊缝缺陷。作为示例,系统可获得信号并且相对于参考信号分析该信号的至 少一部分W确定是否出现了焊缝缺陷。
[0072] 作为示例,轴和叶轮组件可包括诸如图3的满轮机叶轮330和轴360的特征的特 征和/或其它的特征。作为示例,轴和叶轮组件可包括部件,该部件包括库特征。例如,库 特征可用于捕获在焊接过程期间产生的烙融材料(例如,考虑捕获焊缝"舌部")。例如,焊缝 可穿透径向深度,其中该焊缝的一端可被认为是带有尖端的"舌部",该尖端可延伸到库内。 作为示例,穿透深度可W是约一毫米到几毫米,其中舌部的烙融材料可溢流到库内。
[0073] 图10示出了轴和叶轮组件(SWA) 1000的一部分的示例,该组件包括轴1020和满 轮机叶轮1070。轴1020包括满轮机叶轮端1022、环形凹槽1025-1和1025-2、肩部1027和 1029W及库1045。库1045具有环形形状,该形状具有内边缘和外边缘,其中库1045在其 内边缘通向腔。库1045包括轴向深度。可基于库1045的内边缘的半径或直径、其外边 缘的半径或直径和其轴向长度确定库1045的容积。
[0074] 图10示出了库轮廓1001和1003的另外的示例。示例轮廓1001包括半泪滴形状, 例如,其中轮廓1001的最大深度与该库的内边缘相比更接近该库的外边缘。如所示,该轮 廓可W是平滑的,例如,弯曲的。作为示例,库可包括梨形轮廓(例如,X=a*(l+sint);y=b*cost(l+sint),t在O度到180度内),例如,半梨形轮廓。作为示例,库可包括梨子 形轮廓(例如,b2*y2=x3*(a - X)),例如,半梨子形轮廓。关于泪滴轮廓,考虑参数方程, X=COSt;y=sint*sin" (0. 5*t),其中m可W在约0到约7的范围内。作为示例,库 可包括哑铃曲线的一部分的轮廓(例如,a4*y2 =x4*(a2- X2))。如在图10中所示,库轮廓 1003包括直线和由两条直线的相交形成的角。库轮廓1003包括在最大深度处的水平地板 部分,该最大深度通过一条斜直线延伸到内边缘。作为示例,库轮廓可包括直线和曲线。
[0075] 图11示出了轴和叶轮组件(SWA) 1100的一部分的示例,该组件包括轴1120和满 轮机叶轮1170。轴1120包括满轮机叶轮端1122、侧壁1125 (例如,设置在半径处)、肩部 1127和1129W及库1145。库1145具有环形形状,该形状具有内边缘和外边缘,其中库1145 在其内边缘通向腔。库1145包括轴向深度語為。可基于库1145的内边缘的半径或直径、其 外边缘的半径或直径和其轴向长度确定库1045的容积。
[0076] 图11示出了库轮廓1101和1103的另外的示例。示例轮廓1101包括半泪滴形状, 例如,其中轮廓1101的最大深度与该库的内边缘相比更接近该库的外边缘。如所示,该轮 廓可W是平滑的,例如,弯曲的。作为示例,库可包括梨形轮廓(例如,X=a*(l+Sin t);y =b*cos t(l+sin t),t在0度到180度内),例如,半梨形轮廓。作为示例,库可包括梨子 形轮廓(例如,b2*y2=x3*(a - X)),例如,半梨子形轮廓。关于泪滴轮廓,考虑参数方程, X=COSt;y=sin t*sin"(0. 5*t),其中m可W在约0到约7的范围内。作为示例,库 可包括哑铃曲线的一部分的轮廓(例如,a4*y2 =x4*(a2- X2))。如在图11中所示,库轮廓 1103包括直线和由两条直线的相交形成的角。库轮廓1103包括在最大深度处的水平地板 部分,该最大深度通过一条斜直线延伸到内边缘。作为示例,库轮廓可包括直线和曲线。
[0077] 作为示例,材料可包括钢。作为示例,在加热运种材料之后,钢就形成氧化物,例 如,S氧化钢(Mo〇3)。S氧化钢可具有约795摄氏度(例如,约1463华氏度)的烙点。作为 示例,诸如AISI4140的合金可具有约1416摄氏度(例如,约2580华氏度)的烙点。在焊 接过程期间,一些量的钢氧化物可形成,运些氧化物具有的烙点低于大块材料的烙点。在运 个示例中,在冷却之后,钢氧化物的一个或多个区域可比周围材料保持在烙融(例如,液体) 状态更长时间。
[0078] 作为示例,合金AISI4140可包括:
[0079] 在运个示例中,在焊接过程中形成的钢氧化物的量可能是极小的。作为示例,在通 过一个或多个激光束焊接部件时,对于运些部件中的一个或全部两个可采用低钢合金。作 为示例,低钢合金可W是具有按重量少于1%的钢含量的合金。作为示例,低钢合金可W是 具有按重量少于约0. 5 %的钢含量的合金。作为示例,低钢合金可包括按重量大于约0. 1 % 且小于约0.5%的钢含量。
[0080] 在合金中出于多种原因可在大于约2%的水平上包括钢,例如,关于耐点蚀(例如, 响应于氯化物、pH等)。作为示例,在钢含量是约2-3%时,合金可表现出在约IOppm或更少 的氯化物浓度下在一定范围抑值上的耐点蚀性能(例如,考虑约65-80摄氏度的溫度;也 150-180华氏度)。作为示例,钢可赋予更加均匀的硬度和强度。
[0081] 下表示出了合金的一些示例和它们各自的钢水平,
[0082] SAE标准将钢钢总体分类为4XXX。碳和合金钢等级可包括,例如,41XX,其是铭-钢 (铭钢)钢。作为示例,41XX材料可包括CrO. 50、0. 80或0. 95 ;W及MoO. 12、0. 20、0. 25或 0.30。作为示例,儀-铭-钢钢可包括少于约0.5的Mo含量。作为示例,儀-钢钢可包括 少于约0. 5的Mo含量。作为示例,钢钢可包括少于约0. 5的Mo含量(例如,40XX和44XX)。
[0083]作为示例,低钢合金可表现出更少的热开裂。热开裂是可因应力和一个或多个应 变不能容忍的微观结构而发生的情况。在焊接过程中应力因热应力而出现,尤其是在凝固 过程中。应变不能容忍的微观结构可在接近合金的烙化和凝固点的高溫下临时出现。作为 示例,焊池的形状(例如,泪滴形焊池)可对热开裂有影响。可出于多种原因在合金内W更高 水平包括钢,例如,关于抗点蚀。
[0084]作为示例,方法可包括将Ni基超级合金满轮机叶轮连接到低合金钢轴W形成作 为一个单元的轴和叶轮组件(SWA),其中连接包括用一个或多个激光束焊接。例如,考虑适 合于操作地联接到内燃发动机(例如,柴油、汽油、弹性燃料、双燃料等)的废气满轮增压器 的SWA。作为示例,该轴可W是低合金钢轴,该轴带有小于约0. 5%的钢含量,并且,例如,大 于约0.Ol%。在运个示例中,通过焊接连接可导致具有低扭曲和低残余应力的焊缝,该焊缝 相对来说没有裂纹或缺陷。
[0085] 至于使用一个或多个激光束(例如纤维或盘)形成一个或多个焊缝,斑点大小可小 于约0.1毫米。当使用运种斑点大小W及低合金钢轴材料(例如AISI4140)(例如,具有低 钢含量,其少于约0. 5% )时,可减少(例如,基本上避免)热开裂风险。例如,可形成基本上 没有有害的热开裂的焊缝。
[0086] 如提及的,钢可形成金属氧化物(例如,Mo〇3),其可具有相对地的烙点并且在焊池 凝固过程中保持为液体更长时间。在运样的示例中,焊池的可包括运样的金属氧化物的枝 晶间区域中的液体可在凝固期间允许微裂纹的形成。当焊接使用低于约0. 1毫米的斑点大 小时,可减少能量输入,运进而可减少扭曲和残余应力。作为示例,作为生产过程的一部分, 激光焊接可比电子束焊接更快,因为电子束焊接设及抽真空(例如,要被焊接的部件的连接 部处于真空中)。作为示例,可例如通过多个单元或通过分束使用多个激光束。作为示例, 一个或多个激光束可允许点焊和/或全焊(例如,任选为同时地)。作为示例,同时使用两个 或多个束焊接或点焊导致了具有低初始失衡和对称的残余应力的焊缝。
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