汽車電機(jī)激光焊接機(jī)的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益

發(fā)布時(shí)間：2016-04-22 | 來(lái)源：星鴻藝激光焊接運(yùn)營(yíng)部 | 分享：

   激光是一種能量極其集中的能源，在電子工業(yè)上的光刻技術(shù)、軍事上的激光瞄準(zhǔn)、信息技術(shù)上的激光掃描，這些都是小能量激光的應(yīng)用。在機(jī)械加工上，激光打孔、激光熱處理和激光焊接機(jī)則需要大能量的激光源。利用激光這個(gè)能量高度集中的能源，加之自動(dòng)化的焊接輔助設(shè)備構(gòu)成的激光焊，是更高效、更優(yōu)質(zhì)的熔焊技術(shù)。
   根據(jù)實(shí)際作用在工件上的功率密度，激光焊可分為熱傳導(dǎo)焊  (功率密度小于l05W／crn2)和深熔焊(功率密度大于或等于10s Wlcrn2)。
    (1)熱傳導(dǎo)焊  熱傳導(dǎo)焊時(shí)，激光將金屬表面加熱到熔點(diǎn)與沸點(diǎn)之間，金屬材料表面將所吸收的激光能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽�使金屬表面溫度升高而熔化，然后通過(guò)熱傳導(dǎo)方式把熱能傳向金屬內(nèi)部，使熔化區(qū)逐漸擴(kuò)大，凝固后形成焊點(diǎn)或焊縫，其熔深輪廓近似為半球形。
    熱傳導(dǎo)焊的特點(diǎn)是激光光斑的功率密度小，很大一部分光被金屬表面所反射，光的吸收率較低，焊接熔深淺，焊接速度慢。熱傳導(dǎo)焊主要用于薄(厚度小于1mm)、小工件的焊接加工。
    (2)深熔焊  深熔焊時(shí)，當(dāng)激光光斑上的功率密度足夠大，金屬表面在激光束作用下，溫度迅速上升到沸點(diǎn)，金屬迅速蒸發(fā)形成的蒸氣壓力、反沖力等能克服熔融金屬的表面張力以及液體的靜壓力等而形成小孔，激光束可直接深入材料內(nèi)部，  因而能形成深寬比大的焊縫。

1.激光焊接機(jī)在制造中的應(yīng)用
　　（1）電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子沖片焊接電機(jī)的定子鐵心制作有鉚接、扣片、膠結(jié)、焊接等多種加工工藝，其中焊接件以質(zhì)量高、成本低而得到廣泛應(yīng)用。焊接件是將定子鐵心以硅鋼片為原料，經(jīng)剪切、沖制等加工工藝后，再將疊片緊固疊壓，疊裝好的定子外壁上按一定距離縱向焊接幾條焊縫，使每片硅鋼片表面層互相熔接起來(lái)，成為一個(gè)定子整體(見(jiàn)圖1)。電機(jī)定子焊接工藝的發(fā)展過(guò)程中曾先后采用過(guò)焊條電弧焊、CO2氣體保護(hù)焊、氬弧焊、激光焊等。從焊接工藝性看，后兩種焊接方法比較理想，而前兩種工藝方法明顯存在成形差和飛濺大的不足。電機(jī)定子疊片材料一般采用冷軋或熱軋硅鋼片，其焊接性良好，如采用激光焊接，相對(duì)鎢極氬弧焊來(lái)說(shuō)，不僅生產(chǎn)率有所提高，而且改善了生產(chǎn)環(huán)境的衛(wèi)生安全條件，根除了氬弧焊時(shí)的強(qiáng)弧光和臭氧及其他不良氧化物對(duì)人身的危害。并且還可以采用計(jì)算機(jī)控制雙機(jī)或四機(jī)或單機(jī)多頭輸出激光束，分置于定子外圓壁周圍，這樣定子緊定所需的焊縫數(shù)，焊機(jī)運(yùn)行一次或兩次即可完成，既可以使變形量大幅減少，又節(jié)省了加工時(shí)間。電機(jī)轉(zhuǎn)子的沖片焊接與定子的焊接類似，不同的是轉(zhuǎn)子焊縫在轉(zhuǎn)子內(nèi)圓壁，采用激光焊接的方法也具有上述優(yōu)點(diǎn)（見(jiàn)圖）。
 
　       　圖1
 
         圖2

　（2）電機(jī)轉(zhuǎn)子軸和轉(zhuǎn)子軸壓環(huán)的焊接電機(jī)轉(zhuǎn)子軸與壓環(huán)之前的環(huán)焊縫一般采用CO2氣體保護(hù)焊或者鎢極氬弧焊，焊接所產(chǎn)生的形變量大，并且熱影響區(qū)大，焊接產(chǎn)生的熱量亦會(huì)對(duì)裝配好的電機(jī)機(jī)體內(nèi)的磁鋼產(chǎn)生影響。采用激光焊接的方式，能量集中、密度高、加熱效率高、速度快，因此母材的變形小，非熔化區(qū)金屬受熱影響小。
　（3）電機(jī)轉(zhuǎn)子軸與離合器的焊接電機(jī)轉(zhuǎn)子軸與離合器焊接時(shí)，焊縫熔深達(dá)到4mm以上，如采用CO2氣體保護(hù)焊或者鎢極氬弧焊，雖然熔深可以達(dá)到要求，但變形量很難控制。采用小功率填絲激光焊接的方法可以降低對(duì)工件坡口加工及裝配的精度要求，提高了焊縫成形質(zhì)量；另外，通過(guò)調(diào)節(jié)填絲成分，可以控制焊縫區(qū)域的組織性能。
　（4）電機(jī)鋁合金殼體的密封焊接電機(jī)鋁合金殼體與機(jī)身的連接一般采用鉚釘或者螺栓，這樣就需要在電機(jī)殼體與機(jī)身之間添加墊圈起到密封的作用。這樣方式密封的效果會(huì)隨著墊圈的老化損壞而減弱，對(duì)電機(jī)整體性能產(chǎn)生影響。如果采用無(wú)縫焊接取代鉚接或者螺栓連接的方式，不但能減輕的機(jī)身重量、縮短生產(chǎn)周期，而且可以獲得良好的密封性能。相對(duì)于其他材料，鋁合金的焊接性差，一般采用鎢極氬弧焊或激光焊。

2.新能源車電機(jī)制造業(yè)應(yīng)用激光焊的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益
　　電機(jī)生產(chǎn)中使用激光焊接方式，提升了焊接接頭的品質(zhì)，增加其穩(wěn)固性，很大程度上降低了因接頭產(chǎn)生事故帶來(lái)的損失，從一個(gè)角度來(lái)講能夠降低生產(chǎn)成本。另外，激光焊從根本上解決了傳統(tǒng)釬焊、焊接過(guò)程中的熱輻射、電磁輻射、弧光對(duì)環(huán)境的污染問(wèn)題，具有良好的社會(huì)效益。
3.激光焊接的發(fā)展趨勢(shì)
　　為了滿足實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中對(duì)焊接精度和生產(chǎn)效率的要求，未來(lái)激光焊接技術(shù)將向著焊接系統(tǒng)小型化、集成化、智能化的方向發(fā)展。另外，隨著光纖激光器的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，未來(lái)激光焊也將逐步向光纖激光焊過(guò)渡。使用光纖激光器替代YAG激光器，焊接時(shí)精度進(jìn)一步提高，其能量轉(zhuǎn)換率40倍與YAG激光器；同時(shí)由于光纖激光器內(nèi)沒(méi)有可以拆除的光學(xué)器件，因此運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用極低，每年每臺(tái)激光器可以節(jié)約數(shù)千美元的維護(hù)費(fèi)用。
   隨著激光焊在新能源汽車電機(jī)生產(chǎn)中的應(yīng)用，電機(jī)的性能及壽命也會(huì)隨之提升，而電機(jī)技術(shù)的突破又會(huì)為新能源汽車的不斷發(fā)展提供更好的支持，也將帶來(lái)更多的社會(huì)及經(jīng)濟(jì)效益。

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