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汽车电机激光焊接機的经济和社会效益

发布时间:2016-04-22 | 来源:星鴻藝激光焊接运营部 | 分享:


   激光是一种能量极其集中的能源,在电子工业上的光刻技术、军事上的激光瞄准、信息技术上的激光扫描,这些都是小能量激光的应用。在机械加工上,激光打孔、激光热处理和激光焊接機則需要大能量的激光源。利用激光這個能量高度集中的能源,加之自動化的焊接輔助設備構成的激光焊,是更高效、更優質的熔焊技術。
   根据实际作用在工件上的功率密度,激光焊可分为热传导焊  (功率密度小于l05W/crn2)和深熔焊(功率密度大于或等于10s Wlcrn2)。
    (1)热传导焊  热传导焊时,激光将金属表面加热到熔点与沸点之间,金属材料表面将所吸收的激光能转变为热能,使金属表面温度升高而熔化,然后通过热传导方式把热能传向金属内部,使熔化区逐渐扩大,凝固后形成焊点或焊缝,其熔深轮廓近似为半球形。
    热传导焊的特点是激光光斑的功率密度小,很大一部分光被金属表面所反射,光的吸收率较低,焊接熔深浅,焊接速度慢。热传导焊主要用于薄(厚度小于1mm)、小工件的焊接加工。
    (2)深熔焊  深熔焊时,当激光光斑上的功率密度足够大,金属表面在激光束作用下,温度迅速上升到沸点,金属迅速蒸发形成的蒸气压力、反冲力等能克服熔融金属的表面张力以及液体的静压力等而形成小孔,激光束可直接深入材料内部,  因而能形成深宽比大的焊缝。

1.激光焊接機在制造中的應用
  (1)電機定子和轉子沖片焊接電機的定子鐵心制作有鉚接、扣片、膠結、焊接等多種加工工藝,其中焊接件以質量高、成本低而得到廣泛應用。焊接件是將定子鐵心以矽鋼片爲原料,經剪切、沖制等加工工藝後,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,使每片矽鋼片表面層互相熔接起來,成爲一個定子整體(見圖1)。電機定子焊接工藝的發展過程中曾先後采用過焊條電弧焊、CO2氣體保護焊、氩弧焊、激光焊等。從焊接工藝性看,後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。電機定子疊片材料一般采用冷軋或熱軋矽鋼片,其焊接性良好,如采用激光焊接,相對鎢極氩弧焊來說,不僅生産率有所提高,而且改善了生産環境的衛生安全條件,根除了氩弧焊時的強弧光和臭氧及其他不良氧化物對人身的危害。並且還可以采用計算機控制雙機或四機或單機多頭輸出激光束,分置于定子外圓壁周圍,這樣定子緊定所需的焊縫數,焊機運行一次或兩次即可完成,既可以使變形量大幅減少,又節省了加工時間。電機轉子的沖片焊接與定子的焊接類似,不同的是轉子焊縫在轉子內圓壁,采用激光焊接的方法也具有上述優點(見圖)。
 激光焊电机
         图1
 激光焊接转子
         图2


 (2)電機轉子軸和轉子軸壓環的焊接電機轉子軸與壓環之前的環焊縫一般采用CO2氣體保護焊或者鎢極氩弧焊,焊接所産生的形變量大,並且熱影響區大,焊接産生的熱量亦會對裝配好的電機機體內的磁鋼産生影響。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,非熔化區金屬受熱影響小。
 (3)電機轉子軸與離合器的焊接電機轉子軸與離合器焊接時,焊縫熔深達到4mm以上,如采用CO2氣體保護焊或者鎢極氩弧焊,雖然熔深可以達到要求,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工件坡口加工及裝配的精度要求,提高了焊縫成形質量;另外,通過調節填絲成分,可以控制焊縫區域的組織性能。
 (4)電機鋁合金殼體的密封焊接電機鋁合金殼體與機身的連接一般采用鉚釘或者螺栓,這樣就需要在電機殼體與機身之間添加墊圈起到密封的作用。這樣方式密封的效果會隨著墊圈的老化損壞而減弱,對電機整體性能産生影響。如果采用無縫焊接取代鉚接或者螺栓連接的方式,不但能減輕的機身重量、縮短生産周期,而且可以獲得良好的密封性能。相對于其他材料,鋁合金的焊接性差,一般采用鎢極氩弧焊或激光焊。

2.新能源車電機制造業應用激光焊的經濟和社會效益
  電機生産中使用激光焊接方式,提升了焊接接頭的品質,增加其穩固性,很大程度上降低了因接頭産生事故帶來的損失,從一個角度來講能夠降低生産成本。另外,激光焊從根本上解決了傳統釺焊、焊接過程中的熱輻射、電磁輻射、弧光對環境的汙染問題,具有良好的社會效益。
3.激光焊接的發展趨勢
  爲了滿足實際工業生産中對焊接精度和生産效率的要求,未來激光焊接技術將向著焊接系統小型化、集成化、智能化的方向發展。另外,隨著光纖激光器的開發和應用,未來激光焊也將逐步向光纖激光焊過渡。使用光纖激光器替代YAG激光器,焊接時精度進一步提高,其能量轉換率40倍與YAG激光器;同時由于光纖激光器內沒有可以拆除的光學器件,因此運行維護費用極低,每年每台激光器可以節約數千美元的維護費用。
   随着激光焊在新能源汽车电机生产中的应用,电机的性能及寿命也会随之提升,而电机技术的突破又会为新能源汽车的不断发展提供更好的支持,也将带来更多的社会及经济效益。

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