激光焊接机

汽车电机激光焊接机的经济和社会效益

发布时间：2016-04-22 | 来源：星鸿艺激光焊接运营部 | 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机则需要大能量的激光源。利用激光这个能量高度集中的能源，加之自动化的焊接辅助设备构成的激光焊，是更高效、更优质的熔焊技术。
   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.激光焊接机在制造中的应用
　　（1）电机定子和转子冲片焊接电机的定子铁心制作有铆接、扣片、胶结、焊接等多种加工工艺，其中焊接件以质量高、成本低而得到广泛应用。焊接件是将定子铁心以硅钢片为原料，经剪切、冲制等加工工艺后，再将叠片紧固叠压，叠装好的定子外壁上按一定距离纵向焊接几条焊缝，使每片硅钢片表面层互相熔接起来，成为一个定子整体(见图1)。电机定子焊接工艺的发展过程中曾先后采用过焊条电弧焊、CO2气体保护焊、氩弧焊、激光焊等。从焊接工艺性看，后两种焊接方法比较理想，而前两种工艺方法明显存在成形差和飞溅大的不足。电机定子叠片材料一般采用冷轧或热轧硅钢片，其焊接性良好，如采用激光焊接，相对钨极氩弧焊来说，不仅生产率有所提高，而且改善了生产环境的卫生安全条件，根除了氩弧焊时的强弧光和臭氧及其他不良氧化物对人身的危害。并且还可以采用计算机控制双机或四机或单机多头输出激光束，分置于定子外圆壁周围，这样定子紧定所需的焊缝数，焊机运行一次或两次即可完成，既可以使变形量大幅减少，又节省了加工时间。电机转子的冲片焊接与定子的焊接类似，不同的是转子焊缝在转子内圆壁，采用激光焊接的方法也具有上述优点（见图）。
 
　       　图1
 
         图2

　（2）电机转子轴和转子轴压环的焊接电机转子轴与压环之前的环焊缝一般采用CO2气体保护焊或者钨极氩弧焊，焊接所产生的形变量大，并且热影响区大，焊接产生的热量亦会对装配好的电机机体内的磁钢产生影响。采用激光焊接的方式，能量集中、密度高、加热效率高、速度快，因此母材的变形小，非熔化区金属受热影响小。
　（3）电机转子轴与离合器的焊接电机转子轴与离合器焊接时，焊缝熔深达到4mm以上，如采用CO2气体保护焊或者钨极氩弧焊，虽然熔深可以达到要求，但变形量很难控制。采用小功率填丝激光焊接的方法可以降低对工件坡口加工及装配的精度要求，提高了焊缝成形质量；另外，通过调节填丝成分，可以控制焊缝区域的组织性能。
　（4）电机铝合金壳体的密封焊接电机铝合金壳体与机身的连接一般采用铆钉或者螺栓，这样就需要在电机壳体与机身之间添加垫圈起到密封的作用。这样方式密封的效果会随着垫圈的老化损坏而减弱，对电机整体性能产生影响。如果采用无缝焊接取代铆接或者螺栓连接的方式，不但能减轻的机身重量、缩短生产周期，而且可以获得良好的密封性能。相对于其他材料，铝合金的焊接性差，一般采用钨极氩弧焊或激光焊。

2.新能源车电机制造业应用激光焊的经济和社会效益
　　电机生产中使用激光焊接方式，提升了焊接接头的品质，增加其稳固性，很大程度上降低了因接头产生事故带来的损失，从一个角度来讲能够降低生产成本。另外，激光焊从根本上解决了传统钎焊、焊接过程中的热辐射、电磁辐射、弧光对环境的污染问题，具有良好的社会效益。
3.激光焊接的发展趋势
　　为了满足实际工业生产中对焊接精度和生产效率的要求，未来激光焊接技术将向着焊接系统小型化、集成化、智能化的方向发展。另外，随着光纤激光器的开发和应用，未来激光焊也将逐步向光纤激光焊过渡。使用光纤激光器替代YAG激光器，焊接时精度进一步提高，其能量转换率40倍与YAG激光器；同时由于光纤激光器内没有可以拆除的光学器件，因此运行维护费用极低，每年每台激光器可以节约数千美元的维护费用。
   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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