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电子束焊接在汽车行业中的应用(三)

发布日期:2026年07月23日 点击次数:94
燃料和燃烧管理



发动机的许多辅助集料也采用电子束焊接。轨喷射系统的压力传感器需要高达2000巴的深熔透焊缝。同时,由于靠近焊缝的热敏半导体表面,热输入必须最小化。满足这些矛盾要求的唯一解决方案是纵横比达到12,非常窄的焊缝。


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共轨喷射系统压力传感器。

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传感器焊缝的显微切片0.2 mm宽,2.3 mm深。不同的材料。


另外一个要求是,端面突出的零件,或者被错误安装在工件上的零件不得被焊接。这可以通过反散射电子分析这样的质量控制方式来实现。在焊接前,每个零件旋转一整圈,以便进行焊缝跟踪。使用每转20次扫描,投影到平面必须是一条直线,则表明零件装配良好。如果偏离直线度超过±10μm,则零件不能焊接,需要重新组装,从而节省昂贵的半导体。压力传感器是在负载锁定穿梭机中生产的,带有一个机架,用于20轴旋转设备的自动加载和卸载。20个零件的总循环时间为1.5分钟。


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反散射电子监测的压力传感器

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焊缝平面的投影。一个好的装配显示点在一条直线上,没有偏差。


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使用4爪龙门系统进行装卸。


最近开发的电磁阀直接喷射器(SDI)显示二氧化碳排放减少,冷启动性能改善。三个管形零件彼此居中,用两个小角度的焊缝进行电子束焊接。工件托架是8轴旋转装置,每个都带有一个喷油器。在束流冲击的尖角下,零件的撞击会导致3倍焊缝位置偏差,而这反过来又会导致束流熔深减小。为了保证从一至终的焊接质量,自动束流对准方法被提出,它可以在两个不同的垂直水平上检测准确的接头位置。工件架的装卸是手动的。为了质量控制,在120巴的压力下进行氦泄漏试验和撞击试验。


喷油器管由内部液压成型制造,与一个具有高完整性的环焊缝的管相连。


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用于焊接喷油器的生产工具。

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电磁阀直喷器。


叶轮

另一个部件是涡轮增压器的叶轮,用电子束焊接了30年,但当然也有改进,主要是材料的选择。由于叶轮倾向于在更高温度下具有更高抗疲劳性能的材料,而轴材料则倾向于更坚硬的钢,因此材料选择受到焊接准备的限制。镍基或钴基的超合金,钛和铝含量过量使用时会产生裂纹,在使用过程中可能会扩展。因此,有必要特别注意避免此类裂缝。


气门头

另一种由于材料选择而需要电子束焊接的汽车应用,是涡轮增压器的气门头。这种材料是一种高温合金,容易产生热裂纹。直径为8mm,熔深为5mm的环形焊缝不收缩。因此,必须采用非常窄的焊缝,以尽量减小应力。平均宽度为0.5 mm的焊缝要求接头处横梁的位置公差为0.05 mm。如果公差较大,则焊缝根部可能未熔合。利用电子束的扫描能力,反散射电子检测工件边缘的图像,可以实现接头处光束的精确定位,从而实现无人机焊接。由于无法对现有零件形状进行无损检测,因此必须依赖于焊接工艺的精确再现性。生产过程中使用工件托架,每个工件最多可容纳50个工件(取决于尺寸),并在负载锁定穿梭机中进行加工。整个系统每1000个部件的能耗小于25 kWh。


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涡轮增压器:叶轮由高温合金制成,轴表面硬化钢。


涡轮增压器的可调尾环是由高温合金制成的,现在它们通常用TIG或等离子焊接。在工件中装配,需要所有的部件在正确的位置,这和如今的焊接一样非常耗时。电子束焊接采用多束闪光技术,结合焊缝位置的自动监测,可大大加快生产速度。


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涡轮增压器的控制环,正面和背面有11个环形EB焊缝。


根据发动机的类型,可以沿排气管插入电子束焊接催化转化器或颗粒过滤器。催化剂表面大的钢载体有时由波纹不锈钢制成。由于金属箔彼此接触的位置不规则,因此焊接采用两轴高频扫描的光束进行。因此每个接头都是焊接的。


相反,可通过以60kHz的频率将光束精确地跳跃到60个过滤器袋的接头上,从而以相对较低的焊接速度同时产生所有60个焊缝。低速是必要的,因为金属丝网携带催化剂,在较高的速度下不会熔化和流畅流动,但会产生强烈的火花和飞溅。为了保持生产效率,同时焊接所有接头是一个有吸引力的解决方案。与TIG焊接的16分钟相比,每个零件的总时间为16秒。


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催化剂在3秒内与扫描光束焊接。

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粒子过滤器同时焊接60个滤袋,以提高生产速度。



更多应用请关注下一期分享。

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