CN104696017A - 焊接的轴和涡轮机叶轮组件 - Google Patents

焊接的轴和涡轮机叶轮组件 Download PDF

Info

Publication number
CN104696017A
CN104696017A CN201410726246.7A CN201410726246A CN104696017A CN 104696017 A CN104696017 A CN 104696017A CN 201410726246 A CN201410726246 A CN 201410726246A CN 104696017 A CN104696017 A CN 104696017A
Authority
CN
China
Prior art keywords
turbine wheel
axle
storage
parts
welded joint
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201410726246.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104696017B (zh
Inventor
M.M.蒂里昂
B.佐林格尔
N.瓦蔡勒
M.威尔逊
D.霍尔拉韦勒
D.阿曼
A.明库勒斯库
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Garrett Power Technology (Shanghai) Co.,Ltd.
Original Assignee
Honeywell International Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Honeywell International Inc filed Critical Honeywell International Inc
Publication of CN104696017A publication Critical patent/CN104696017A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104696017B publication Critical patent/CN104696017B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/02—Blade-carrying members, e.g. rotors
    • F01D5/025—Fixing blade carrying members on shafts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/02—Blade-carrying members, e.g. rotors
    • F01D5/06—Rotors for more than one axial stage, e.g. of drum or multiple disc type; Details thereof, e.g. shafts, shaft connections
    • F01D5/063—Welded rotors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D1/00—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements
    • F16D1/02—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for connecting two abutting shafts or the like
    • F16D1/027—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for connecting two abutting shafts or the like non-disconnectable, e.g. involving gluing, welding or the like
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
    • F02C6/04—Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output
    • F02C6/10—Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output supplying working fluid to a user, e.g. a chemical process, which returns working fluid to a turbine of the plant
    • F02C6/12—Turbochargers, i.e. plants for augmenting mechanical power output of internal-combustion piston engines by increase of charge pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/40—Application in turbochargers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2230/00—Manufacture
    • F05D2230/20—Manufacture essentially without removing material
    • F05D2230/23—Manufacture essentially without removing material by permanently joining parts together
    • F05D2230/232—Manufacture essentially without removing material by permanently joining parts together by welding
    • F05D2230/234—Laser welding

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Supercharger (AREA)

Abstract

本发明涉及焊接的轴和涡轮机叶轮组件，特别地涉及一种用于涡轮增压器的部件，所述部件可包括：由第一材料制成的轴，其中，所述轴包括涡轮机叶轮端和轴轴线；由第二材料制成的涡轮机叶轮，其中，所述涡轮机叶轮包括轴端和涡轮机叶轮轴线；由包括所述第一材料和所述第二材料的焊接池的至少一部分通过固化形成的焊接接头，其中，所述焊接接头将所述轴的涡轮机叶轮端和所述涡轮机叶轮的轴端连接，并且其中，所述焊接接头包括内径向边界和外径向边界；布置在所述焊接接头的内径向边界的径向内侧的贮器；以及所述焊接池的布置在所述贮器内的固化部分。还公开了设备、组件、系统、方法等的各种其它示例。

Description

焊接的轴和涡轮机叶轮组件
技术领域
本文公开的主题一般地涉及用于内燃发动机的涡轮机器，并且特别地涉及轴和涡轮机叶轮组件。
背景技术
大多数常规的涡轮增压器包括固定至涡轮机叶轮的轴，这通常被称作轴和涡轮机叶轮组件（SWA）。在涡轮增压器的组装期间，SWA的轴通常被插入穿过中心壳体的轴承孔，使得轴的自由端可以与压缩机叶轮相配。
由于压缩机叶轮、轴和涡轮机叶轮的工作环境不一样，这些部件的制造材料和制造方式也可能不一样。例如，对于柴油发动机，排气温度可能超过500℃，而对于汽油发动机，排气温度可能超过1000℃，由此对于涡轮机叶轮的制造而言，需要高温材料。而且，尽管轴可由在车床上转动的中等耐温金属或金属合金制成，但涡轮机叶轮通常使用耐高温陶瓷、金属或金属合金（例如，考虑在西弗吉尼亚州亨廷顿的Special Metals公司的商标INCONEL?下销售的奥氏体镍铬基超合金）铸造而成。
可以使用各种技术把轴连接至涡轮机叶轮。一种技术是电子束焊接，其涉及把轴和涡轮机叶轮放置在真空中，并且把电子束聚焦在将要被焊接的接头上。另一种基于能量射束的技术涉及一个或多个激光束，用以输送充足能量以将部件焊接在一起。其它技术包括例如摩擦焊接，其中，一个部件旋转并与另一个部件接触，以产生导致材料熔化的热量。一般地，以所需焊后机加工最少的方式来形成焊接是有益的。而且，以不引入过量应力的方式来形成焊接是有益的。
总之，SWA应当能够承受温度变化和离心载荷，而不经受显著的变形（例如显著的变形可能改变平衡、引入噪声、减少组件寿命等等）。如在本文的各个示例中描述的，各种部件、组件和技术可改进SWA质量和涡轮增压器性能。
附图说明
参考以下的详细描述，连同在附图中所示出的示例，可以对本文描述的各种方法、设备、组件、系统、装置等及其等同物有更加完整的理解，在附图中：
图1是涡轮增压器和内燃发动机的简图；
图2是用于涡轮增压器的轴和叶轮组件的示例的一系列视图；
图3是用于涡轮增压器的轴和叶轮组件的示例的一系列视图；
图4是用于涡轮增压器的轴和叶轮组件的示例的一系列视图；
图5是用于涡轮增压器的轴和叶轮组件的示例的截面视图的图示；
图6是用于涡轮增压器的轴和叶轮组件的示例的一系列视图；
图7是用于涡轮增压器的轴和叶轮组件的示例的一系列视图；
图8是轴和涡轮机叶轮的示例的一系列视图；
图9是轴和涡轮机叶轮的示例的一系列视图；
图10是用于通过焊接过程形成轴和叶轮组件的系统的示例的简图；
图11是用于执行无损测量的系统的示例的简图以及包括焊接接头的图像的示例；以及
图12是涡轮增压器的截面视图。
具体实施方式
涡轮增压器经常被用于增加内燃发动机的输出。参考图1，作为示例，系统100可包括内燃发动机110和涡轮增压器120。如在图1中所示，系统100可以是车辆101的一部分，其中，系统100被布置在发动机舱内，并被连接至排气管103，排气管103将排气引导至排气出口109，排气出口109例如定位于客舱105后面。在图1的示例中，可以提供处理单元107以处理排气（例如通过分子的催化转化以减少排放，等等）。
如在图1中所示，内燃发动机110包括容纳一个或多个燃烧室的发动机缸体118，一个或多个燃烧室（例如通过活塞）操作地驱动轴112，内燃发动机还包括进气端口114和排气端口116，进气端口114提供用于使空气流动至发动机缸体118的流动路径，排气端口116提供用于从发动机缸体118排气的流动路径。
涡轮增压器120可以用于从排气提取能量，并将能量提供至进气空气，该进气空气可以与燃料混合以形成燃烧气体。如在图1中所示，涡轮增压器120包括空气进口134、轴122、用于压缩机叶轮125的压缩机壳体组件124、用于涡轮机叶轮127的涡轮机壳体组件126、另一个壳体组件128以及排气出口136。壳体128可被称为中心壳体组件，因为其被布置在压缩机壳体组件124和涡轮机壳体组件126之间。轴122可以是包括了各种部件的轴组件。例如，轴122可以例如通过焊接接头被连接至涡轮机叶轮127，以形成轴和叶轮组件（SWA）。
在图1的示例中，轴122可以被布置在壳体组件128中（例如在由一个或多个孔壁限定的孔中）的轴承系统（例如，（一个或多个）轴颈轴承、（一个或多个）滚动元件轴承等等）可旋转地支撑，使得涡轮机叶轮127的旋转引起压缩机叶轮125的旋转（例如，由于被轴122可旋转地联接）。例如，中心壳体旋转组件（CHRA）可包括压缩机叶轮125、涡轮机叶轮127、轴122、壳体组件128和各种其它部件（例如，定位在压缩机叶轮125和壳体组件128之间的轴向位置处的压缩机侧板）。
在图1的示例中，可变几何组件129被示出为部分地布置在壳体组件128和壳体组件126之间。这样的可变几何组件可包括翼片或者其它部件，以改变通向涡轮机壳体组件126中的涡轮机叶轮空间的通道的几何形状。例如，可以提供可变几何压缩机组件。
在图1的示例中，废气门阀（或仅仅是废气门）135定位成邻近于涡轮机壳体组件126的排气进口。废气门阀135可以被控制以允许来自排气端口116的至少一些排气绕过涡轮机叶轮127。各种废气门、废气门部件等可以被应用于常规的固定喷嘴涡轮机、固定翼片喷嘴涡轮机、可变喷嘴涡轮机、双涡卷涡轮增压器等。
在图1的示例中，还示出了排气再循环（EGR）导管115，其可被提供（任选地具有一个或多个阀门117）以例如允许排气流动至压缩机叶轮125上游的位置。
图1还示出了用于排气流至排气涡轮机壳体组件152的示例装置150，并且示出了用于排气流至排气涡轮机壳体组件172的另一个示例装置170。在装置150中，气缸盖154在内包括通道156，以将排气从气缸引导至涡轮机壳体组件152，而在装置170中，歧管176例如提供了涡轮机壳体组件172的安装，而没有任何分开的、中间的排气管段。在示例性装置150和170中，涡轮机壳体组件152和172可被构造成与废气门、可变几何组件等一起使用。
在图1中，控制器190的示例被示出为包括一个或多个处理器192、存储器194和一个或多个接口196。这样的控制器可包括电路，例如发动机控制单元（ECU）的电路。如本文中所描述，各种方法或技术可以任选地连同控制器例如通过控制逻辑而实施。控制逻辑可依赖于一种或多种发动机操作条件（例如涡轮rpm、发动机rpm、温度、载荷、润滑剂、冷却等）。例如，传感器可通过一个或多个接口196将信息传递至控制器190。控制逻辑可依赖这样的信息，并且进而控制器190可输出控制信号以控制发动机操作。控制器190可被构造成控制润滑剂流量、温度、可变几何组件（例如可变几何压缩机或涡轮机）、废气门（例如经由致动器）、电马达、或者与发动机相关联的一个或多个其它部件、（一个或多个）涡轮增压器等。例如，涡轮增压器120可包括例如可联接至控制器190的一个或多个接口196的一个或多个致动器和/或一个或多个传感器198。例如，废气门135可由控制器控制，所述控制器包括响应于电信号、压力信号等的致动器。例如，用于废气门的致动器可以例如是不需要电力就可以工作的机械致动器（例如考虑被构造成响应于经由导管提供的压力信号的机械致动器）。
图2示出了包括轴220和涡轮机叶轮270的轴和叶轮组件（SWA）200的示例。在图2的示例中，轴220包括涡轮机端222和压缩机端224，在这两个相对的端部之间具有各种特征。例如，轴220包括轴颈表面223-1和223-2，其可以由一个或多个直径以及一个或多个轴向长度来规定。轴220可包括布置在轴颈表面223-1和223-2之间的颈部226。如在图2的示例中所示出，轴220包括在轴颈表面223-2的边缘处的肩部，该肩部跃变至轴220的直径较小的压缩机部分228。例如，压缩机部分228可用于带有通孔的压缩机叶轮或者用于带有不完全孔（partial bore）的压缩机叶轮，其有时被称作无孔压缩机叶轮。作为另一个例子，轴可包括用于接收压缩机叶轮延伸部的凹部（例如，用于接收螺纹延伸部的螺纹凹部等）。
在图2的示例中，轴220包括至少一个环形沟槽225-1和225-2、肩部227以及轴向面229。例如，至少一个环形沟槽225-1和225-2可被构造成接收一个或多个密封元件，例如一个或多个活塞环。在工作期间，密封元件可用于从涡轮机组件空间密封中心壳体空间，例如以减少在这些空间之间的排气、润滑剂等的转移。
在图2的示例中，涡轮机叶轮270包括轴端272和自由端274，叶片275布置在它们之间，从轮毂径向向外延伸并且与所谓的背板277成为一体，所述背板277沿着曲线轮毂表面273至轴端272渐缩。
例如，涡轮机叶轮的特征可能部分地在于涡轮机叶轮的进口导流器部分和涡轮机叶轮的出口导流器部分之间的关系，其中，进口导流器部分被构造为用于排气的进口（例如叶片的前缘），并且出口导流器部分被构造为用于排气的出口（例如叶片的后缘）。在图2的示例中，涡轮机叶轮270的进口导流器部分包括叶片275的前缘，其主要在轴向方向上延伸，并且被布置在近似等于涡轮机叶轮270的最大直径的直径处，而涡轮机叶轮270的出口导流器部分包括叶片275的后缘，其主要在径向方向上延伸，其最大直径小于涡轮机叶轮270的最大直径。在工作期间，在涡轮机叶轮270被连接至轴220以形成作为涡轮增压器一部分的SWA 200的情况下，排气从涡轮机叶轮270的进口导流器部分流动至涡轮机叶轮270的出口导流器部分（例如，以朝向图2中的右侧驱动涡轮机叶轮270）。
在图2的示例中，焊接接头250被示为大体环形的接头，其例如在轴220的涡轮机叶轮端222和涡轮机叶轮270的轴端272处连接轴220和涡轮机叶轮270。
图2示出了轴220的涡轮机叶轮端222的平面图以及涡轮机叶轮270的轴端272的平面图，以及关于轴220的轴线和涡轮机叶轮270的轴线限定的径向尺寸，所述轴线可大体上对准。
在图2的示例中，涡轮机叶轮270的轴端272包括腔体壁281（例如在深度Δzwc处）、在内径向尺寸rw1处的边缘282、环形面283以及在外径向尺寸rw2处的边缘288。例如，环形面283可以是平的并且位于一平面中，其中，涡轮机叶轮270的轴线垂直于该平面。
在图2的示例中，轴220的涡轮机叶轮端222包括腔体壁241（例如在深度Δzsc处）、在内径向尺寸rs1处的边缘242、环形面243、在中间径向尺寸rs2处的边缘244、具有径向宽度Δrr和轴向深度Δzr的贮器245、在中间径向尺寸rs3处的边缘246、环形面247以及在外径向尺寸rs4处的边缘248。例如，环形面243可以是平的并且位于一平面中，其中，轴220的轴线垂直于该平面。例如，环形面247可以是平的并且位于一平面中，其中，轴220的轴线垂直于该平面。
如在图2的示例中所示，涡轮机叶轮270的环形面283通过焊接接头250被连接至轴220的环形面247。例如，在焊接过程期间，熔化的材料可流动至贮器245。在这样的示例中，贮器245可至少部分地填充熔化的材料。例如，这样的材料可以是轴220的材料和/或涡轮机叶轮270的材料。例如，焊接过程可包括激光焊接。
在图2的示例中，边缘246可以是贮器245的边缘，并且例如至少部分地基于焊接过程、期望的焊接完整性（例如，关于性能条件、工作条件等）等而定位于距边缘248合适的径向距离。例如，贮器245可具有例如由其径向和轴向尺寸以及形状限定的体积。例如，在图2中，贮器245被描述为具有滚圆的轮廓。特别地，贮器所具有的轮廓可以用于使熔化的材料流动至贮器中的特定位置，该位置可例如远离贮器的边缘（例如外边缘，如贮器245的边缘246）。
在图2的示例中，径向尺寸rs1和rw1可以是近似相等，并且/或者径向rs4和rw2可以是近似相等。如图2中的剖面图中所示，其中，这样的尺寸近似相等，其中，轴线对准，边缘同样可以对准。
例如，工具可以使轴和涡轮机叶轮关于其各自的轴线对准，然后，可以提供焊接机用于发射能量以焊接轴和涡轮机叶轮以形成轴和叶轮组件（SWA）。在这样的示例中，由焊接机提供的能量可导致轴的材料和涡轮机叶轮的材料熔化（例如，改变物相）并流动（例如，任选地取决于由对准工具给予的力和/或位置，等等）。在沉积了来自焊接机的能量之后，熔化的材料可冷却并固化，以形成焊接接头。在这样的示例中，熔化的材料可能已经流动至贮器，在那里，当冷却和固化时，该贮器可能现在容纳了一些材料。例如，贮器可保持是空的，可变成部分填充，或者可变成完全填满。例如，在焊接熔化极少量材料的情况下，这样的材料可保持在两个面之间，而不流动至贮器；然而，如果更多材料被熔化，则这样的材料可流动至贮器。
例如，贮器可以设置有中间贮器边缘，用于俘获源自于形成轴和涡轮机叶轮之间的焊接接头的焊接过程的熔化材料。例如，贮器可被布置在腔体和轴或者涡轮机叶轮的外边缘之间。例如，贮器可包括最大深度，该最大深度定位成更靠近一个贮器边缘而非另一个贮器边缘。例如，贮器可包括促进熔化材料从贮器边缘流向贮器最深点的轮廓。例如，最大深度可定位成更靠近贮器的外径向边缘而非内径向边缘。例如，贮器可包括轮廓，使得在填充时，贮器的横截面积并且由此贮器的体积在从最大轴向深度至贮器边缘的方向上增加。
例如，贮器可被密封例如以截留在焊接过程期间可能流到贮器中的材料。例如，在环形面243和247（关于轴向位置）大体平坦的情况下，以及在环形面283大体平直的情况下，在焊接和形成焊接接头的时候，材料可能被截留在贮器245中（例如不能朝向（例如轴220、涡轮机叶轮270等等）的腔体移动）。在图2的示例中，涡轮机叶轮270和轴220被示出为包括中心腔体，该中心腔体例如沿着涡轮机叶轮270和轴220的各自纵向轴线布置。可流动至这样中心腔体的材料例如由于热、力（例如，在高rpm时）等而可能具有被移位的风险。例如，如果移位的话，这样的材料可运动并且可能影响SWA的平衡和涡轮增压器的性能。如所提到的，贮器可用于容纳材料，这可帮助避免材料进入中心腔体（例如，或多个中心腔体）。
图3示出了包括轴320和涡轮机叶轮370的轴和叶轮组件（SWA）300的示例。在图3的示例中，轴320包括涡轮机端322和压缩机端324，在这两个相对端之间具有各种特征。例如，轴320包括轴颈表面323-1和323-2，其可以由一个或多个直径以及一个或多个轴向长度而指定。轴320可包括布置在轴颈表面323-1和323-2之间的颈部326。如在图3的示例中所示出，轴320包括在轴颈表面323-2的边缘处的肩部，该肩部跃变至轴320的直径较小的压缩机部分328。例如，压缩机部分328可用于带有通孔的压缩机叶轮或者用于带有不完全孔的压缩机叶轮，其有时被称作无孔压缩机叶轮。作为另一个例子，轴可包括用于接收压缩机叶轮延伸部的凹部（例如，用于接收螺纹延伸部的螺纹凹部等）。
在图3的示例中，轴320包括至少一个环形沟槽325-1和325-2、肩部327和轴向面329。例如，至少一个环形沟槽325-1和325-2可被构造成接收一个或多个密封元件，例如一个或多个活塞环。在工作期间，密封元件可用于从涡轮机组件空间密封中心壳体空间，例如，以减少在这些空间之间的排气、润滑剂等的转移。
在图3的示例中，涡轮机叶轮370包括轴端372和自由端374，叶片375布置在它们之间，从轮毂沿径向向外延伸，并且与所谓的背板377成为一体，所述背板277沿着曲线轮毂表面373至轴端372渐缩。
例如，涡轮机叶轮的特征可能部分地在于涡轮机叶轮的进口导流器部分和涡轮机叶轮的出口导流器部分之间的关系，其中，进口导流器部分被构造为用于排气的进口（例如叶片的前缘），并且其中，出口导流器部分被构造为用于排气的出口（例如叶片的后缘）。在图3的示例中，涡轮机叶轮370的进口导流器部分包括叶片375的前缘，其主要在轴向方向上延伸，并且被构造为直径近似等于涡轮机叶轮370的最大直径，而涡轮机叶轮370的出口导流器部分包括叶片375的后缘，其主要在径向方向上延伸，其最大直径小于涡轮机叶轮370的最大直径。在工作期间，在涡轮机叶轮370被连接至轴320以形成作为涡轮增压器一部分的SWA 300的情况下，排气从涡轮机叶轮370的进口导流器部分流动至涡轮机叶轮370的出口导流器部分（例如，以朝向图3中的右侧驱动涡轮机叶轮270）。
在图3的示例中，焊接接头350被示出为大体环形的接头，其例如在轴320的涡轮机叶轮端322和涡轮机叶轮370的轴端372处连接轴320和涡轮机叶轮370。
图3示出了轴320的涡轮机叶轮端322的平面图，以及涡轮机叶轮370的轴端372的平面图，以及关于轴320的轴线和涡轮机叶轮370的轴线限定的径向尺寸，所述轴线可大体上对准。
在图3的示例中，涡轮机叶轮370的轴端372包括腔体壁381（例如在深度Δzwc处）、在内径向尺寸rw1处的边缘382、环形面383以及在外径向尺寸rw2处的边缘388。例如，环形面383可以是平的并且位于一平面中，其中，涡轮机叶轮370的轴线垂直于该平面。
在图3的示例中，轴320的涡轮机叶轮端322包括腔体壁341（例如在深度Δzsc处）、在内径向尺寸rs1处的边缘342、环形面343、在中间径向尺寸rs2处的边缘344、具有径向宽度Δrr和轴向深度Δzr的贮器345、在中间径向尺寸rs3处的边缘346、环形面347以及在外径向尺寸rs4处的边缘348。例如，环形面343可以是平的并且位于一平面中，其中，轴320的轴线垂直于该平面。例如，环形面347可以是平的并且位于一平面中，其中，轴320的轴线垂直于该平面。
如在图3的示例中所示，涡轮机叶轮370的环形面383通过焊接接头350被连接至轴320的环形面347。例如，在焊接过程期间，熔化的材料可流动至贮器345。在这样的示例中，贮器345可至少部分地填充熔化的材料。例如，这样的材料可以是轴320的材料和/或涡轮机叶轮370的材料。例如，焊接过程可包括激光焊接。
在图3的示例中，边缘346可以是贮器345的边缘，并且例如至少部分地基于焊接过程、期望的焊接完整性（例如，关于性能条件、工作条件等）等而定位于距边缘348合适的径向距离。例如，贮器345可具有例如由其径向和轴向尺寸以及形状限定的体积。例如，在图3中，贮器345被示为具有滚圆的轮廓。特别地，贮器所具有的轮廓可以用于使熔化的材料流动至贮器中的特定位置，该位置可例如远离贮器的边缘（例如外边缘，如贮器345的边缘346）。
在图3的示例中，径向尺寸rs1和rw1可以是近似相等，并且/或者径向rs4和rw2可以是近似相等。如图3中的剖面图中所示，其中，这样的尺寸近似相等，其中，轴线对准，边缘同样可以对准。
例如，工具可以使轴和涡轮机叶轮关于其各自的轴线对准，然后，可以提供焊接机用于发射能量以焊接轴和涡轮机叶轮以形成轴和叶轮组件（SWA）。在这样的示例中，由焊接机提供的能量可导致轴的材料和涡轮机叶轮的材料熔化（例如，改变物相）并流动（例如，任选地取决于由对准工具给予的力和/或位置，等等）。在沉积了来自焊接机的能量之后，熔化的材料可冷却并固化，以形成焊接接头。在这样的示例中，熔化的材料可能已经流动至贮器，在那里，当冷却和固化时，该贮器可能现在容纳了一些材料。例如，贮器可保持是空的，可变成部分填充，或者可变成完全填满。例如，在焊接熔化极少量材料的情况下，这样的材料可保持在两个面之间，而不流动至贮器；然而，如果更多材料被熔化，则这样的材料可流动至贮器。
例如，贮器可以设置有中间贮器边缘，用于俘获源自于形成轴和涡轮机叶轮之间的焊接接头的焊接过程的熔化材料。例如，贮器可被布置在腔体和轴或者涡轮机叶轮的外边缘之间。例如，贮器可包括最大深度，该最大深度定位成更靠近一个贮器边缘而非另一个贮器边缘。例如，贮器可包括促进熔化材料从贮器边缘流向贮器最深点的轮廓。例如，最大深度可定位成更靠近贮器的外径向边缘而非内径向边缘。例如，贮器可包括轮廓，使得在填充时，贮器的横截面积并且由此贮器的体积在从最大轴向深度至贮器边缘的方向上增加。
例如，贮器可被密封例如以截留在焊接过程期间可能流到贮器中的材料。例如，在环形面343和347（关于轴向位置）大体平坦的情况下，以及在环形面383大体平直的情况下，在焊接和形成焊接接头的时候，材料可能被截留在贮器345中（例如不能朝向（例如轴320、涡轮机叶轮370等）的腔体移动）。在图3的示例中，涡轮机叶轮370和轴320被示出为包括中心腔体，该中心腔体例如沿着涡轮机叶轮370和轴320的各自纵向轴线布置。
在图3的示例中，环形面343的轴向位置小于环形面347的轴向位置，例如达到间隔量Δzg。在这样的示例中，在熔化的材料填充或者相反横越贮器345的情况下，这样的材料可流到布置在涡轮机叶轮370的环形面383和轴320的环形面343之间的间隔中。例如，这样的间隔可被认为是贮器溢出体积。例如，贮器溢出体积可帮助避免材料流动和移动至中心腔体，在那里，这样的材料例如由于热、力（例如，在高rpm时）等可具有被移位的风险。例如，如果移位的话，这样的材料可运动并且可能影响SWA的平衡和涡轮增压器的性能。如提到的，贮器可用于容纳材料，这可帮助避免材料进入中心腔体（例如，或多个中心腔体）。
例如，在环形面343的轴向位置小于环形面347的轴向位置例如达到间隔量Δzg的情况下，材料在加热期间的膨胀、材料在冷却期间的收缩等可以以如下的方式发生，其中，所述间隔提供了间隙，这可避免轴320和涡轮机叶轮370在从焊接接头区域移开的区域处的接触。在这样的示例中，形成在径向向内延伸一段距离（例如，或者多段距离）的周界处的焊接接头可例如决定轴和涡轮机叶轮是如何连接的，而在位于从焊接接头的径向向内延伸区域径向向内位置的表面之间没有干扰。这样的方法可使得轴和涡轮机叶轮的各自轴线的对准更加容易，这进而在制造期间可以改进生产量（例如更少的被拒绝的SWA、更少的配平矫正的需要等）。
图4示出了包括轴420和涡轮机叶轮470的轴和叶轮组件（SWA）400的示例。在图4的示例中，轴420包括涡轮机端422和压缩机端424，在这两个相对端之间具有各种特征。例如，轴420包括轴颈表面423-1和423-2，其可以由一个或多个直径以及一个或多个轴向长度而指定。轴420可包括布置在轴颈表面423-1和423-2之间的颈部426。如在图4的示例中所示出，轴420包括在轴颈表面423-2的边缘处的肩部，该肩部跃变至轴420的直径较小的压缩机部分428。例如，压缩机部分428可用于带有通孔的压缩机叶轮或者用于带有不完全孔的压缩机叶轮，其有时被称作无孔压缩机叶轮。作为另一个例子，轴可包括用于接收压缩机叶轮延伸部的凹部（例如，用于接收螺纹延伸部的螺纹凹部等）。
在图4的示例中，轴420包括至少一个环形沟槽425-1和425-2、肩部427和轴向面429。例如，至少一个环形沟槽425-1和425-2可被构造成接收一个或多个密封元件，例如一个或多个活塞环。在工作期间，密封元件可用于从涡轮机组件空间密封中心壳体空间，例如，以减少在这些空间之间的排气、润滑剂等的转移。
在图4的示例中，涡轮机叶轮470包括轴端472和自由端474，叶片475布置在它们之间，从轮毂沿径向向外延伸，并且与所谓的背板477成为一体，所述背板277沿着曲线轮毂表面473至轴端472渐缩。
例如，涡轮机叶轮的特征可能部分地在于涡轮机叶轮的进口导流器部分和涡轮机叶轮的出口导流器部分之间的关系，其中，进口导流器部分被构造为用于排气的进口（例如叶片的前缘），并且其中，出口导流器部分被构造为用于排气的出口（例如叶片的后缘）。在图4的示例中，涡轮机叶轮470的进口导流器部分包括叶片475的前缘，其主要在轴向方向上延伸，并且被构造为直径近似等于涡轮机叶轮470的最大直径，而涡轮机叶轮470的出口导流器部分包括叶片475的后缘，其主要在径向方向上延伸，其最大直径小于涡轮机叶轮470的最大直径。在工作期间，在涡轮机叶轮470被连接至轴420以形成作为涡轮增压器一部分的SWA 400的情况下，排气从涡轮机叶轮470的进口导流器部分流动至涡轮机叶轮470的出口导流器部分（例如，以朝向图4中的右侧驱动涡轮机叶轮270）。
在图4的示例中，焊接接头450被示出为大体环形的接头，其例如在轴420的涡轮机叶轮端422和涡轮机叶轮470的轴端472处连接轴420和涡轮机叶轮470。
图4示出了轴420的涡轮机叶轮端422的平面图，以及涡轮机叶轮470的轴端472的平面图，以及关于轴420的轴线和涡轮机叶轮470的轴线限定的径向尺寸，所述轴线可大体上对准。
在图4的示例中，涡轮机叶轮470的轴端472包括腔体壁481（例如在深度Δzwc处）、在内径向尺寸rw1处的边缘482、环形面483以及在外径向尺寸rw2处的边缘488。例如，环形面483可以是平的并且位于一平面中，其中，涡轮机叶轮470的轴线垂直于该平面。
在图4的示例中，轴420的涡轮机叶轮端422包括腔体壁441（例如在深度Δzsc处）、在内径向尺寸rs1处的边缘442、具有径向宽度Δrr和轴向深度Δzr的侧开口贮器445、在中间径向尺寸rs2处的边缘446、环形面447以及在外径向尺寸rs3处的边缘448。例如，环形面447可以是平的并且位于一平面中，其中，轴420的轴线垂直于该平面。
如在图4的示例中所示，涡轮机叶轮470的环形面483通过焊接接头450被连接至轴420的环形面447。例如，在焊接过程期间，熔化的材料可流动至贮器445。在这样的示例中，贮器445可至少部分地填充熔化的材料。例如，这样的材料可以是轴420的材料和/或涡轮机叶轮470的材料。例如，焊接过程可包括激光焊接。
在图4的示例中，边缘446可以是贮器445的边缘，并且例如至少部分地基于焊接过程、期望的焊接完整性（例如，关于性能条件、工作条件等）等而定位于距边缘448合适的径向距离。例如，贮器445可具有例如由其径向和轴向尺寸以及形状限定的体积。例如，在图4中，贮器445被示为具有矩形的轮廓。例如，贮器所具有的轮廓可以用于使熔化的材料流动至贮器中的特定位置，该位置可例如远离贮器的边缘（例如外边缘，如贮器445的边缘446）。
在图4的示例中，径向尺寸rs1和rw1可以是近似相等，并且/或者径向rs3和rw2可以是近似相等。如图4中的剖面图中所示，其中，这样的尺寸近似相等，其中，轴线对准，边缘同样可以对准。
例如，工具可以使轴和涡轮机叶轮关于其各自的轴线对准，然后，可以提供焊接机用于发射能量以焊接轴和涡轮机叶轮以形成轴和叶轮组件（SWA）。在这样的示例中，由焊接机提供的能量可导致轴的材料和涡轮机叶轮的材料熔化（例如，改变物相）并流动（例如，任选地取决于由对准工具给予的力和/或位置，等等）。在沉积了来自焊接机的能量之后，熔化的材料可冷却并固化，以形成焊接接头。在这样的示例中，熔化的材料可能已经流动至贮器，在那里，当冷却和固化时，该贮器可能现在容纳了一些材料。例如，贮器可保持是空的，可变成部分填充，或者可变成完全填满。例如，在焊接熔化极少量材料的情况下，这样的材料可保持在两个面之间，而不流动至贮器；然而，如果更多材料被熔化，则这样的材料可流动至贮器。
例如，贮器可以设置有中间贮器边缘，用于接收源自于形成轴和涡轮机叶轮之间的焊接接头的焊接过程的熔化材料。例如，贮器可被布置在腔体和轴或者涡轮机叶轮的外边缘之间。例如，贮器可包括最大深度，该最大深度定位成更靠近一个贮器边缘而非另一个贮器边缘。例如，贮器可包括促进熔化材料从贮器边缘流向贮器最深点的轮廓。例如，最大深度可定位成更靠近贮器的外径向边缘而非内径向边缘。例如，贮器可包括轮廓，使得在填充时，贮器的横截面积并且由此贮器的体积在从最大轴向深度至贮器边缘的方向上增加。
例如，贮器可能在一端处密封，并在另一端（例如内端）处开口，该另一端可能任选地邻近腔体。在图4的示例中，涡轮机叶轮470和轴420被示出为包括中心腔体，该中心腔体例如沿着涡轮机叶轮470和轴420的各自纵向轴线布置。
在图4的示例中，贮器445的底部的轴向位置小于环形面447的轴向位置，例如达到贮器深度量Δzr。在这样的示例中，在熔化的材料填充或者相反横越贮器445的情况下，这样的材料可流到腔体（例如，或者多个腔体）中。
例如，形成在径向向内延伸一段距离（例如，或者多段距离）的周界处的焊接接头可例如决定轴和涡轮机叶轮是如何连接的，而在位于从焊接接头的径向向内延伸区域径向向内位置的表面之间没有干扰（例如与贮器445和环形面483的相对部分相关）。这样的方法可使得轴和涡轮机叶轮的各自轴线的对准更加容易，这进而在制造期间可以改进生产量（例如更少的被拒绝的SWA、更少的配平矫正的需要等）。
图5示出了轴和叶轮组件500的横截面视图的示例的大致图示，该轴和叶轮组件500包括由焊接接头550连接的轴部分520和涡轮机叶轮部分570。如在图5的示例中所示，焊接接头550在外区域可具有约1 mm的轴向尺寸，并且可具有约1.4 mm的径向尺寸。在这样的示例中，焊接接头的体积可以被估计。例如，轴部分520可包括图4的轴420的特征，而涡轮机叶轮部分570可包括图4的涡轮机叶轮470的特征。例如，轴部分520可包括图4的贮器425，其被示出为在其外径向区域部分地填充有材料，而在其内径向区域是未填充的。
图5的大致图示是基于SWA的照片，该SWA被截开以展示经受材料应力的区域或与焊接接头550相关联的焊接区。应力可在轴向高度和径向长度上延伸。在三维中，受力材料区域或者焊接区域占据了一体积。该体积和其对应的表面可受到温度变化和离心力的影响。这样的力可使轴520和涡轮机叶轮560之间的位置关系变形，进而改变SWA 500的平衡。
例如，贮器可在焊接过程期间接收熔化的材料，这进而可帮助减轻某些应力，并且例如减少与焊接接头相关联的受力区域的体积。在这样的示例中，贮器可以是环形贮器，任选地具有开口侧（例如，可开口至腔体的一侧，该腔体具有大于贮器的体积）。例如，贮器可由轴端中的特征形成，由涡轮机叶轮端中的特征形成，或者由轴端中的特征以及涡轮机叶轮端中的特征形成。
例如，具有贮器的SWA可比不具有贮器的SWA更易于保持平衡。为了阐述这样的差异，例如可以相比于常规SWA，对各种示例SWA执行关于静不平衡的气体滞留试验（gas stand trial）。如本文中所描述，不平衡性的减少改进了SWA质量，这能够改进性能，延长部件和涡轮增压器的寿命，并减少工作噪声。特定地，通过减少SWA中的热和机械应力（例如，由于温度变化和离心载荷），服务期间的不平衡演化可以被减少，这进而可以减少各种涡轮增压器噪声问题的发生。
关于焊接过程的示例，一种焊接过程可包括电子束焊接、激光焊接或者其它焊接技术中的一种或多种。在SWA形成期间导致材料（例如金属、合金等）熔化并流动的焊接过程可从所存在的贮器受益。
例如，一种用于涡轮增压器的部件可包括：由第一材料制成的轴，其中，所述轴包括涡轮机叶轮端和轴轴线；由第二材料制成的涡轮机叶轮，其中，所述涡轮机叶轮包括轴端和涡轮机叶轮轴线；由包括所述第一材料和所述第二材料的焊接池的至少一部分通过固化形成的焊接接头，其中，所述焊接接头将所述轴的涡轮机叶轮端和所述涡轮机叶轮的轴端连接，并且其中，所述焊接接头包括内径向边界和外径向边界；布置在所述焊接接头的所述内径向边界的径向内侧的贮器；以及所述焊接池的布置在所述贮器内的固化部分。在这样的示例中，贮器可被称作焊接池溢出贮器。
图6示出了包括轴620和涡轮机叶轮670的轴和叶轮组件（SWA）600的一部分的示例。轴620包括涡轮机叶轮端622、环形沟槽625-1和625-2、肩部627和629以及贮器645。贮器645具有带有内边缘和外边缘的环形形状，其中，贮器645在其内边缘处开口至腔体。贮器645包括轴向深度Δzr。贮器645的体积可基于其内边缘的半径或直径、其外边缘的半径或直径以及其轴向深度而确定。
图6示出了贮器轮廓601和603的附加示例。示例轮廓601例如包括半泪珠形状，其中，轮廓601的最大深度更靠近贮器的外边缘而非贮器的内边缘。如所示出的，轮廓可以是平滑的，例如是曲线的。例如，贮器可包括梨状轮廓（例如，x=a*(1+sin t)；y=b*cos t(1+sin t)，t在0度至180度内），例如是半梨状轮廓。例如，贮器可包括梨形轮廓（例如，b2*y2=x3*(a–x)），例如是半梨形轮廓。至于泪珠轮廓，考虑参数方程x=cos t；y=sin t*sinm(0.5*t)，其中，m可以在从约0至约7的范围内。例如，贮器可包括哑铃形曲线的一部分的轮廓（例如a4*y2=x4*(a2–x2)）。如在图6中所示，贮器轮廓603包括线和由两条线相交形成的角。贮器轮廓603包括在最大深度处的水平底部部分，该底部部分经由具有斜度的直线延伸至内边缘。例如，贮器轮廓可包括直线和曲线。
图7示出了包括轴720和涡轮机叶轮770的轴和叶轮组件（SWA）700的一部分的示例。轴720包括涡轮机叶轮端722、侧壁725（例如布置在半径处）、肩部727和729以及贮器745。贮器745具有带有内边缘和外边缘的环形形状，其中，贮器745在其内边缘处开口至腔体。贮器645包括轴向深度Δzr。贮器745的体积可基于其内边缘的半径或直径、其外边缘的半径或直径以及其轴向深度而确定。
图7示出了贮器轮廓701和703的附加示例。示例轮廓701例如包括半泪珠形状，其中，轮廓701的最大深度更靠近贮器的外边缘而非贮器的内边缘。如所示出的，轮廓可以是平滑的，例如是曲线的。例如，贮器可包括梨状轮廓（例如，x=a*(1+sin t)；y=b*cos t(1+sin t)，t在0度至180度内），例如是半梨状轮廓。例如，贮器可包括梨形轮廓（例如，b2*y2=x3*(a–x)），例如是半梨形轮廓。至于泪珠轮廓，考虑参数方程x=cos t；y=sin t*sinm(0.5*t)，其中，m可以在从约0至约7的范围内。例如，贮器可包括哑铃形曲线的一部分的轮廓（例如a4*y2=x4*(a2–x2)）。如在图7中所示，贮器轮廓703包括线和由两条线相交形成的角。贮器轮廓703包括在最大深度处的水平底部部分，该底部部分经由具有斜度的直线延伸至内边缘。例如，贮器轮廓可包括直线和曲线。
图8示出了用于轴820和涡轮机叶轮870的示例布置801和803。在这些示例中，对于一些特征，各个尺寸被作为示例示出，这些特征可以至少部分地限定贮器。例如，贮器的轴向尺寸和轴向深度可以在从约50微米至约500微米的范围内，而贮器的径向尺寸可以是约1000微米（例如，约1 mm）或更大（例如，可径向向内延伸至中心腔体等）。例如，轴和/或涡轮机叶轮可包括钢、镍或者当遭受能量射束会熔化的其它材料。例如，在轴和叶轮组件（SWA）的制造期间，来自一个或多个射束的能量可被引导至轴的涡轮机叶轮端和涡轮机叶轮的轴端之间的接头，使得来自轴和涡轮机叶轮的至少一者的材料熔化。在熔化的材料径向向内流动的情况下，贮器可容纳熔化的材料的至少一部分。在这样的示例中，贮器可帮助减轻应力并且可帮助形成具有合适完整性和平衡或者平衡性的SWA。
图9示出了用于轴920和涡轮机叶轮970的示例布置901和903。在这些示例中，对于一些特征，各个尺寸被作为示例示出，这些特征可以至少部分地限定贮器。例如，贮器的轴向尺寸和轴向深度可以在从约100微米至约500微米的范围内，而贮器的径向尺寸可以高达约1500微米（例如，约1.5 mm）。而且，贮器的外边缘可被布置在距离腔体（例如，轴的中心腔体和/或涡轮机叶轮的中心腔体）的边缘至少约1 mm处。例如，轴和/或涡轮机叶轮可包括钢、镍或者当遭受能量射束会熔化的其它材料。例如，在轴和叶轮组件（SWA）的制造期间，来自一个或多个射束的能量可被引导至轴的涡轮机叶轮端和涡轮机叶轮的轴端之间的接头，使得来自轴和涡轮机叶轮的至少一者的材料熔化。在熔化的材料径向向内流动的情况下，贮器可容纳熔化的材料的至少一部分。在这样的示例中，贮器可帮助减轻应力并且可帮助形成具有合适完整性和平衡或者平衡性的SWA。
例如，填充材料可在焊接之前被布置在轴和涡轮机叶轮之间。例如，填充材料可包括诸如镍的金属。例如，填充材料可以是镍基或者富含镍的填充材料。例如、填充材料可以包括Ag、Cr、Si、B、Ni、Pd、Ti和Fe的一种或多种。例如，填充材料可包括按重量计算百分比最大的镍（Ni）（例如，按重量计算，考虑包括超过约％40的Ni的填充材料）。例如，当遭受焊接射束时，填充材料可（例如至少部分地）表现为钎焊材料。例如，在存在填充材料的焊接期间发生的现象可包括钎焊现象。例如，在一个或多个组分在材料中扩散和/或关于另一种材料扩散的情况下，现象可以例如是扩散。例如，例如在一种或多种材料可再结晶的情况下，或者例如在具有与初始材料中的一种或多种不同的组分（例如，或者一种或多种物相，等等）的材料结晶的情况下，过程可包括结晶。例如，填充材料可在轴和涡轮机叶轮之间提供焊接接头，该焊接接头例如对于预期目的（例如，涡轮增压器规范、发动机规范、车辆规范等）具有可接受的应力。例如，焊接接头可以是至少部分被焊接的接头。
例如，焊接过程可包括形成焊接池，该焊接池包括涡轮机叶轮的材料和填充材料。例如，焊接过程可包括形成焊接池，除了一种或多种其它材料以外，该焊接池例如还包括轴的材料。例如，焊接过程可传递能量，该能量在接头处将材料温度提升到高于材料中的至少一者的熔化温度。例如，这样的温度可以超过约450℃。例如，这样的温度可以超过约900℃。例如，目标温度可取决于轴的材料、涡轮机叶轮的材料和填充材料的材料中的一种或多种。
例如，填充材料可以是一种或多种形式。例如，填充材料可设置为固体或者例如为糊状物。例如，填充材料可设置为环（例如，由填充材料制成或包括填充材料的环形零件）。例如，填充材料可（例如至少部分地）布置在贮器中。例如，填充材料可布置在轴和涡轮机叶轮之间的界面处。例如，在焊接过程期间，轴和涡轮机叶轮的轴向位置可以改变。例如，例如在布置于轴和涡轮机叶轮之间的填充材料熔化的情况下，以及/或者在轴的材料熔化的情况下，以及/或者在涡轮机叶轮的材料熔化的情况下，轴和涡轮机叶轮可变得更加靠近。例如，轴和涡轮机叶轮的总体轴向长度可在焊接过程期间改变（例如因为一些材料可流动至贮器等）。
例如，填充材料可协助焊接池的形成。例如，填充材料可在焊接过程期间提供特定的焊接池特性（例如焊接池的体积、焊接池的分布、焊接池的流量等）。例如，一种方法可包括在轴和涡轮机叶轮之间布置填充材料，以及将轴焊接至涡轮机叶轮。例如，填充材料可提供期望的接头轮廓（例如，如通过无损测量所可见的，等等）。例如，焊接射束可被引导朝向轴侧或者朝向涡轮机叶轮侧。例如，一种焊接过程可引导焊接射束朝向由轴和涡轮机叶轮形成的接头的涡轮机叶轮侧（例如，以在接头的轴向上方冲击涡轮机叶轮的材料）。在这样的示例中，填充材料可在焊接之后提供轴和叶轮组件（SWA）的接头的期望轮廓。
图10示出了包括工具1092和焊接机1094的系统1000的示例。例如，工具1092可被构造成旋转轴1020和涡轮机叶轮1070，并且任选地控制来自可能是射束焊接机（例如电子束焊接机、激光束焊接机等）的焊接机1094的能量发射。例如，可以提供多个焊接机。例如，系统1000可提供连接轴1020和涡轮机叶轮1070的焊接接头（例如参见图5的焊接接头550）。例如，轴1020和/或涡轮机叶轮1070可包括限定贮器的特征，该贮器能够接收熔化的材料，该材料至少部分地被焊接机1094发射的能量熔化。例如，系统1000可以在例如气氛被控制的环境中执行操作。例如，气氛受控的环境可包括惰性气体环境、真空环境或者其它类型的环境。例如，环境可被控制以避免焊接机和环境中的成分之间的相互影响（例如，考虑射束和水分、射束和氧气之间的相互影响等）。
例如，激光束焊接可使用额定功率为数百瓦量级的激光器单元。例如，激光束焊接可被实施为具有期望的功率密度。例如，激光束焊接可使用约1 MW/cm2量级的功率密度（例如取决于额定功率、光束大小等）。例如，激光束焊接可利用光斑尺寸来操作，例如，考虑在从约0.2 mm至约10 mm（例如考虑作为最长的光斑尺寸）范围内的光斑尺寸。例如，激光束的焦点可例如定位在从（例如轴、涡轮机叶轮、填充材料等的）外表面稍微向内的地方。例如，激光焊接过程可实施（例如一个或多个）连续的和/或脉冲的激光束。
图11示出了用于无损测量的系统1100的示例。例如，系统1100可包括用于执行X线断层摄影术的设备。例如，可使用系统1100来测量SWA的一个或多个方面。例如，SWA的焊接接头的层析图像的一部分被示出。例如，用于接收来自焊接过程溢出的熔化物的贮器可以在焊接过程期间（此时，能量被传递以熔化材料）和/或在焊接过程之后（此时，熔化的材料固化）帮助减少应力。
例如，一种方法可关于功能块被描述。例如，一种方法可从提供块开始，该提供块用于提供具有贮器的轴和/或涡轮机叶轮。这样的方法可包括位置块，用于定位轴和涡轮机叶轮（例如，用于对准）。这样的方法可包括焊接块，用于将轴和叶轮焊接以形成轴和涡轮机叶轮组件，其中，贮器接收至少一些熔化的材料（例如，由于焊接而熔化）。一种方法可包括位置块，用于关于沟槽定位一个或多个密封部件（例如，将活塞环至少部分地定位在沟槽中）。作为涡轮增压器组装过程或者任选地配平过程的一部分，一种方法可包括插入块，用于将具有一个或多个密封部件的轴和涡轮机叶轮组件插入壳体的孔中。如本文所描述，一个或多个轴承部件可在插入孔中之前关于轴和涡轮机叶轮组件的轴被定位，或者例如，用于在配平机中夹持轴和涡轮机叶轮组件。
如本文所描述，一种轴和涡轮机叶轮组件（SWA）可以是涡轮增压器的一部分。一种方法可包括操作这样的涡轮增压器。这样的涡轮增压器可适合于各种工作温度范围。在一些例子中，高温柴油发动机可具有与汽油发动机部分重叠的工作温度范围。典型的柴油机排气可从怠速时的约100℃改变至高载荷时的约500℃。对于汽油发动机，排气温度可在上端超过1000℃。
图12示出了关于径向坐标r和轴向坐标z的涡轮增压器1200的横截面视图。涡轮增压器1200包括由定位在中心壳体1280的孔1285中的轴承1230支撑的轴1220。在图12的示例中，轴1220和涡轮机叶轮1260被连接以形成SWA。轴1220延伸穿过中心壳体1280的孔1285以接收压缩机叶轮1240，使得轴1220的特征可在于压缩机端和涡轮机端。
如在图12的示例中所示，SWA可包括一个或多个沟槽1272，其中，每个沟槽可被构造成接收各自的密封部件1274，密封部件1274可以是活塞环或者其它类型的密封部件。涡轮增压器1200包括润滑剂通道1250，用于至少将润滑剂提供至由轴承1230支撑的轴1220。在这样的构造中，在一侧上，沟槽1272和密封部件1274用于阻止润滑剂朝向涡轮机叶轮1260向外流动，并且在相对侧上，沟槽1272和密封部件1274用于阻止排气朝向轴承1230向内流动。
例如，涡轮增压器温度变化和离心载荷可影响SWA，特别是在将轴连接至涡轮机叶轮的接头处。例如，在焊接使得焊接处或周围的材料受到应力的情况下，温度变化、离心载荷和其它力可导致这样的应力使SWA变形，这可改变平衡。例如，贮器可被设置在轴和涡轮机叶轮之间的接头处，其可在焊接过程期间接收熔化的材料，其中，通过接收这样的熔化材料，所得到的焊接接头可形成为具有减少的应力区域（例如，或者一个或多个其它有益性质、特性等）。在这样的示例中，贮器可以是环形贮器，任选地具有例如开口至一个或多个腔体的开口侧。
在涡轮增压器制造期间，可针对一个或多个单独的部件、一个或多个部件组件（例如SWA）或者两者的组合进行配平。例如，考虑包括了在中心壳体中由轴承支撑的压缩机叶轮和SWA的中心壳体旋转组件（CHRA）。在这样的示例中，可进行SWA和压缩机叶轮的部件配平，随后是CHRA的组装和CHRA的组装配平。例如，在轴和涡轮机叶轮之间的接头处的贮器在焊接过程期间可接收熔化的材料并且可以为SWA提供合适的平衡（例如可接受的量的不平衡性）、改进的平衡性等。
关于用于涡轮增压器组件的可商购的配平单元，Schenck RoTec GmbH公司（德国达姆施塔特）销售用于涡轮增压器核心组件的各种配平机（例如，如MBRS系列的水平配平机）。这样的配平机例如在核心组件的高速配平之前以低速工作，用于获得涡轮增压器核心组件的动态不平衡测量。配平可能是耗时的，并且增加相当多的成本。在安装好的涡轮增压器中的SWA存在变形的风险的情况下，由配平实现的益处可能被减弱。相应地，如在本文中描述，各种示例的SWA目标在于具有减少的变形风险。在这样的示例中，可以至少部分地通过经由轴、涡轮机叶轮或者轴和涡轮机叶轮的特征而形成的贮器来实现减少的变形风险。
例如，一种用于涡轮增压器的部件可包括：由第一材料制成的轴，其中，所述轴包括涡轮机叶轮端和轴轴线；由第二材料制成的涡轮机叶轮，其中，所述涡轮机叶轮包括轴端和涡轮机叶轮轴线；由包括所述第一材料和所述第二材料的焊接池的至少一部分通过固化形成的焊接接头，其中，所述焊接接头将所述轴的涡轮机叶轮端和所述涡轮机叶轮的轴端连接，并且其中，所述焊接接头包括内径向边界和外径向边界；布置在所述焊接接头的内径向边界的径向内侧的贮器；以及所述焊接池的布置在所述贮器内的固化部分。
例如，对于SWA，轴轴线和涡轮机叶轮的涡轮机叶轮轴线可对准。
例如，贮器可包括环形横截面。
例如，轴可包括从轴的涡轮机叶轮端沿着轴轴线轴向向内延伸的中心腔体。例如，涡轮机叶轮可包括从涡轮机叶轮的轴端沿着涡轮机叶轮轴线轴向向内延伸的中心腔体。
例如，第一材料和第二材料可以不同。例如，轴可由不同于涡轮机叶轮的材料的材料制成。例如，差别可以在于化学成分、物相、结构等。
例如，贮器可包括曲线的横截面轮廓和/或直线的横截面轮廓。
例如，贮器可包括在从约50微米至约500微米范围内的最大轴向深度。例如，贮器可包括小于约1 mm的最大轴向深度。
例如，贮器可例如包括闭合侧和开口侧，其中，开口侧开口至腔体。在这样的示例中，腔体可具有超过贮器的体积的体积。
例如，部件可包括焊接池，焊接池包括填充材料。例如，填充材料可包括镍。
例如，一种组件可包括轴和涡轮机叶轮，轴包括轴轴线和涡轮机叶轮端，该涡轮机叶轮端包括环形焊接接头面和径向向内且邻近环形焊接接头面的焊接池溢出贮器，涡轮机叶轮包括涡轮机叶轮轴线和轴端，该轴端包括焊接接头面。在这样的示例中，涡轮机叶轮的轴端可包括径向向内且邻近焊接接头面的焊接池溢出贮器。
例如，焊接池溢出贮器可包括曲线的横截面轮廓和/或直线的横截面轮廓。
例如，一种组件可包括涡轮机叶轮和轴，涡轮机叶轮包括涡轮机叶轮轴线和轴端，该轴端包括环形焊接接头面和径向向内且邻近环形焊接接头面的焊接池溢出贮器；轴包括轴轴线和涡轮机叶轮端，该涡轮机叶轮端包括焊接接头面。在这样的示例中，轴的涡轮机叶轮端可包括径向向内且邻近焊接接头面的焊接池溢出贮器。
例如，焊接池溢出贮器可包括曲线的横截面轮廓和/或直线的横截面轮廓。
尽管方法、设备、系统、装置等的一些示例已经在附图中示出并且已经在前面的具体实施方式中描述，但将要理解的是所公开的示例性实施例不是限制性的，而是能够在不偏离由所附权利要求阐明和限定的精神的情况下进行许多重新布置、修改和替换。

Claims (20)

1.一种用于涡轮增压器的部件，所述部件包括：
由第一材料制成的轴，其中，所述轴包括涡轮机叶轮端和轴轴线；
由第二材料制成的涡轮机叶轮，其中，所述涡轮机叶轮包括轴端和涡轮机叶轮轴线；
由包括所述第一材料和所述第二材料的焊接池的至少一部分通过固化形成的焊接接头，其中，所述焊接接头将所述轴的涡轮机叶轮端和所述涡轮机叶轮的轴端连接，并且其中，所述焊接接头包括内径向边界和外径向边界；
布置在所述焊接接头的所述内径向边界的径向内侧的贮器；以及
所述焊接池的布置在所述贮器内的固化部分。
2.如权利要求1所述的部件，其中，所述轴轴线和所述涡轮机叶轮轴线对准。
3.如权利要求1所述的部件，其中，所述贮器包括环形横截面。
4.如权利要求1所述的部件，其中，所述轴包括从所述轴的涡轮机叶轮端沿着所述轴轴线轴向向内延伸的中心腔体。
5.如权利要求1所述的部件，其中，所述涡轮机叶轮包括从所述涡轮机叶轮的轴端沿着所述涡轮机叶轮轴线轴向向内延伸的中心腔体。
6.如权利要求1所述的部件，其中，所述第一材料和所述第二材料不同。
7.如权利要求1所述的部件，其中，所述贮器包括曲线的横截面轮廓。
8.如权利要求1所述的部件，其中，所述贮器包括直线的横截面轮廓。
9.如权利要求1所述的部件，其中，所述贮器包括在从约50微米至约500微米范围内的最大轴向深度。
10.如权利要求1所述的部件，其中，所述贮器包括小于约1 mm的最大轴向深度。
11.如权利要求1所述的部件，其中，所述贮器包括闭合侧和开口侧，其中，所述开口侧开口至腔体。
12.如权利要求11所述的部件，其中，所述腔体包括超过所述贮器的体积的体积。
13.如权利要求1所述的部件，其中，所述焊接池包括填充材料。
14.如权利要求13所述的部件，其中，所述填充材料包括镍。
15.一种用于涡轮增压器的组件，所述组件包括：
轴，所述轴包括轴轴线和涡轮机叶轮端，所述涡轮机叶轮端包括环形焊接接头面和径向向内且邻近所述环形焊接接头面的焊接池溢出贮器；以及
涡轮机叶轮，所述涡轮机叶轮包括涡轮机叶轮轴线和轴端，所述轴端包括焊接接头面。
16.如权利要求15所述的组件，其中，所述涡轮机叶轮的轴端包括径向向内且邻近所述焊接接头面的焊接池溢出贮器。
17.如权利要求15所述的组件，其中，所述焊接池溢出贮器包括曲线的横截面轮廓和直线的横截面轮廓中的一者或多者。
18.一种用于涡轮增压器的组件，所述组件包括：
涡轮机叶轮，所述涡轮机叶轮包括涡轮机叶轮轴线和轴端，所述轴端包括环形焊接接头面和径向向内且邻近所述环形焊接接头面的焊接池溢出贮器；以及
轴，所述轴包括轴轴线和涡轮机叶轮端，所述涡轮机叶轮端包括焊接接头面。
19.如权利要求18所述的组件，其中，所述轴的涡轮机叶轮端包括径向向内且邻近所述焊接接头面的焊接池溢出贮器。
20.如权利要求18所述的部件，其中，所述焊接池溢出贮器包括曲线的横截面轮廓和直线的横截面轮廓中的一者或多者。
CN201410726246.7A 2013-12-05 2014-12-04 焊接的轴和涡轮机叶轮组件 Active CN104696017B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/097,330 US10047607B2 (en) 2013-12-05 2013-12-05 Welded shaft and turbine wheel assembly
US14/097330 2013-12-05

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104696017A true CN104696017A (zh) 2015-06-10
CN104696017B CN104696017B (zh) 2018-03-02

Family

ID=51900730

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410726246.7A Active CN104696017B (zh) 2013-12-05 2014-12-04 焊接的轴和涡轮机叶轮组件

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10047607B2 (zh)
EP (1) EP2881539A1 (zh)
CN (1) CN104696017B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105880822A (zh) * 2016-06-07 2016-08-24 湖南天雁机械有限责任公司 一种利用电子束焊连接涡轮和轴的结构
CN106812909A (zh) * 2015-11-30 2017-06-09 福特全球技术公司 精确对准、摩擦焊接的螺旋锥或准双曲面环形齿轮和差速器箱总成
CN106938368A (zh) * 2017-05-03 2017-07-11 桂林实创真空数控设备有限公司 一种带x射线防护的直线局部动密封运动机构
CN108412554A (zh) * 2018-04-26 2018-08-17 贵州智慧能源科技有限公司 一种具有支撑定心及增压的轴及燃气轮机转子
CN108699964A (zh) * 2016-04-14 2018-10-23 株式会社Ihi 涡轮机轴以及增压器

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3085920B1 (en) * 2013-12-16 2019-11-20 Mitsubishi Heavy Industries Engine & Turbocharger, Ltd. Structure and method for bonding nozzle vane and lever, and variable-capacity turbocharger
DE112015000410T5 (de) * 2014-01-15 2016-10-13 Ihi Corporation Verfahren zum Schweissen von Welle und Laufrad in Turbinenwelle, Turbinenwelle und Schweissvorrichtung
US10041351B2 (en) * 2014-09-16 2018-08-07 Honeywell International Inc. Turbocharger shaft and wheel assembly
US10024166B2 (en) * 2014-09-16 2018-07-17 Honeywell International Inc. Turbocharger shaft and wheel assembly
DK202070795A1 (en) * 2020-11-27 2022-06-03 Gn Audio As System with speaker representation, electronic device and related methods
US20220251970A1 (en) * 2021-02-10 2022-08-11 GM Global Technology Operations LLC Turbocharger with anti-coking coating

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0890223A (ja) * 1994-09-22 1996-04-09 Hitachi Ltd 溶接構造物
US20060231531A1 (en) * 2005-04-13 2006-10-19 General Electric Company Weld prep joint for electron beam or laser welding
EP1719572A2 (de) * 2005-05-04 2006-11-08 Bayerische Motorenwerke Aktiengesellschaft Verfahren zum Verschweissen eines Tellerrads mit einem Ausgleichsgehäuse eines Getriebes
EP1964641A1 (de) * 2007-03-02 2008-09-03 ALSTOM Technology Ltd Rotor für einen Generator, insbesondere einen Turbogenerator
JP2011117540A (ja) * 2009-12-03 2011-06-16 Toyota Motor Corp 車両用差動歯車装置
JP2012057577A (ja) * 2010-09-10 2012-03-22 Ihi Corp 軸付回転体
EP2434126A2 (en) * 2010-09-27 2012-03-28 Honeywell International Inc. Shaft and turbine wheel assembly for a turbocharger

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH563833A5 (zh) * 1974-10-28 1975-07-15 Bbc Brown Boveri & Cie
JPS61273275A (ja) * 1985-05-29 1986-12-03 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd ビ−ム溶接方法
DE3785523T2 (de) 1986-02-28 1993-08-05 Kawasaki Steel Co Verfahren und anordnung zum schneiden und schweissen von stahlriemen.
US4794231A (en) 1987-12-24 1988-12-27 United Technologies Corporation Method of and arrangement for laser welding
JP2711076B2 (ja) 1994-09-21 1998-02-10 株式会社神戸製鋼所 溶接ロボットの運転制御方法
US20060067824A1 (en) 2004-09-30 2006-03-30 O'hara Stephen J Turbocharger with titanium component
US7156282B1 (en) 2005-10-11 2007-01-02 Honeywell International, Inc. Titanium-aluminide turbine wheel and shaft assembly, and method for making same
CN101480760A (zh) * 2008-01-10 2009-07-15 中国科学院力学研究所 一种激光焊接涡轮盘和转轴的方法
JP5260268B2 (ja) * 2008-12-26 2013-08-14 日立Ｇｅニュークリア・エナジー株式会社 原子力発電プラント用炉心シュラウドの製造方法及び原子力発電プラント構造物
JP2012061498A (ja) 2010-09-16 2012-03-29 Ihi Corp Ｎｉ基超合金に対する鉄鋼材料の溶接方法及び溶接継手
JP5966417B2 (ja) * 2012-02-20 2016-08-10 株式会社Ihi 過給機
JP6239230B2 (ja) * 2012-12-05 2017-11-29 三菱日立パワーシステムズ株式会社 タービンロータの製造方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0890223A (ja) * 1994-09-22 1996-04-09 Hitachi Ltd 溶接構造物
US20060231531A1 (en) * 2005-04-13 2006-10-19 General Electric Company Weld prep joint for electron beam or laser welding
EP1719572A2 (de) * 2005-05-04 2006-11-08 Bayerische Motorenwerke Aktiengesellschaft Verfahren zum Verschweissen eines Tellerrads mit einem Ausgleichsgehäuse eines Getriebes
EP1964641A1 (de) * 2007-03-02 2008-09-03 ALSTOM Technology Ltd Rotor für einen Generator, insbesondere einen Turbogenerator
JP2011117540A (ja) * 2009-12-03 2011-06-16 Toyota Motor Corp 車両用差動歯車装置
JP2012057577A (ja) * 2010-09-10 2012-03-22 Ihi Corp 軸付回転体
EP2434126A2 (en) * 2010-09-27 2012-03-28 Honeywell International Inc. Shaft and turbine wheel assembly for a turbocharger

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106812909A (zh) * 2015-11-30 2017-06-09 福特全球技术公司 精确对准、摩擦焊接的螺旋锥或准双曲面环形齿轮和差速器箱总成
CN108699964A (zh) * 2016-04-14 2018-10-23 株式会社Ihi 涡轮机轴以及增压器
US10753205B2 (en) 2016-04-14 2020-08-25 Ihi Corporation Turbine shaft and turbocharger
CN108699964B (zh) * 2016-04-14 2020-11-17 株式会社Ihi 涡轮机轴以及增压器
CN105880822A (zh) * 2016-06-07 2016-08-24 湖南天雁机械有限责任公司 一种利用电子束焊连接涡轮和轴的结构
CN106938368A (zh) * 2017-05-03 2017-07-11 桂林实创真空数控设备有限公司 一种带x射线防护的直线局部动密封运动机构
CN106938368B (zh) * 2017-05-03 2023-09-19 桂林实创真空数控设备有限公司 一种带x射线防护的直线局部动密封运动机构
CN108412554A (zh) * 2018-04-26 2018-08-17 贵州智慧能源科技有限公司 一种具有支撑定心及增压的轴及燃气轮机转子
CN108412554B (zh) * 2018-04-26 2023-11-17 贵州智慧能源科技有限公司 一种具有支撑定心及增压的轴及燃气轮机转子

Also Published As

Publication number Publication date
EP2881539A1 (en) 2015-06-10
CN104696017B (zh) 2018-03-02
US10047607B2 (en) 2018-08-14
US20150159487A1 (en) 2015-06-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104696017A (zh) 焊接的轴和涡轮机叶轮组件
CN101349171B (zh) 夹板密封件
EP1608846B1 (en) A method of manufacturing a stator component
EP2434126A2 (en) Shaft and turbine wheel assembly for a turbocharger
US9528379B2 (en) Turbine bucket having serpentine core
US11078797B2 (en) Turbine bucket having outlet path in shroud
US20150322958A1 (en) Multi-segment turbocharger bearing housing and methods therefor
US20150110641A1 (en) Turbine bucket base having serpentine cooling passage with leading edge cooling
CN104619969A (zh) 具有润滑剂致偏器的涡轮增压器
EP3163023B1 (en) Turbine bucket with cooling passage in the shroud
US10808561B2 (en) Seal arrangement for a turbomachine, method for manufacturing a seal arrangement and turbomachine
EP3751097B1 (en) Turbocharger turbine wheel
JP2006170204A (ja) タービンノズルセグメント及びその修理方法
CN108019239A (zh) 用于被冷却结构的交织的近表面被冷却通道
EP3284907B1 (en) Multi-wall blade with cooled platform
CN103422992A (zh) 用于制造热气体路径部件的方法
CN103836002A (zh) 轴流式涡轮压缩机的定子叶片及其制造工艺
EP3470626B1 (en) Turbocharger having improved turbine wheel
US10161253B2 (en) Blade having hollow part span shroud with cooling passages
CN103069113A (zh) 多件式涡轮增压器壳体
EP2982471B1 (en) Methods for manufacturing a turbine nozzle with single crystal alloy nozzle segments
JP2001518588A (ja) 流体機械のハウジング
US9624776B2 (en) Reduced stress superback wheel
US20220162948A1 (en) Turbine blade for a gas turbine engine

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20180808

Address after: American California

Patentee after: Garrett Communications Co., Ltd.

Address before: new jersey

Patentee before: Honeywell International Corp.

TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20220211

Address after: Swiss basil

Patentee after: Garrett Power Co.,Ltd.

Address before: California, USA

Patentee before: Garrett Transportation 1

TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20220402

Address after: No. 8, Newton Road, Pudong New Area (Shanghai) pilot Free Trade Zone, Shanghai

Patentee after: Garrett Power Technology (Shanghai) Co.,Ltd.

Address before: Swiss basil

Patentee before: Garrett Power Co.,Ltd.