CN105604682B

CN105604682B - 涡轮增压器轴和叶轮组件

Info

Publication number: CN105604682B
Application number: CN201510584448.7A
Authority: CN
Inventors: B.措林格尔; M.巴博恩; D.霍尔拉维尔; A.明库勒斯库; N.瓦泽耶
Original assignee: Garrett Transportation I Inc
Current assignee: Garrett Power Technology Shanghai Co ltd
Priority date: 2014-09-16
Filing date: 2015-09-15
Publication date: 2020-07-03
Anticipated expiration: 2035-09-15
Also published as: US20160074964A1; EP2998505B1; CN105604682A; EP2998505A2; KR102429192B1; KR20160032690A; EP2998505A3; US9827631B2

Abstract

本发明涉及涡轮增压器轴和叶轮组件。方法可包括同轴地定位涡轮机叶轮和轴，其中施力器应用轴向力到该涡轮机叶轮，其中该涡轮机叶轮将所述力的至少一部分转移到轴并且其中可旋转的轴夹头支撑该轴；旋转该可旋转的轴夹头；激发至少一个激光束；以及通过所述至少一个激光束，在所述涡轮机叶轮和所述轴之间形成焊缝。

Description

涡轮增压器轴和叶轮组件

技术领域

本文公开的主题总体涉及内燃发动机的涡轮机械，并且更具体地涉及涡轮增压器。

背景技术

涡轮增压器经常被用于增加内燃发动机的输出。涡轮增压器可包括涡轮机叶轮，所述叶轮被焊接到轴上以形成轴和叶轮组件（SWA）。SWA可由一个或多个轴承可旋转地支撑从而以高转速旋转。本文描述的技巧、技术等的各种示例涉及涡轮增压器轴和叶轮组件。

附图说明

结合在附图中示出的示例参考下面的详细描述，可获得对本文描述的各种方法、设备、组件、系统、布置等以及其等同方式的更完整的理解，在附图中：

图1是涡轮增压器和内燃发动机以及控制器的示例的简图；

图2是涡轮增压器的示例的简图和该涡轮增压器的一部分的横截面图；

图3是轴和涡轮机叶轮组件（SWA）的示例的简图；

图4是组件的示例的简图；

图5是图示了有限的倾斜的图4的组件的一部分的简图；

图6是图示了间隙和接触的图4的组件的一部分的简图；

图7是图示了一个焊接束的图4的组件的一部分的简图；

图8是图示了多个焊接束的图4的组件的一部分的简图；

图9是施力器组件的示例的简图；

图10是旋转机件的示例的一系列视图；

图11是控制器的示例的简图；

图12是方法的示例的简图；

图13是系统的示例的简图；

图14是系统的示例的简图；

图15是焊接情形的示例的简图；

图16是方法的示例的简图；

图17是方法的示例的简图；

图18是传感器和传感器信息的示例的表和简图；

图19是方法的示例的简图；

图20是图形用户界面（GUI）的示例和显示设备和/或显示系统的示例的简图；

图21是方法的示例的简图；以及

图22是方法的示例的简图。

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。参照图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被设置在发动机舱中并被连接到废气导管103，废气导管103引导废气到废气出口109，废气出口109例如定位在乘客舱105后面。在图1的示例中，可提供处理单元107以处理废气（例如，通过分子的催化转换等减少排放物）。

如在图1中所示，内燃发动机110包括发动机缸体118，其容纳一个或多个燃烧室，该燃烧室在使用中驱动轴112（例如，通过活塞）；以及进气端口114，其提供了空气到发动机缸体118的流动路径；和排气端口116，其给来自发动机缸体118的废气提供了流动路径。

涡轮增压器120可用于从废气中提取能量并提供能量给进气空气，该空气可与燃料混合来形成燃烧气体。如在图1中所示，涡轮增压器120包括空气入口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、另一壳体组件128和废气出口136。壳体128可被称为中间壳体组件，因为其被设置在压缩机壳体组件124和涡轮机壳体组件126之间。轴122可以是包括各种不同部件的轴组件。轴122可由设置在壳体组件128内（例如，在由一个或多个孔壁限定的圆孔内）的轴承系统（例如，轴颈轴承、滚子轴承等）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，由于通过轴122可旋转地联接）。作为示例，中间壳体旋转组件（CHRA）可包括压缩机叶轮125，涡轮机叶轮127，轴122，壳体组件128和各种其它的部件（例如，设置在压缩机叶轮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，可变几何形状组件129被示出为部分地被设置在壳体组件128和壳体组件126之间。这种可变几何形状组件可包括定子叶片或其它部件来改变通道的几何形状，该通道通向涡轮机壳体组件126内的涡轮机叶轮空间。作为示例，可变几何形状压缩机组件可被提供。

在图1的示例中，废气门阀（或简称为废气门）135被定位成紧邻涡轮机壳体组件126的废气入口。废气门阀135可被控制以允许来自排气端口116的至少一些废气绕过涡轮机叶轮127。各种不同的废气门、废气门部件等可被应用到传统的固定喷嘴涡轮机、固定定子叶片喷嘴涡轮机、可变喷嘴涡轮机、双涡旋涡轮增压器等。作为示例，废气门可以是内废气门（例如，至少部分地位于涡轮机壳体内）。作为示例，废气门可以是外废气门（例如，操作地联接到与涡轮机壳体流体连通的导管）。

在图1的示例中，废气再循环（EGR）导管115也被示出，其可被任选地设置有一个或多个阀117，例如，以允许废气流到在压缩机叶轮125上游的位置。

图1还示出了示例布置150用于使废气流到废气涡轮机壳体组件152和另一示例布置170用于使废气流到废气涡轮机壳体组件172。在布置150中，气缸盖154包括在其内的通道156，用于将来自气缸的废气引导向涡轮机壳体组件152，而在布置170中，歧管176用于实现涡轮机壳体组件172的安装，例如，没有任何单独的、中间长度的废气管道系统。在示例布置150和170中，涡轮机壳体组件152和172可被构造成与废气门、可变几何形状组件等一起使用。

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。这种控制器可包括电路系统，例如发动机控制单元（ECU）的电路系统。如本文所描述，可联合控制器任选地实施各种方法或技艺，例如，通过控制逻辑。控制逻辑可依赖于一个或多个发动机操作条件（例如，涡轮增压器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传输信息到控制器190。控制逻辑可依赖于这些信息，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、温度、可变几何形状组件（例如，可变几何形状压缩机或涡轮机）、废气门（例如，通过致动器）、电动马达、或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。作为示例，涡轮增压器120可包括一个或多个致动器和/或一个或多个传感器198，传感器198可例如被联接到控制器190的一个或多个接口196。作为示例，废气门135可由控制器控制，该控制器包括响应于电信号、压力信号等的致动器。作为示例，用于废气门的致动器可以是机械致动器，例如，其可无需电能而操作（例如，考虑被构造成响应于通过导管供应的压力信号的机械致动器）。

图2示出了涡轮增压器200的示例，涡轮增压器200包括压缩机壳体224、涡轮机壳体226和中间壳体228。在涡轮增压器200的一部分的横截面视图中，轴和涡轮机叶轮组件（SWA）220被示出为包括轴222和涡轮机叶轮227，它们已经被焊接以形成一个单元（例如，SWA单元）。在图2的示例中，中间壳体228包括通孔，该通孔接收轴承组件230，轴承组件230可旋转地支撑SWA220。在图2的示例中，轴承组件230包括外座圈、内座圈和设置在外座圈和内座圈之间的滚子（例如，球）；注意到，涡轮增压器可包括一个或多个其它类型的轴承/轴承组件（例如，考虑轴颈轴承等）。在图2的示例中，中间壳体228包括润滑剂通道，该通道可将润滑剂引导到轴承组件230，例如，以润滑滚子，并且将润滑剂引导到中间壳体228内的表面，例如，以形成润滑剂膜（例如，挤压膜等）。

在图2的示例中，SWA220包括环形凹部，该凹部中安置有密封元件，例如，活塞环（例如，或者多个活塞环）。这些特征可与中间壳体228的圆孔表面对准并且用于阻止废气从涡轮机壳体226流到中间壳体228的腔以及润滑剂从中间壳体228的所述腔流到涡轮机壳体226。

如提及的，轴可通过焊接被连接到涡轮机叶轮。作为示例，连接过程可用来最小化初始失衡（例如，扭曲）和平衡迁移（例如，非对称残余应力）。

作为示例，系统可包括一个或多个单元，所述单元可发射一个或多个束，其中所述一个或多个束带有的能量足以形成轴和涡轮机叶轮之间的焊缝。作为示例，考虑可发射两个或更多个束的系统，这些束可相对于圆柱形工件被对称地定向，使得可例如以同步的方式完成点焊固定或焊接。在这个示例中，该系统可用来最小化由第一焊接点的后拉引起的扭曲（例如，如可能在单束焊接方法中出现的）。

作为示例，系统可包括激光单元，其可发射激光束。在这个示例中，该系统内可包括光学器件以引导该激光束。作为示例，光学器件可包括分束器，使得可由单个束产生多个激光束。在这样的示例中，所产生的束可在它们的能量方面基本上是一样的。作为示例，系统可包括气体传输子系统，例如，以传输惰性气体，该惰性气体可用来形成对一个或多个焊接部位的保护。作为示例，系统可包括一个或多个气体喷射流，例如，考虑清洁喷射流，该清洁喷射流可发射常压等离子体或二氧化碳（例如，干冰轰击）。作为示例，系统可包括旋转工具，该旋转工具可被定位以对准一个或多个工件。作为示例，系统可包括选项以从多束切换到单束，例如，以允许点焊焊接（例如，以更低的功率以及用更高功率的更完全的穿透）。

作为示例，系统可包括焊接室。焊接室可以是一个或多个工件可被至少部分地定位以进行焊接的区域。作为示例，系统可包括定位工具以定位一个或多个工件。作为示例，工具可被构造成旋转一个或多个工件，例如，以所选的速度旋转同时通过一个或多个束进行焊接。在这个示例中，该一个或多个束可以是固定的和/或可调节的（例如，通过光学器件、定位设备等）。作为示例，焊接光学器件可被构造成在焊接期间是静止不动的并且仍可移动以与一个或多个工件对准。

作为示例，系统可包括激光单元，该激光单元被操作地联接到光纤，以将一个或多个束传输到焊接光学器件（例如，纤维、盘等）。如所提及的，分束器可被采用以将一个激光束分成两个单独的激光束，使得这两个单独的激光束被“同步”，就像是母束的女儿。作为示例，控制器可被操作地联接到装备，以调节一个或多个束的一个或多个参数。

由于压缩机叶轮、轴和涡轮机叶轮的操作环境不同，所以这些部件的构成材料和构造方式也可不同。例如，废气温度对于柴油发动机来说可超过500摄氏度且对于汽油发动机来说可超过1000摄氏度，由此要求高温材料用于涡轮机叶轮构造。另外，虽然轴可由在车床等上被旋转的耐中等温度的金属或金属合金制造，但涡轮机叶轮通常用耐高温陶瓷、金属或金属合金铸造（例如，考虑奥氏体镍-铬基超级合金，其市场品牌是INCONEL®，特种金属公司，亨廷顿，西弗吉尼亚）。

INCONEL®合金主要是镍，其次是铬。例如，INCONEL®625是约60％的镍，约20％的铬，约8％的钼，约5％的铁且剩下是其它金属。INCONEL®合金的焊接会出现许多问题，例如开裂和在热影响区中合金元素的显微结构隔离。

作为示例，材料可包括钼。作为示例，在加热这种材料之后，钼就形成氧化物，例如，三氧化钼（MoO₃）。三氧化钼可具有约795摄氏度(例如，约1463华氏度)的熔点。作为示例，诸如AISI 4140的合金可具有约1416摄氏度（例如，约2580华氏度）的熔点。在焊接过程期间，一些量的钼氧化物可形成，这些氧化物具有的熔点低于大块材料的熔点。在这个示例中，在冷却之后，钼氧化物的一个或多个区域可比周围材料保持在熔融（例如，液体）状态更长时间。在这个示例中，在焊接过程中形成的钼氧化物的量可能是极小的。作为示例，在通过一个或多个激光束焊接部件时，对于这些部件中的一个或全部两个可采用低钼合金。作为示例，低钼合金可以是具有按重量少于1％的钼含量的合金。作为示例，低钼合金可以是具有按重量少于约0.5％的钼含量的合金。作为示例，低钼合金可包括按重量大于约0.1％且小于约0.5％的钼含量。作为示例，合金AISI 4161、AISI 4121、AISI 4140、AISI 4120和AISI 4118中的每一个都包括按重量少于约0.5％的钼。作为示例，镍-铬-钼钢可包括少于约0.5的Mo含量。作为示例，镍-钼钢可包括少于约0.5的Mo含量。作为示例，钼钢可包括少于约0.5的Mo含量（例如，40XX和44XX）。

至于使用一个或多个激光束（例如纤维或盘）形成一个或多个焊缝，斑点大小可例如小于约0.1毫米。当使用这种斑点大小以及低合金钢轴材料（例如AISI4140）（例如，具有低钼含量，其少于约0.5％）时，可减少（例如，基本上避免）热开裂风险。例如，在这种方法中，可形成一个或多个焊缝，这些焊缝基本上没有有害的热开裂。

作为示例，涡轮增压器SWA可包括由第一材料制成的轴部和由第二不同材料制成的涡轮机叶轮部。在这个示例中，焊接涉及用两个不同的材料形成焊缝。作为示例，在焊接前在连接处包括填料材料的情况下，可存在另一种材料。作为示例，方法可包括将Ni基超级合金涡轮机叶轮连接到低合金钢轴以形成作为一个单元的轴和叶轮组件（SWA），其中连接包括用一个或多个束焊接。在这样的示例中，该轴可由低钼材料（例如，Mo按重量少于约0.5％）形成。

基于束的焊接引起焊池的形成，之后焊池凝固。各种的因素可影响焊缝特征。作为示例，与不相似的合金的连接处（例如，连接处界面）相关的因素可影响开裂。作为另一示例，与束相关的因素（例如，连续的相对于脉冲的）可影响开裂。

基于束的焊接可产生等离子体团，其包括离子化的金属蒸气。等离子体团的动态可例如存在于反冲压力可被施加在焊池上（例如，其可用来使焊池平坦或以其它方式成形）的情况下。作为示例，等离子体团强度的增加也可用来增加飞溅喷射。

作为示例，系统可包括装备以测量等离子体团的一个或多个特征（例如，大小、高度、化学组成等）。作为示例，系统可包括装备以将一个或多个等离子特征与一个或多个焊接参数相关，例如，以至少部分地基于等离子体团分析来控制焊接。

作为示例，系统可采用钥匙孔焊接。钥匙孔焊接可采用具有足够能量的束以穿入材料，例如，以形成填满离子化金属蒸气的腔。钥匙孔焊接系统可实施激光单元，该激光单元能产生具有超过约100,000W/mm² (例如，约10⁵ W/mm²)的功率密度的束。这种水平的功率密度可熔化且部分地汽化工件材料（例如，或者多个材料）。所产生的蒸气的压力可移走熔融的材料，从而形成腔（例如，钥匙孔）。在腔内，激光辐射的吸收率可因该腔内的多重反射而增加。例如，在束打到该腔的壁上时，束能量的一部分可被该材料吸收。钥匙孔焊接可适合于形成带有大于约5mm深度的焊缝。

如提及的，焊接可形成等离子体或等离子体团。例如，在穿透激光焊接中，腔（例如，钥匙孔）内的温度可升高到足以离子化金属蒸气的水平。当等离子体可能形成在焊缝部位处和附近时，等离子体可吸收束的能量的一部分。在这样的示例中，等离子体可作为能量转移过程中的媒介。作为示例，腔内的蒸发压力可引起等离子体膨胀到该腔外部的区域。在这种示例中，该等离子体可至少部分地散焦和分散束，这可导致更大的焦点直径以及焦点位置和能量密度的变化。作为示例，延伸的等离子团或云会引起穿透深度减少。在有等离子体团存在的情况下形成的焊缝可在横截面中具有钉头形状，这至少部分是由于等离子体团中的能量吸收。如果等离子体的形成是广泛的，那么焊接过程甚至可能被中断。等离子体可通过发射蓝光来表征。等离子体可包括金属原子、离子、电子和周围气氛的组分的混合物。在一些情况下，等离子体可点燃，例如，在氩气被用作焊接气体时。

等离子体的形成取决于能量，例如，功率密度。作为示例，高功率Nd:YAG激光可形成等离子体。不过，当与CO₂激光比较时，等离子体的存在可能不同，这至少部分地是由于与CO₂激光辐射的波长相比Nd:YAG激光辐射的波长更短（例如，与更长波长相比，更短的波长被吸收得更少）。

如提及的，系统可包括气体处理装备，该装备能对在焊缝部位处的局部气氛进行产生、维持等。这种气氛可影响焊接并且可被任选地用于微调焊接过程。例如，可针对等离子体形成、期望的焊缝机械性能、掩蔽和/或保护效果等控制气氛。作为示例，气体处理装备可包括一个或多个喷嘴，该喷嘴可针对一个或多个部位对气体进行传输、瞄准等。作为示例，气体可包括氦气、氩气、氮气、二氧化碳、氧气等中的一个或多个。作为示例，气体可以是或包括空气。

作为示例，可采用惰性气体。例如，氦气和氩气是惰性气体，它们可能不与焊接材料发生反应。相比而言，其它焊接气体或焊接气体组分，例如氮气、氧气和二氧化碳，可能是反应性的。反应性气体可影响焊缝特征。例如，反应性气体可通过腔（例如，钥匙孔）内熔融流的不稳定性在束焊接过程中影响小孔的形成。熔融流的不稳定性可以气泡形式捕获蒸气和/或焊接气体，这些气泡导致凝固之后形成小孔。作为示例，细微尺寸的多孔性可在纯氮气被用作焊接气体时出现，因为氮气可溶解在材料中。由于氮气的可溶性往往在材料凝固时减少，所以气态氮可导致小孔的形成。因为空气包括氮气，所以空气可导致基于氮气的小孔。

在焊接过程中可形成团，其可以是工件材料、气体或它们两者的等离子体。作为示例，在Nd:YAG激光焊接过程中形成的团可包括未离子化的汽化了的材料和被激发的热气体。作为示例，保护气体可在Nd:YAG激光焊接过程中不被离子化，使得团的体积和形态可由保护气体的导热性和密度决定，而不是由其电离势决定。

作为示例，系统可包括执行团分析的装备。作为示例，团可相对于时间（例如，沿着时间线）被描述。例如，在初始时刻，激光束可被指向材料，使得发生表面吸收和材料激发，接着发生温度升高和热/非热过程以及表面熔化。接着，可形成等离子体，接着出现激光/光子反射、等离子体吸收和“自我调节”机制的运行。在束“撞击”之后的约一微秒，会发生等离子体-周围环境的相互作用并形成冲击波。等离子体此后可能减速并且被约束，并且此后浓缩（例如，在约一毫秒时）。

作为示例，系统可包括使用一个或多个技术执行团分析的装备，这些技术例如是影相术、ICCD快速摄影术、光学发射光谱、和熔坑分析（例如使用白光干涉量度法等）中的一个或多个。作为示例，影相术和/或快速摄影术可提供关于冲击波前和等离子体团的流体动力学膨胀的信息。作为示例，光学发射光谱（OES）可提供关于团膨胀过程中等离子体的电子数量密度的信息。

图3示出了SWA300的示例，SWA300包括涡轮机叶轮330和轴360。涡轮机叶轮330包括鼻部332、叶片334、毂边缘336和毂端340。轴360包括压缩机叶轮端362和涡轮机叶轮端370。如所示，涡轮机叶轮330的毂端340可形成与轴360的涡轮机叶轮端370的连接部。

图3还示出了毂端392和涡轮机叶轮端394的示例和毂端396和涡轮机叶轮端398的示例。如所示，轴可包括诸如凹陷的焊池库（例如，接收焊池舌部的尖端）、一个或多个密封元件凹槽等的特征。例如，涡轮机叶轮端394可包括至少一个环形凹槽393并且涡轮机叶轮端394和398每一个都可分别包括凹部395和399，凹部395和399的轴向深度和外直径可限定库（例如，室），该库可在部件392和304或者部件396和398的焊接之后接收一个或多个焊池的溢流等。

毂端340和涡轮机叶轮端370可用各种尺寸限定，这些尺寸示出在放大的横截面视图中。例如，毂端340包括从涡轮机叶轮轴线z_TW测量的径向尺寸r₁和r₂和从毂端340的表面测量的轴向尺寸z₁。涡轮机叶轮端370被示出为包括从轴线z_S测量的径向尺寸r₅、r₆和r₇以及从涡轮机叶轮端370的表面测量的轴向尺寸z₅。

作为示例，系统可包括夹头，所述夹头可相对于轴360定位涡轮机叶轮330。例如，图4示出了组件400的示例。组件400包括涡轮机叶轮夹头430和轴夹头460的示例。如所示，夹头430和460可同轴地定位涡轮机叶轮330和轴360，并且因此可被称为对中夹头。

涡轮机叶轮夹头430包括对中部分435，该对中部分具有一个表面（例如，或多个表面），该表面限定了内直径，该内直径略微大于涡轮机叶轮330的毂边缘336的外直径。一个或多个径向间隙可存在于毂边缘336和对中部分435之间。这样的一个或多个间隙限制了涡轮机叶轮330的运动，尤其是涡轮机叶轮330的倾斜运动。

作为示例，夹头430可包括提供弹性的特征。例如，图4示出了夹头430'的示例，夹头430'包括在各个延伸部之间的一系列缺口，可通过向夹头430'施加力而使所述各个延伸部更紧密地在一起（例如，至少部分地关闭所述缺口）。在这样的示例中，夹头430'可接触涡轮机叶轮330的毂边缘336。这种接触可以是强制接触使得夹头430'抓住涡轮机叶轮330（例如夹紧涡轮机叶轮330）。作为示例，涡轮机叶轮夹头430可以是弹簧夹头，此时对中部分435可被调节以最小化与涡轮机叶轮330的毂边缘336的间隙，从而例如接触并且任选地强制接触涡轮机叶轮330的毂边缘336。

如图4中所示，轴夹头460包括对中部分465，对中部分465带有多个表面，这些表面限定了内直径以及轴向止挡。在图4的示例中，内直径足以接收轴360，使得其能在轴向上被定位并且限制其倾斜能力。作为示例，夹头460可包括提供弹性的特征。例如，图4示出了夹头460'的示例，夹头460'包括在各个延伸部之间的一系列缺口，可通过向夹头460'施加力而使所述各个延伸部更紧密地在一起（例如，至少部分地关闭所述缺口）。在这样的示例中，轴夹头460'可接触轴360。这种接触可以是强制接触，使得轴夹头460'抓住轴360（例如，夹紧轴360）。作为示例，轴夹头460可以是弹簧夹头，此时对中部分465可被调节以最小化与轴360的间隙，从而例如接触并任选地强制接触轴360。

作为示例，在重力的影响下和/或通过所施加的力，涡轮机叶轮330的毂端340可接触轴360的涡轮机叶轮端370。在图4的示例中，视线缺口存在于涡轮机叶轮330的毂端340和轴360的涡轮机叶轮端370所形成的连接部。作为示例，夹头430和460中的一个或多个是可旋转的，从而例如涡轮机叶轮330和轴360可被同步旋转。在这样的示例中，视线缺口可允许涡轮机叶轮330和轴360相对于一个或多个束旋转，所述一个或多个束可传输能量，该能量适合于形成焊缝以将涡轮机叶轮330和轴360焊接从而形成SWA（例如，SWA单元）。

如所提及的，夹头430和460可以是对中夹头，它们限制涡轮机叶轮和轴的倾斜。图5示出了图4的组件400的放大视图，其中示出了部分地被间隙所限制的倾斜角度。作为示例，在涡轮机叶轮夹头430是弹簧夹头时，可施加力以减小所述间隙和/或使涡轮机叶轮夹头430与涡轮机叶轮330接触（见，例如夹紧布置）。作为示例，在夹头460是弹簧夹头时，可施加力以减小所述间隙和/或使夹头460与轴360接触（见，例如夹紧布置）。作为示例，部件480可包括倾斜表面，例如圆锥形表面，轴夹头460可包括倾斜表面，例如圆锥形表面，由此部件480相对于夹头460的运动可使夹头460夹紧轴360。在图4的示例中，夹紧可固定涡轮机叶轮330的轴线z_TW与轴360的轴线z_S的对准（例如，基本上同轴地对准z_TW和z_S）。

作为示例，图5的夹头430可包括图4的夹头430'的特征。作为示例，图5的夹头460可包括图4的夹头460'的特征。

如提及的，当包括在组件400内时，涡轮机叶轮330可接触轴360。图6示出了图4的组件400的放大视图，其中图示了间隙和接触。作为示例，夹头430可以在单点发生接触的方式对中涡轮机叶轮330（见，例如右下的图示）。作为示例，接触可发生在倾斜的限度内，可通过夹紧来基本上或完全地消除倾斜（见，例如图4的夹紧布置）。

作为示例，在通过夹头430夹紧涡轮机叶轮330和/或通过夹头460夹紧轴360之后，在涡轮机叶轮330和轴360之间的接触就可被固定。作为示例，方法可包括调节涡轮机叶轮330和/或轴360的方位角位置以实现特定类型的接触。例如，如果“隆起”遇到了“隆起”，涡轮机叶轮330和/或轴360的旋转可发生以重新定位，使得隆起遇到高台。在这样的示例中，由涡轮机叶轮330和轴360限定的缝宽度可被确定和/或调节（见例如

）。如所指示的，缝宽度可局部地取决于涡轮机叶轮330的毂端340的表面特征和/或轴360的涡轮机叶轮端370的表面特征。

如提及的，焊接过程可包括将一个或多个束指向连接部处或紧邻连接部。图7示出了图4的组件400的放大视图，其中束710被指向由涡轮机叶轮330的毂端340和轴370的涡轮机叶轮端370形成的连接部。在这样的示例中，束710是在视线缺口内，此时涡轮机叶轮330和轴360可被同步地旋转，从而该束可覆盖连接部的360度范围的至少一部分。

图8示出了图4的组件400的放大视图，其中多个束810-1和810-2被指向由涡轮机叶轮330的毂端340和轴370的涡轮机叶轮端370形成的连接部。在这样的示例中，束810-1和810-2位于视线缺口内，此时涡轮机叶轮330和轴360可被同步地旋转，使得束810-1和810-2中的每一个都可覆盖该连接部的360度范围的至少一部分。

图9示出了施力器组件900的示例，该组件包括夹具930和可平移的施力器950。如所示，可平移的施力器950可施加力到涡轮机叶轮330的鼻部332。这个力可通过涡轮机叶轮330的毂端340被转移到轴360。在这样的示例中，夹头430的对中能力可限制涡轮机叶轮330的倾斜，使得维持了如图6所示的接触。

作为示例，施加力的方式可用于减小连接部处（例如，连接部界面、缝等）的一个或多个间隙。作为示例，施力器组件900可被控制以施加力，任选地以响应于对连接部的分析（例如，关于一个或多个接触点、间隙等）的方式。在这样的示例中，可减小一个或多个间隙（例如，缝宽度减小等），例如，以减少束穿透深度等，否则这可建立在连接部腔内部的损坏（例如，通过进入一个或多个缺口）。作为示例，在涡轮机叶轮330被诸如夹头430（例如，或者夹头430'）的夹头夹紧时，由施力器施加的力可被转移到该夹头。例如，该夹头在夹紧到涡轮机叶轮时可与涡轮机叶轮一起轴向行进。

作为示例，施力器可在最小力和最大力方面被控制。作为示例，可至少部分地基于一个或多个期望焊缝特征（例如，对于SWA单元）选择并任选地调节力。作为示例，方法可包括在一个或多个焊接过程（例如，这可采用多个束）期间调节力。作为示例，最大力可至少部分地基于限制焊接后的跑出水平。在这样的示例中，跑出在焊接期间可由来自两个部件的材料的熔融混合开始在第一角度区内变弱而引起，这种变弱使得一个部件朝着另一个部件轴向移动，不过，有一定量的倾斜（例如，带倾斜的收缩）。虽然跑出可能不影响冶金（例如，焊缝质量），但是它影响SWA几何形状。

作为示例，方法可包括施加约100N或更少的力，例如，约30N或更少的力。作为示例，方法可包括在约20

10N的范围内施加力。作为示例，方法可包括例如在焊接过程中监测收缩、跑出等并且调节力。作为示例，方法可包括感测一个或多个部件的倾斜并且调节焊接的一个或多个参数。作为示例，倾斜感测技术可与一个或多个倾斜极限一起被应用。例如，出于质量控制目的，考虑不能相对于一个或多个轴线超过约几百微米的倾斜极限。作为示例，倾斜角度可以是最小的，因为被夹紧的涡轮机叶轮的轴线和被夹紧的轴的轴线可基本上被同轴地对准（见，例如图5）。

作为示例，方法可包括施加力到涡轮机叶轮，其中，例如，该力小于约100N。在这样的示例中，该力可被限制为等于或小于约30N的力。

作为示例，施力器可响应于由另一部件施加的力而施加力。例如，轴对中夹头可施加力到轴，该轴施加力到涡轮机叶轮，此时该涡轮机叶轮施加力到可能与该涡轮机叶轮接触（例如，直接或间接）的施力器。例如，施力器组件900的施力器950可响应于“作用”力（例如，通过轴施加到涡轮机叶轮的）而施加“反作用”力。作为示例，涡轮机叶轮对中夹头可被夹紧到涡轮机叶轮，并且被用于施加轴向力到涡轮机叶轮（例如，通过沿着该涡轮机叶轮的毂边缘的接触被转移）。在这样的示例中，涡轮机叶轮可将力转移到轴（例如，或者反之亦然）。

图10示出了情形A和情形B的组件的示例，其中该组件包括用于旋转装备的机件。例如，在情形A中和在情形B中，组件可包括马达驱动的轮1008，该轮包括联接到主轮1010的带1001。该主轮1010可被固定到轴1015，轴1015可驱动一个或多个副轮1020和1050。如所示，副轮1020和1050可被联接到各自的带1002和1005以驱动第三轮1030和1060，在情形A中，第三轮1030和1060被操作地联接到组件400中各自的夹头430和460。在情形B中，第三轮1030可旋转夹头460，此时施力器组件900也可旋转。例如，施力器950可被构造成施加力到涡轮机叶轮并且因为通过一个或多个接触点联接到所述轴而与该涡轮机叶轮一起旋转。作为示例，夹具930可被构造成旋转。作为示例，夹具930和施力器950可被构造成旋转。作为示例，施力器组件900可包括或可被操作地联接到一个或多个轴承（例如，滚子轴承等）。如在图10中所示，情形A可任选地采用组件900或其一部分。

作为示例，在情形B中，轴可包括先导栓并且涡轮机叶轮可包括先导孔。作为示例，在情形A中，轴可包括先导栓并且涡轮机叶轮可包括先导孔，或者例如，轴可没有先导栓且涡轮机叶轮可没有先导孔。

作为示例，在焊接过程中的转速可以是每分钟约若干圈到每分钟约一百圈并且任选地可更多。

图11示出了控制器1100的示例，控制器1100可被实施为控制系统的各种部件。例如，控制器1100可包括电路系统，该电路系统可控制马达1006（例如，可操作地联接到轮1008）、主轮1010（例如，方向、位置、速度、加速度等）、副轮1020（例如，方向、位置、速度、加速度等）和/或副轮1050（例如，方向、位置、速度、加速度等）。控制器1100可包括电路系统以控制束710和/或束810-1和810-2中的一个或多个。控制器1100可包括电路系统以控制施力器组件900（例如，施力器950等）如下面解释的，控制器1100可包括电路系统以控制系统的一个或多个其它特征。

图11还示出了控制器1100包括一个或多个接口1102、一个或多个处理器1104、存储器1106和一个或多个其它部件、电路系统等。作为示例，一个或多个接口1102可包括一个或多个网络接口，例如，以通信地将控制器1100联接到网络1101（例如，或多个网络）。如所示，网络1101可提供信息的传输和/或接收（例如，感测的信息、分析的信息、命令、质量信息等）。作为示例，当地的或远程的操作者可具有移动计算设备，该设备可被联接到控制器1100。在这样的示例中，该操作者可监测一个或多个过程，控制一个或多个过程等。

图12示出了方法1210的示例，该方法包括定位框1214以利用涡轮机叶轮夹头和轴夹头同轴地定位涡轮机叶轮和轴、旋转框1218以旋转所述夹头、激励框1222以激励一个或多个束、和焊接框1226以通过该一个或多个束焊接涡轮机叶轮到所述轴。在这样的示例中，定位框1214可包括按照框1215形成一个或多个间隙和/或按照框1216施加一个或多个力。在这样的示例中，力可以是轴向力，力可以是径向力或者力可包括轴向和径向力。如提及的，夹头可以是弹簧夹头，该夹头能夹紧部件。例如，弹簧涡轮机叶轮夹头可夹紧涡轮机叶轮并弹簧轴夹头可夹紧轴（见，例如图4的夹紧布置）。关于轴向力的施加，作为示例，诸如施力器950的施力器可被实施以施加轴向力给涡轮机叶轮，其中这个力可被至少部分地传输到轴（例如，通过涡轮机叶轮和轴之间的接触）。

作为示例，旋转框1218可包括按照框1219控制涡轮机叶轮和轴的同步旋转。作为示例，激励框1222可包括按照框1223激励一个或多个激光束和/或按照框1224激励一个或多个电子束。作为示例，焊接框1226可包括按照框1227冷却。这种冷却可包括通过一个或多个机制的温度控制，例如，通过传导、蒸发、冷凝、对流、辐射等。

图12还示出了方法1250的示例，该方法包括定位框1254以同轴地定位涡轮机叶轮和轴，其中施力器施加轴向力给涡轮机叶轮，其中涡轮机叶轮将该力的至少一部分转移到该轴，并且其中可旋转的轴夹头支撑该轴；旋转框1258以旋转该可旋转的轴夹头；激励框1262以激励至少一个激光束；和焊接框1266以通过该至少一个激光束形成涡轮机叶轮和轴之间的焊缝。在这样的示例中，定位框1254可包括按照框1215形成一个或多个间隙和/或按照框1216施加一个或多个力。例如，该轴夹头可施加径向力给该轴以夹紧该轴，同时施力器施加轴向力给涡轮机叶轮，其中该涡轮机叶轮将该力的至少一部分转移给该轴。作为示例，旋转框1258可包括通过轴夹头的旋转控制涡轮机叶轮和轴的同步旋转。作为示例，焊接框1266可包括按照框1227冷却。这种冷却可包括通过一个或多个机制的温度控制，例如，通过传导、蒸发、冷凝、对流、辐射等。

图13示出了系统1300的示例，该系统包括控制器1305。如图13的示例中所示，系统1300可包括可传输激光束的纤维芯1311、准直器1312、光学器件1313（例如，一个或多个透镜）、第一镜子室1314、第一镜子1315、第二镜子室1316、第二镜子1317、第三镜子室1318、第三镜子1319、光学器件室1322、光学器件1321、保护单元1324和喷射流单元1326。

作为示例，系统1300可被实施以用于图10的情形A和/或图10的情形B。例如，激光单元1350可通过前述的部件将激光束指向组件400的视线缺口（例如，任选地不带有涡轮机叶轮夹头430），其可包括施力器组件900的一个或多个部分（见，例如施力器950）和旋转机件，例如，副轮1020和1050的一个或多个。

如在图13中所示，系统1300可包括位置调节机件，其可调节与激光相关的部件在径向和/或轴向方向上相对于组件400（例如，或者其一部分）的位置。以这种方式，焦点、束斑点等可相对于一个或多个工件，例如涡轮机叶轮和轴，被调节。例如，束斑点可被定位成中心位于连接部（例如，缝）的稍微靠上位置，使得能量可被更多地指向涡轮机叶轮的毂端。以这种方式，焊池可被形成，该焊池包括的涡轮机叶轮的材料比轴的材料多。以这种方式，涡轮机叶轮可以是包括镍的合金，由此焊池被形成为包括比该合金和轴的材料的50/50混合更大的镍浓度。

作为示例，束斑点（例如，与束轴线正交的横截面）可包括诸如高斯形状的形状。这种束可包括由直径或由半径（例如R）限定的斑点大小。束可沿着束轴线包括束腰，其可以是最小的斑点大小。作为示例，在束接触部件时，斑点大小可在发生接触的位置被定义。例如，束可包括束腰，该束腰可与该束接触物体（例如，或多个物体）的位置错开。作为示例，对于束在自由空间中的传播，斑点大小半径可被定义为w(z)，其中下面的方程可限定斑点大小沿着束轴线的变化： w(z) = w₀(1+(z/z_R)²)^0.5。在这个示例中，z_R可以是瑞利范围（例如，

）。作为示例，焦点深度可被定义为b = 2z_R。作为示例，当在腰中心（例如，最小斑点大小在w₀）和接触表面（例如，在焊接开始之后）之间存在错开时，这种错开可在所述焦点深度之内。作为示例，在焊接期间，束可穿透到初始接触表面的超过腰中心的深度。

作为示例，焊接过程可包括在焊接之前将两个或更多束对准到缝。在这个示例中，与缝的有意的轴向错开可被实施，使得与轴相比能量被更多地引导向涡轮机叶轮（例如，在约50％到约80％的范围内）。作为示例，焊接过程可在多个束内进行，这些束在一个或多个极限内被轴向对准，例如，以维持每个焊缝部分的焊池组成在一个或多个极限内。这种方法可用来维持多个焊池的冶金性能在一个或多个性能范围内。作为示例，对于采用多个束的过程，该多个束的轴向错开极限可以是，例如，小于约0.1毫米。

图13的系统1300还被示出为包括装备框1362、1364、1366、1368、1370、1372和1374。作为示例，框1362、1364和1366可包括传感器和传感器电路系统以感测背反射、UV能量、近IR（NIR）能量、IR能量等。例如，焊接过程可产生不同类型的能量，该能量可通过第一镜子室1314的旁室1333被传输到框1362、1364和1366，其中旁室1333可包括镜子1335，该镜子可让该能量的一些穿过并到达框1366，同时引导该能量的一些到子旁室1337，该子旁室可包括镜子1339以引导该能量的一些到框1364并且引导该能量的一些到框1362。

作为示例，框1372可以是光源，该光源可发射带有电磁谱的一个或多个波长的光（例如，UV、NIR、IR、VIS等）。这个能量可被传输到第二镜子室1316，在那里第二镜子1317将该能量的至少一部分引导到旁室1331，在那里该部分可再被传输到框1368，该框可以是摄像机。例如，框1368可包括OES、ICCD等。作为示例，框1368可包括高速图像传感器，该传感器可捕获一个夹头、多个夹头、涡轮机叶轮、轴、束、缺口、团、分散能量、分散材料、焊缝等的视频。

对于框1374，其可包括一个或多个喷嘴，该喷嘴可朝着大体在夹头之间的区域引导气体和/或引导气体远离该区域。例如，框1374可朝着连接部、朝着等离子体等引导气体。作为示例，框1374可作为温度控制机件的一部分。作为示例，框1374可通过一个或多个喷嘴引导气体（例如多个喷射流）以调节涡轮机叶轮、轴、涡轮机叶轮和轴等的温度。作为示例，一个喷嘴和/或多个喷嘴可旋转、可平移等。作为示例，框1374可提供保护气体。作为示例，框1374可执行多个功能。

在图13的示例中，控制器1305被示出为包括各种框，例如图11的控制器1100的那些。作为示例，框1310可包括电路系统以接收和/或传输与框1362、1364、1366、1368、1370、1372和1374中的一个或多个和激光单元1350有关的信息。控制器1305可提供对焊接过程的控制，该焊接过程将涡轮机叶轮和轴焊接以形成SWA（例如，SWA单元）。

图14示出了系统1400的示例，该系统可包括多个束的多个分支。在这个示例中，单个束单元可产生一个束，该一个束可被分成多个束，其中所述多个束中的每一个都通过其自己的束路径被引导。

作为示例，系统1400可包括盘激光模块1410，该模块可供应分配子系统1420。作为示例，该盘激光模块1410可包括以约1030nm工作的二极管泵浦的薄盘激光器。例如，考虑泵浦单元1420，该单元包括以约941nm发射能量的二极管，其中这个能量可被引导到盘激光模块1410的Yb:YAG盘。

薄盘激光器可包括带有约200

或更少的厚度的活性介质。例如，Yb:YAG活性介质是晶状的并且可在一侧通过准端面泵浦构造的二极管激光堆刺激而另一侧被冷却。光学器件可包括抛物面镜和向后反射镜，其中未被吸收的功率可被多次成像，例如，以优化效率。作为示例，单个盘可产生最多约3.5千瓦的功率，该盘在约1030nm的波长上在近红外（NIR）中运行。作为示例，多个盘可被级串以实现更高的功率水平。控制器可用于实现对不同激光器参数的选择，例如，运行模式、功率水平、和束质量。Yb:YAG盘激光器可产生比Nd:YAG激光器更小的束大小（例如斑点大小），这进而可允许高能量密度。

在图14的示例中，分配子系统1420接收来自盘激光模块1410的激光束。分配子系统1420被示出为包括功率控制单元1422、开关1424、分束器1426和耦合器1428。这些耦合器可将各个激光束引导到系统1400的路径上，例如，以执行通过一个或多个激光束的焊接。

作为示例，一个或多个传感器可感测信息，该信息可适合于检测一个或多个激光束的功率变化（例如，间接检测技术）。作为示例，直接技术可被实施以检测一个或多个激光束的功率变化。例如，考虑感测与保护性窗筒和/或功率盒相关的信息的传感器，激光束穿过该筒，功率盒可被实施为例如作为保护性窗的替代。

至于一个或多个传感器，作为示例考虑温度传感器、背反射传感器、等离子体传感器和摄像机（例如，CMOS摄像机等）的一个或多个。作为示例，诸如温度传感器、背反射传感器或等离子体传感器的传感器可以约几十千赫量级的采样率工作。作为示例，摄像机传感器可以约一千赫兹量级的采样率工作。

关于用于直接感测激光功率的功率传感器，焊接头可包括保护性窗筒，该筒可提供温度信息，可从该信息确定激光束的功率。作为示例，用于直接感测激光功率的功率传感器可包括实施量热法的激光功率部件。例如，吸收体可被激光束的至少一部分辐射规定的时间长度，其中该吸收体的热容量和温度升高是已知的。给定所述信息，可计算激光功率。

再参照图14的控制器1422，关于功率控制可实施闭环技术，其中，例如，一个或多个源被调节，其中该一个或多个源建立激光束（见，例如泵浦二极管1412）。

作为示例，激光束的特征可例如是，束功率、未聚焦的束的束直径和束位置、焦点中的束直径和束位置和该束的极化中的一个或多个。

图15示出了关于图8的示例组件的示例情形1500，其包括朝着涡轮机叶轮330的毂端340和轴360的涡轮机叶轮轴端370所形成的连接部引导的束810-1和束810-2。情形1500指示了涡轮机叶轮330和轴360的旋转方向和各个焊缝区域的形成。如针对束810-1所示，可形成焊池和一个或多个等离子体。作为示例，束的穿透深度可被控制，例如，以至少部分地控制焊缝深度。例如，钥匙孔深度可被控制以形成在毂端340和涡轮机叶轮轴端370之间的焊缝。

作为示例，图14的系统1400可被用来形成情形1500的焊缝区域。系统1400可包括图13的系统1300的各种特征。作为示例，控制器1305可被构造成控制系统1400。例如，控制器1305可控制情形1500的束810-1和束810-2 和/或与一个焊接过程（例如，或多个焊接过程）有关的一个或多个其它参数。作为示例，控制可包括位置控制、旋转控制、气体控制、温度控制、能量控制、焦点控制、束斑点大小控制、等离子体控制等的一个或多个。

图16示出了可在一个焊接过程（例如，或者多个焊接过程）之前、期间和/或之后发生的方法1600的示例。如所示，方法1600包括获得框1610以获得信息、分析框1620以分析所述信息的至少一部分、和评估框1630以至少部分地基于所述分析评估一个或多个过程。

图16还示出了正被焊接的部件的简图，其中所述部件可以是涡轮机叶轮330的毂端340和轴360的涡轮机叶轮端370。如所示，激光束810-1可形成熔化，在这些部件的表面上可看见焊池；注意到，这些部件可正沿着箭头所示的方向被移动，同时激光束810-1可相对地静止不动（例如，通过束斑点的瞄准）。在激光束810-1的前面有由这两个部件限定的缝（例如，连接部），而在激光束810-1的后面形成了焊道。如提及的，激光束的束斑点可被瞄准到缝或者略微偏离缝（例如，与一个部件相比中心更多地朝着另一个部件）。如通过横截面视图所指示的（见带有轴向尺寸

的平面和带有方位角尺寸

的平面），焊道是焊缝的从该表面向下延伸的表面部分。例如，关于焊道的形状、大小等的信息可被分析以评价焊接过程。

作为示例，获得框1610可包括通过基于激光的传感器获得信息。例如，考虑对缝、焊道等作三角测量的基于激光的传感器。作为示例，信息分析可输出关于粗糙度、凹度、半径百分比等的信息。作为示例，分析可输出关于一个或多个轮廓的信息。例如，考虑关于缝轮廓、焊道轮廓、焊池轮廓等的信息。作为示例，可至少部分地基于来自一个或多个分析的信息对一个或多个与过程相关的参数进行调节、选择等。

图17示出了可在一个焊接过程（例如，或者多个焊接过程）之前和/或期间发生的方法1700的示例。如所示，方法1700包括获得框1710以获得信息、分析框1720以分析该信息的至少一部分、评估框1730以评估一个或多个位置（例如，缝位置、轴向位置、接触位置等）、决定框1740以按照接受框1750确定所评估的一个或多个位置是可接受的还是按照拒绝和/或调节框1760确定所评估的一个或多个位置是不可接受的。

作为示例，方法1700可被应用以控制一个或多个焊接过程的一个或多个方面。例如，方法1700可获得关于由涡轮机叶轮330的毂端340和轴360的涡轮机叶轮端370形成的连接部的图像。这些图像的一个或多个在间隙、接触、对准等方面被分析。作为示例，方法1700可包括调节毂端340和/或涡轮机叶轮轴端370的位置、力、转速等。

作为示例，可至少部分地基于图像分析调节一个或多个束。例如，可基于图像分析（例如，基于连接部间隙、接触、对准等的一个或多个）调节束能量、束焦距、束斑点大小等。

作为示例，方法可包括缝追踪。作为示例，方法可包括缺口检测。作为示例，方法可包括通过找到一个部件（轴或者涡轮机叶轮）上的一个点来检测缝位置，这个点可以是接触另一个部件（例如涡轮机叶轮或轴）的点。作为示例，“设置”可被接受或拒绝。作为示例，被拒绝的“设置”可被调节以重新定位一个或多个部件。例如，调节可包括在保持一个部件静止不动的同时旋转另一个部件。作为另一示例，调节可包括在不同程度上旋转两个部件（例如，一个顺时针而另一个逆时针）。

作为示例，方法可包括在使轴接触涡轮机叶轮之前就定位轴平面。在这个示例中，定位可包括例如利用接触探针、非接触探针或者接触探针和非接触探针进行探测。作为示例，非接触探针可以是基于激光的。作为示例，方法可包括将探测的位置（例如，通过探测确定的）与参考位置（例如，参考表面的位置等）进行比较。作为示例，探测可以是定位方法的一部分，该定位方法将部件相对于彼此进行定位以为了通过一个或多个激光束进行焊接，这些激光束可具有相对小的斑点大小。作为示例，探测可用于实现少于约20微米的位置精度。

图18示出了表1810，该表列出了传感器和传感器信息的示例，图18还示出了正由激光810为焊接部件340到部件370而形成的焊缝的简图。表1810列出了等离子体或金属团传感器、温度传感器、背反射传感器和可见光传感器。表1810还列出了可由所述传感器的一个或多个感测到的能量的波长的示例。例如，等离子体或金属团传感器可包括电路系统以感测UV能量（例如，小于约600nm）、温度传感器可包括电路系统以感测NIR能量（例如，从约1100nm到约1800nm）、背反射传感器可包括电路系统以感测与激光相关的能量（例如，考虑Yb:YAG激光等），并且可见能量传感器可包括电路系统以感测可见光能量（例如，约390nm到约700nm）。如在表1810中示出的，来自等离子体或金属团传感器的信息可涉及激光功率、激光束的焦点位置、气体保护、缝位置、焊接缺口变宽等；来自温度传感器的信息可涉及热耗散或传导中的变化，例如，由于一个或多个焊缝缺陷（例如，考虑多孔性、穿透不足等）；来自背反射传感器的信息可涉及一个或多个钥匙孔特征（例如，焊接穿透深度、飞溅等）；以及来自可见光传感器的信息可涉及大小、形状、表面、缝等（例如，考虑焊缝之后和之前的区域的特征）。

作为示例，系统可包括一个或多个传感器，这些传感器可在焊接之前、焊接期间和/或焊接之后感测信息。作为示例，系统可通过一个或多个传感器感测信息并且在焊缝的质量和/或一个或多个部件（例如，物理特征、位置等）方面分析所感测的信息的至少一部分。作为示例，系统可通过确定从参考信息的一个或多个偏离来分析信息。例如，系统可包括可与感测信号进行比较的参考信号。作为示例，系统可实时地分析感测的信息，以例如确定是否已经出现了焊缝缺陷。作为示例，系统可获得信号并且相对于参考信号分析该信号的至少一部分以确定是否出现了焊缝缺陷。

作为示例，系统可包括一个或多个接口以接收信息和一个或多个电路以分析信息。作为示例，系统可包括一个或多个处理器，这些处理器可至少部分地基于感测的信息执行计算以确定是否已经出现了焊接缺陷，任选地与该信息的接收实时地（例如，或者接近实时地）。

作为示例，方法可包括焊接、接收与由焊接形成的焊缝有关的信息并分析所接收的信息的至少一部分。在这样的示例中，该方法可基于分析确定焊缝是否有缺陷。例如，该方法可将所接收的信息的至少一部分与其它信息比较以确定条件（例如，质量度量）是否被违反。例如，如果期望焊池要大于某个尺寸和/或小于某个尺寸，那么与这些尺寸的一个或多个的偏离就引起了违反（例如，指示焊缝有缺陷）。

图19示出了方法1900，该方法包括获得框1910以获得与焊接过程相关的信息（例如，感测的信息等）、参考信息框1920以传输参考信息、分析框1930以根据所述参考信息的至少一部分分析所获得的信息的至少一部分、存储框1940以存储信息和/或分析框1930的一个或多个结果、决定框1950以决定由焊接过程形成的焊缝是否可接受、接受框1952以接受由焊接过程形成的焊缝（例如，两个部件被焊接为一个单元，等）、拒绝框1954以拒绝由焊接过程形成的焊缝（例如，拒绝由两个被焊接的部件形成的单元）、和更新框1956以触发重新计算框1958以至少部分地基于按照接受框1952的接受和/或按照拒绝框1954的拒绝重新计算参考信息。如所示，方法1900可在下一个组件框1980中继续，例如，以按照获得框1910获得关于要通过焊接过程焊接的组件的信息。

如在图19中所示，重新计算框1958可更新参考信息框1920的参考信息，任选地通过从存储框1940接收存储的信息和/或存储的结果以及通过从参考信息框1920接收现有的参考信息。例如，一个或多个统计技术可被应用以至少部分地基于重新计算框1958所接收的信息计算一个或多个度量。所述一个或多个度量可由此被更新以作为学习过程的一部分，该学习过程可以是基于机器的学习过程。

方法1900可任选地包括人检查框1960，例如，以由人对被拒绝的由焊接过程焊接两个部件所形成的单元进行检查和/或对这个单元进行由人指导的机器检查。人检查框1960可提供足够的信息以按照决定框1970做出决定以决定是否要按照更新框1956更新信息（例如，参考信息）。作为示例，人检查框1960可提供关于基于机器的伪阴性（例如，拒绝）和/或基于机器的伪阳性（例如，接受）的信息。因此，虽然人检查框1960被示出为在拒绝框1954之后，但是它可任选地在接受框1952之后。关于拒绝和/或接受的信息可任选地被用于更新参考消息，其中该一个或多个度量例如可是用于焊接过程的质量控制等目的。

图20示出了图形用户界面（GUI）2000的示例和显示设备和/或显示系统2050的示例。可通过由处理器（例如，控制器、CPU、GPU等）执行指令使这种GUI提供一个或多个显示。

在图20的示例中，GUI2000包括图形2010、图形2022、2024、2026和2028以及指示符图形2030；图形2010带有列出参数和相关的值的字段，图形2022、2024、2026和2028示出了相对于位置和/或时间的度量的值，指示符图形2030可指示焊缝、组件、组件的部件、单元等的状态。例如，图形2030可通过文字和/或颜色（例如，考虑黄色）指示OK、接受、通过等和/或可通过文字和/或颜色（例如，考虑红色）指示NOK、拒绝、不通过等。作为示例，在系统要求操作者的注意力时，图形2030可提供合适的指示，无论是文字和/或颜色。

作为示例，图形2022、2024、2026和2028可以用于一个或多个焊接束。例如，图形2022和2024可用于形成焊接两个部件的焊缝的一个激光束，而图形2026和2028可用于形成焊接所述两个部件的焊缝的另一个激光束。因此，GUI2000可显示关于正被形成的一个或多个焊缝的信息，所述焊缝可任选地被同时形成。作为示例，在时间上可基本上同时开始和/或结束由各个激光束形成多个焊缝。作为示例，在时间上可异步地开始和/或结束由各个激光束形成多个焊缝。

图21示出了方法2100的示例，该方法包括获得框2110以获得信息、分析框2120以分析信息和控制框2140以控制焊接的一个或多个方面。在图21的示例中，获得框2110可获得的信息例如是等离子体信息、温度信息、图像信息等。作为示例，分析框2120可包括在化学特征、物理特征和/或一个或多个其它特征方面分析信息。作为示例，控制框2140可包括控制一个或多个束、力、RPM、气体、温度和/或焊接的一个或多个其它方面。

图22示出了方法2200的示例，该方法包括获得框2210以获得等离子体信息、分析框2220以分析该等离子体信息的至少一部分和控制框2240以控制焊接的一个或多个方面。作为示例，可在化学组成（例如，镍和/或其它成分）方面分析等离子体信息。作为示例，可在能量方面（例如，吸收的能量、传输的能量、反射的能量等）分析等离子体信息。作为示例，可在气体方面（例如，产生的气体、提供的气体、周围环境气体等）分析等离子体信息。

作为示例，方法可包括同轴地定位涡轮机叶轮和轴，其中施力器应用轴向力到该涡轮机叶轮，其中该涡轮机叶轮将所述力的至少一部分转移到轴并且其中可旋转的轴夹头支撑该轴；旋转该可旋转的轴夹头；激发至少一个激光束；以及通过所述至少一个激光束，在所述涡轮机叶轮和所述轴之间形成焊缝。在这个示例中，该方法可包括通过涡轮机叶轮夹头定位该涡轮机叶轮。作为示例，涡轮机叶轮夹头可以是弹簧夹头，该夹头可在涡轮机叶轮的一部分上（例如，毂部分的外边缘等）施加偏置力。作为示例，夹头可以是鼻部夹头，该夹头可例如是弹簧夹头，该夹头可在涡轮机叶轮的一部分上（例如，鼻部等）施加偏置力。作为示例，夹头可用于施加轴向力到涡轮机叶轮。作为示例，夹头可用于从涡轮机叶轮接收轴向力。作为示例，涡轮机叶轮夹头可以是可旋转的涡轮机叶轮夹头。作为示例，鼻部夹头可以是可旋转的鼻部夹头。

作为示例，方法可包括，在一个或多个焊缝的形成期间，调节被应用到涡轮机叶轮的轴向力。在这个示例中，该力可小于约100N，并且例如，小于约30N。

作为示例，方法可包括将至少一个激光束瞄准涡轮机叶轮和轴之间的连接部。在这个示例中，瞄准能将该至少一个激光束更大百分比地瞄准该涡轮机叶轮。作为示例，这个方法可包括形成焊缝，其中该焊缝包括的涡轮机叶轮的材料的百分比比轴的材料的百分比更高。

作为示例，方法可包括应用顺从力，该顺从力补偿了与形成一个焊缝（或者，例如形成多个焊缝）有关的在轴向方向上的材料损失。

作为示例，方法可包括形成涡轮机叶轮和轴之间的接触，该接触存在于单个配合区域。作为示例，轴可包括先导栓并且涡轮机叶轮可包括先导孔。作为示例，涡轮机叶轮可包括台阶凹部并且轴可以是无先导的。

作为示例，方法可包括通过使能量从涡轮机叶轮和轴反射并分析该能量来分析焊缝质量。在这样的示例中，方法可包括响应于对该能量的分析控制至少一个参数。例如，可被分析的能量可包括可见光能量、紫外能量、红外能量和近红外能量中的至少一个。

作为示例，方法可包括形成一个等离子体。在这个示例中，该方法可包括从该等离子体获得信息并且在化学特征方面分析该信息。例如，考虑保护气体特征。作为示例，方法可包括响应于在化学特征方面的信息分析来控制至少一个参数。作为示例，方法可包括从等离子体获得信息并且在该等离子体的物理特征方面分析该信息。作为示例，方法可包括形成两个等离子体。在这个示例中，该方法可包括从这两个等离子体获得信息并且分析该信息。这个方法也可包括响应于对该信息的分析控制至少一个参数（例如，与焊接有关的参数等）。作为示例，方法可包括将一个等离子体的至少一个特征与另一个等离子体的至少一个特征相比较。在这样的示例中，方法可包括响应于所述比较控制至少一个参数。

作为示例，方法可包括感测关于在涡轮机叶轮和轴之间形成的焊缝的信息。例如，方法可包括分析该信息的至少一部分以确定该焊缝的质量。这种方法可包括，至少部分地基于该焊缝的质量，接受该焊缝或者拒绝该焊缝。

作为示例，方法可包括接收由等离子体或金属团传感器感测的信息并且确定由激光束功率、激光束焦点位置、气体保护、由两个部件形成的缝的缝位置和焊接缺口变宽组成的组中的至少一个。

作为示例，方法可包括接收由温度传感器感测的信息并且确定由热耗散变化和热传导变化（例如，在一个或多个焊接过程期间等）组成的组中的至少一个。在这样的示例中，方法可包括将所确定的热耗散变化或者所确定的热传导变化与缺陷焊缝相关联。作为示例，缺陷焊缝的缺陷可以是或包括基于多孔性的缺陷和/或基于穿透的缺陷。

作为示例，方法可包括接收由背反射传感器感测的信息并且确定至少部分地由该至少一个激光束中一个激光束的能量形成的钥匙孔的至少一个特征。

作为示例，方法可包括同轴地定位涡轮机叶轮和轴，其中施力器施加轴向力到涡轮机叶轮，其中涡轮机叶轮将该力的至少一部分转移到轴并且其中可旋转的轴夹头支撑该轴；旋转可旋转的轴夹头；获得与形成在该涡轮机叶轮和该轴之间的连接部有关的信息；分析该信息的至少一部分；和至少部分地基于该分析，调节与焊接该涡轮机叶轮和该轴的焊接过程有关的至少一个参数。在这个示例中，该方法可包括用接触探针或非接触探针进行探测（例如，关于确定一个或多个部件的一个或多个位置）。

作为示例，方法可包括在涡轮机叶轮和轴的接触点方面分析连接部。例如，考虑在涡轮机叶轮和轴之间的缺口方面分析该连接部。在这个示例中，图像获取系统可捕获一个或多个图像，这些图像可被分析以例如确定一个或多个缺口是否阻止了涡轮机叶轮相对于轴的可接受的安置。在这个示例中，在出现安置问题时，方法可包括重装涡轮机叶轮等。

作为示例，方法可包括在涡轮机叶轮和轴之间的一个或多个接触点、一个或多个缺口或者一个或多个接触点和一个或多个缺口方面分析连接部（例如，缝）。

作为示例，方法可包括执行焊接过程，例如，至少部分地通过激发至少一个束（例如，激光束等）或者，例如激发多个激光束。

作为示例，系统可包括控制器；施力器；可旋转的轴对中夹头；旋转该可旋转的轴对中夹头的驱动机件；和激光束单元。在这个实施例中，该系统可包括可旋转的涡轮机叶轮对中夹头，以及例如旋转该可旋转的涡轮机叶轮对中夹头的驱动机件。

作为示例，系统可用于形成在可旋转的涡轮机叶轮对中夹头和可旋转的轴对中夹头之间的视线缺口。

作为示例，系统可包括通过光学器件对准的摄像机。例如，考虑感测电磁能量谱的可见光部分中波长的能量的摄像机。

作为示例，系统可包括分束器，该分束器将激光束单元的一个激光束分开。例如，分束器可将一个激光束分成两个束。作为示例，系统可包括光学器件，该光学器件可将两个束的斑点（例如，任选地由一个共同的束分成的）瞄准到由可旋转的轴对中夹头对中的轴和涡轮机叶轮形成的连接部。

作为示例，系统可包括施力器和可旋转的轴对中夹头，该施力器包括施力器轴线，并且该可旋转的轴对中夹头包括轴夹头轴线。在这个示例中，该系统可将所述轴线同轴地对准，并且例如，相对于重力。作为示例，形成的一个或多个焊池可受到重力加速度的影响。部件轴线与重力的对准可提供更加均匀（例如，一致）的一个或多个焊缝。

作为示例，系统可包括控制器，该控制器包括电路系统（例如，硬件、硬件和软件等），该电路系统能控制由施力器施加的力、驱动机件引起的可旋转的轴对中夹头的旋转和激光束单元的发射能量。

作为示例，系统可包括至少一个传感器。在这个示例中，控制器可包括输入端以接收由至少一个传感器感测的信息。作为示例，系统的控制器可分析信息以确定至少一个焊缝的质量。

作为示例，系统可包括等离子体或金属团传感器，其中该系统的控制器可接收由该等离子体或金属团传感器感测的信息以确定由激光束功率、激光束焦点位置、气体保护、由两个部件形成的缝的缝位置和焊接缺口变宽组成的组中的至少一个。

作为示例，系统可包括温度传感器，其中该系统的控制器可接收由该温度传感器感测的信息以确定由热耗散变化和热传导变化所组成的组中的至少一个。在这个示例中，控制器可将所确定的热耗散变化或者所确定的热传导变化与缺陷焊缝相关联（例如，考虑基于多孔性的缺陷，基于穿透的缺陷，等）。作为示例，控制器可接收由一个或多个温度传感器感测的信息（例如，任选地在角度方面以及任选地在一个或多个部件的旋转期间）以确定由热耗散变化和热传导变化所组成的组中的至少一个，例如，其中控制器可将确定的一个或多个变化与缺陷焊缝相关联。在这个示例中，控制器可识别作为焊缝的一个或多个部分的缺陷焊缝（例如通过一个或多个角度位置等）。

作为示例，系统可包括背反射传感器，其中该系统的控制器可接收由该背反射传感器感测的信息以确定至少部分地由激光束单元的能量（例如，通过一个或多个激光束）形成的钥匙孔的至少一个特征。

作为示例，系统可包括显示和控制器可执行指令以使图形用户界面（GUI）提供所述显示。在这个示例中，GUI可包括质量控制图形，该图形指示了焊接单元的接受或者焊接单元的拒绝。

作为示例，系统可包括控制器，该控制器可至少部分地基于向该控制器的输入（例如，通过一个或多个信息接口）控制激光束单元、施力器或者驱动机件。在这个示例中，该控制器可控制一个或多个光学元件，这些光学元件可用于对激光束进行分束、瞄准一个或多个激光束等。

作为示例，系统可包括控制器，该控制器可至少部分地基于由一个或多个传感器感测的由一个激光束产生的一个等离子体的至少一个特征控制焊接过程的至少一个参数。作为示例，系统可包括控制器，该控制器可至少部分地基于由一个或多个传感器感测的由多个激光束产生的多个等离子体的至少一个特征控制多个焊接过程的至少一个参数。在这样的示例中，控制器可包括控制电路系统，该电路系统可将所述多个等离子体中的一个等离子体的特征与所述等离子体中的另一个等离子体的特征相比较。在这样的示例中，来自一个或多个传感器的信息可被分析以确定一个或多个特征等。

作为示例，系统可包括涡轮机叶轮夹具。作为示例，系统可包括控制器，该控制器可控制由施力器施加的力。例如，该控制器可控制由施力器在焊接过程期间施加到涡轮机叶轮和/或轴的力。作为示例，力可由涡轮机叶轮夹具施加和/或由涡轮机叶轮夹具接收。作为示例，涡轮机叶轮夹具可被构造成鼻部夹头、毂夹头等。作为示例，夹具可以是可旋转的夹具。

作为示例，系统可包括一个或多个位置探针。作为示例，位置探针可以是非接触探针。作为示例，位置探针可以是接触探针。作为示例，位置探针可确定由可旋转的轴对中夹头对中的轴的一部分的位置。作为示例，系统的控制器可至少部分地基于由位置探针确定的位置控制由涡轮机叶轮和轴形成的缝的特征。在这种示例中，可在激光束单元的激光束的斑点大小方面控制该缝的特征。

作为示例，系统可包括传感器单元，该传感器单元可感测等离子体UV排放、反射的激光束排放和近红外排放中的至少一个。作为示例，系统可包括多个传感器，该传感器可分别感测等离子体UV排放、反射的激光束排放和近红外排放。

作为示例，系统可包括气体喷嘴。在这个示例中，该系统可包括控制器，该控制器可通过该气体喷嘴控制气体传送。在这个示例中，该系统可包括气体流量计，该流量计感测流到该气体喷嘴的气体。作为示例，气体喷嘴可将气体朝着缝、焊缝、等离子体等引导。

尽管已经在附图中图示了并在前面的具体描述部分中描述了方法、设备、系统、布置等的一些示例，但是应该理解的是，所公开的示例性实施例不是限定性的，而是能够进行数种重新布置、改进和替换。

Claims

1.一种形成焊缝的方法，其包括：

相对于重力同轴地定位涡轮机叶轮和轴，其中施力器施加轴向力到所述涡轮机叶轮，其中所述涡轮机叶轮通过围绕一个或多个缺口的一个或多个接触点将所述轴向力的至少一部分转移到所述轴，所述一个或多个缺口限定了轴向缝宽度，并且其中可旋转的轴夹头支撑所述轴；

旋转所述可旋转的轴夹头；

激发至少一个激光束；以及

通过所述至少一个激光束，在所述涡轮机叶轮和所述轴之间形成焊缝。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述同轴地定位包括通过涡轮机叶轮夹头定位所述涡轮机叶轮。

3.如权利要求2所述的方法，其中所述涡轮机叶轮夹头包括可旋转的涡轮机叶轮夹头。

4.如权利要求1所述的方法，包括，在所述焊缝的形成期间，调节被应用到所述涡轮机叶轮的所述轴向力。

5.如权利要求1所述的方法，其中所述轴向力小于100N。

6.如权利要求1所述的方法，其中所述轴向力小于30N。

7.如权利要求1所述的方法，包括将所述至少一个激光束瞄准所述涡轮机叶轮和所述轴之间的连接部。

8.如权利要求7所述的方法，其中所述瞄准将所述至少一个激光束以比瞄准所述轴更大的百分比瞄准所述涡轮机叶轮。

9.如权利要求8所述的方法，其中所述形成焊缝包括与所述轴的材料相比以更高的百分比包括所述涡轮机叶轮的材料的焊缝。

10.如权利要求1所述的方法，包括施加顺从力，所述顺从力补偿了与所述形成焊缝相关的在轴向上的材料损失。

11.如权利要求1所述的方法，其中所述涡轮机叶轮和所述轴之间的单个接触点存在于单个配合区域。

12.如权利要求1所述的方法，还包括通过使能量从所述涡轮机叶轮和所述轴反射并分析所述能量来分析焊缝的质量。

13.如权利要求12所述的方法，其中所述能量包括可见光能量、紫外能量、红外能量和近红外能量中的至少一个。

14.如权利要求1所述的方法，还包括形成等离子体并从该等离子体获得信息以及在化学特征方面分析该信息。

15.如权利要求1所述的方法，包括激发两个激光束；通过所述两个激光束，形成两个焊缝，每个焊缝都在所述涡轮机叶轮和所述轴之间；通过所述两个激光束形成两个等离子体；从所述两个等离子体获得信息；并且分析所述信息。

16.如权利要求15所述的方法，包括响应于所述信息的所述分析控制与所述两个焊缝的形成相关的至少一个参数。

17.如权利要求1所述的方法，包括感测关于形成在所述涡轮机叶轮和所述轴之间的焊缝的信息，分析所述信息的至少一部分以确定所述焊缝的质量，以及至少部分地基于所述焊缝的所述质量接受该焊缝或拒绝该焊缝。

18.一种形成焊缝的方法，其包括：

相对于重力同轴地定位涡轮机叶轮和轴，其中施力器施加轴向力到所述涡轮机叶轮，其中所述涡轮机叶轮将所述轴向力的至少一部分转移到轴，并且其中可旋转的轴夹头支撑所述轴；

旋转所述可旋转的轴夹头；

获得与形成在所述涡轮机叶轮和所述轴之间的连接部相关的信息；

分析所述信息的至少一部分；以及

至少部分地基于所述分析，调节与焊接所述涡轮机叶轮和所述轴的焊接过程相关的至少一个参数。

19.如权利要求18所述的方法，其中所述获得信息包括利用接触探针或者非接触探针进行探测。

20.如权利要求18所述的方法，其中所述分析包括在所述涡轮机叶轮和所述轴之间的一个或多个接触点和/或一个或多个缺口方面分析所述连接部。