CN110711938B - 消音器和缸盖的激光焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种消音器和缸盖的激光焊接方法，应用于压缩机，所述消音器盖合于所述缸盖，所述消音器具有圆周边沿，所述圆周边沿与所述缸盖形成圆周接触；通过激光束与所述缸盖的轴线倾斜10°以内，所述激光束的光斑落在所述消音器上且距离所述圆周边沿3mm以内，所述激光束以穿透焊方式沿所述消音器的圆周边沿移动，在所述圆周接触处形成密封连接所述消音器和所述缸盖的圆周焊缝。本发明的激光焊接方法能够最大程度减小缸盖的变形量，焊接完成后消音器和缸盖连接强度高，可靠性好。

Description

消音器和缸盖的激光焊接方法

技术领域

本发明涉及压缩机制造技术领域，具体地说，涉及一种消音器和缸盖的激光焊接方法。

背景技术

目前压缩机中的消音器和缸盖都是采用螺栓连接的，参照图1所示，下消音器与下缸盖的连接示意图。下消音器11’的边沿设有内缩凹部12’，螺栓13’将内缩凹部12’与下缸盖14’螺接，实现下消音器11’与下缸盖14’的连接。由于螺栓预紧力较大，在将消音器采用螺栓固定至缸盖的过程中，很容易导致缸盖发生变形。缸盖变形会影响压缩机同轴度，导致压缩机运行时耗损严重。

尤其在旋转式压缩机中，对于缸盖大平面的平面度要求很高，平面度要求一般在3μm。螺栓预紧力增加后缸盖的平面会在本来机加工的基础上进一步增加变形程度，稍有不慎，则会引起平面度超标，造成磨耗增大，甚至叶片卡死等现象。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本申请的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明提供一种消音器和缸盖的激光焊接方法，克服现有技术采用螺栓紧固导致缸盖变形，且连接强度不高的缺陷。

根据本发明的一个方面，提供一种消音器和缸盖的激光焊接方法，应用于压缩机，所述消音器盖合于所述缸盖，所述消音器具有圆周边沿，所述圆周边沿与所述缸盖形成圆周接触；通过激光束与所述缸盖的轴线倾斜10°以内，所述激光束的光斑落在所述消音器上且距离所述圆周边沿3mm以内，所述激光束以穿透焊方式沿所述消音器的圆周边沿移动，在所述圆周接触处形成密封连接所述消音器和所述缸盖的圆周焊缝。

优选地，上述的激光焊接方法中，同时采用多束激光束，间隔均匀沿所述消音器的圆周边沿多点施焊。

优选地，上述的激光焊接方法中，各激光束的收尾光斑与相邻激光束的起始光斑重合，且各激光束的起始光斑和收尾光斑的焊接热量均小于圆周焊接时移动光斑的焊接热量，以在所述圆周接触处形成均匀的圆周焊缝。

优选地，上述的激光焊接方法中，当所述消音器的厚度小于等于3mm，所述激光束的焊接功率小于等于2000W；当所述消音器的厚度大于3mm，所述激光束的焊接功率大于2000W。

优选地，上述的激光焊接方法中，所述激光束的焊接速度小于等于50mm/s。

优选地，上述的激光焊接方法中，所述激光束的焊接熔深等于所述消音器的厚度。

优选地，上述的激光焊接方法中，激光焊接时，所述激光束的光斑位置5mm区域内的温度小于等于100℃。

优选地，上述的激光焊接方法中，激光焊接时，保护气体的流量小于等于5mm/L。

优选地，上述的激光焊接方法中，所述缸盖的材质为碳钢、铸铁、粉末冶金中的任意一种，所述消音器的材质为碳钢。

优选地，上述的激光焊接方法中，所述消音器的圆周边沿和所述缸盖之间的配合间隙小于等于0.2mm。

优选地，上述的激光焊接方法还包括：激光焊接前，采用夹具将所述消音器固定至所述缸盖，以限制所述消音器相对于所述缸盖的轴向移动；以及，激光焊接后，撤除所述夹具。

本发明与现有技术相比的有益效果在于：

本发明采用激光焊接的方式连接消音器与缸盖，使得部品受热量小，端面的变形量得到改善，且连接强度高、可靠性好；

同时，由于采用激光焊接，消音器设计时不必避让螺栓孔位置，消音空腔得以增大，从而增加压缩机的消音效果；

另外，采用激光焊接可以在上下排气的压缩机中减少两种螺栓，在单排气的压缩机中减少一种螺栓，实现减少整机部品，加快生产节拍。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是传统消音器和缸盖采用螺栓连接的示意图；

图2是本发明中上消音器和上缸盖激光焊接的示意图；

图3是本发明中下消音器和下缸盖激光焊接的示意图；

图4是沿消音器的圆周边沿多点施焊的示意图；

图5是激光焊接前采用夹具固定上消音器和上缸盖的示意图；

图6是本发明中下消音器和下缸盖激光焊接后的连接效果示意图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式。相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略对它们的重复描述。

本发明的激光焊接方法，运用于压缩机制造中焊接消音器和缸盖。具体来说，在上下排气的压缩机中，可用于焊接上消音器和上缸盖，及焊接下消音器和下缸盖；在单排气的压缩机中，可用于焊接上消音器和上缸盖。本实施例中以上下排气的压缩机为例，即激光焊接方法用于焊接上消音器和上缸盖，及焊接下消音器和下缸盖。

图2是实施例中上消音器和上缸盖激光焊接的示意图，图3是下消音器和下缸盖激光焊接的示意图(图3为观察方便将下消音器和下缸盖垂直翻转)。激光焊接前，消音器盖合于缸盖，消音器具有圆周边沿，消音器的圆周边沿与缸盖形成圆周接触。消音器的圆周边沿和缸盖之间的配合间隙小于等于0.2mm。缸盖的材质为碳钢、铸铁、粉末冶金中的任意一种，消音器的材质为碳钢。

具体来说，参照图2所示，上消音器2盖合于上缸盖3，上消音器2具有圆周边沿(包括第一圆周边沿21，即下圈圆周边沿，和第二圆周边沿22，即上圈圆周边沿)，第一圆周边沿21和第二圆周边沿22分别与上缸盖3形成圆周接触。

下消音器和下缸盖的盖合方式同理。参照图3所示，下消音器4盖合于下缸盖5，下消音器4具有圆周边沿(包括第三圆周边沿41，即下圈圆周边沿，和第四圆周边沿42，即上圈圆周边沿)，第三圆周边沿41和第四圆周边沿42分别与下缸盖5形成圆周接触。

激光焊接时，通过激光束与缸盖的轴线倾斜10°以内，激光束的光斑落在消音器上且距离圆周边沿3mm以内，激光束以穿透焊方式沿消音器的圆周边沿移动，在消音器和缸盖的圆周接触处形成密封连接消音器和缸盖的圆周焊缝。穿透焊方式是指激光束焊穿消音器的圆周边沿，并熔到缸盖上，形成连接消音器和缸盖的圆周焊缝。

在实际焊接时，根据缸盖的材料不同，光斑的位置可以适当调整。当缸盖材料为碳钢时，由于消音器为碳钢材料，消音器与缸盖材料熔点、密度将近，焊接难度较低，光斑照射位置及角度根据焊接熔深、焊缝宽度等焊缝成形标的来选择，无其它要求；当缸盖材料为铸铁或粉末冶金时，因两者材料熔点、密度差异较大，激光焊接难度比碳钢大，焊接时光斑必须尽可能偏向碳钢0～3mm范围内，即偏向消音器0～3mm，焊接熔融区以碳钢成分为主，减少铸铁或粉末冶金焊接时因含碳量较高产生的珠光体、渗碳体析出比例，减少焊接裂纹缺陷率。

具体来说，参照图2所示，激光束6与上缸盖3的轴线31倾斜10°以内，即夹角α小于等于10°，激光束6的光斑落在上消音器2上且与上消音器2的第二圆周边沿22距离3mm以内，以穿透焊方式沿上消音器2的第二圆周边沿22移动，在上消音器2和上缸盖2的下圈圆周接触处形成密封连接上消音器2和上缸盖3的圆周焊缝。

需要注意的是，压缩机中上消音器2的上圈圆周边沿，即图示第一圆周边沿21与上缸盖2之间无需密封。

焊接下消音器4和下缸盖5同理。参照图3所示，激光束6与下缸盖5的轴线51倾斜10°以内，即夹角α小于等于10°，激光束6的光斑落在下消音器4上且距离下消音器4的圆周边沿(第三圆周边沿41/第四圆周边沿42)3mm以内，以穿透焊方式沿下消音器4的圆周边沿(第三圆周边沿41/第四圆周边沿42)移动，在下消音器4和下缸盖5的圆周接触处形成密封连接下消音器4和下缸盖5的圆周焊缝。

以焊接下消音器4的第三圆周边沿41和下缸盖为例。参照图4所示，图4是沿消音器的圆周边沿多点施焊的示意图。在优选的实施方式中，激光焊接时，同时采用多束激光束6，间隔均匀沿下消音器4的第三圆周边沿41多点施焊。激光束6可以包括2束(呈180°角均分)同时焊接，也可以包括3束(呈120°角均分)同时焊接，或者包括4束(呈90°角均分)同时焊接，这样可以减少单束激光焊接时焊件圆周方向加热、冷却的温度梯度，减少焊件局部温度差异，减少焊接应力变形量，改善焊接裂纹、气孔等缺陷比例。例如采用图示的4束激光束6，呈90°角均分沿下消音器4的第三圆周边沿41多点施焊，以减小第三圆周边沿41和下缸盖5的圆周边沿的变形量，避免焊接裂纹、气孔等。

进一步的，在优选的实施方式中，各激光束6的收尾光斑与相邻激光束的起始光斑重合，且各激光束6的起始光斑和收尾光斑的焊接热量均小于圆周焊接时移动光斑的焊接热量，以在下消音器4的第三圆周边沿41与下缸盖5的圆周接触处形成均匀的圆周焊缝。也即，焊接时采用“渐进渐出”的方式，在焊接起始阶段焊接热量逐步上升，焊接收尾阶段焊接热量逐步下降，在圆周焊接时焊接起始段与相邻激光束的收尾段重合保证整圆都焊到，这样可以保证重合焊接的焊缝部位形状不会因二次焊接而异常，整圈焊缝均匀密封，且外观一致性好。

在优选的实施方式中，消音器(包括上消音器2和下消音器4，下文中统称为消音器)与缸盖(包括上缸盖3和下缸盖5，下文中统称为缸盖)在激光焊接时的相关参数设置为：

激光束6的焊接熔深等于消音器的壁厚，激光束6的焊接功率根据消音器的壁厚决定，当消音器的厚度小于等于3mm，则激光束6的焊接功率小于等于2000W；当消音器的厚度大于3mm，则激光束的焊接功率大于2000W。激光束6的焊接速度小于等于50mm/s，保护气体的流量小于等于5mm/L。激光束6的光斑位置5mm区域内的温度小于等于100℃，即焊接区域附近5mm的温度控制在100°以内。

在其他实施方式中，上述参数可以根据生产需求适应性修改。

进一步的，激光焊接前，转子式压缩机的装配顺序为：若转子与泵体(包括消音器、缸盖和气缸等)装配受力点不在消音器上，则可以在转子装配前，泵体除消音器外的其他部品先装配好以后，再将上、下消音器(或仅上消音器)采用激光焊接的方式，焊接到缸盖上。若转子与泵体装配受力点在下消音器上，则装配方式变更为：在转子装配前，泵体除消音器外的其他部品先装配好以后，先激光焊接上消音器至上缸盖，再将转子安装到泵体上，再激光焊接下消音器至下缸盖。

在激光焊接前，优选采用夹具固定消音器和缸盖。消音器和缸盖在圆周的相对位置是确定的，夹具主要是限制了消音器装配在泵体上的上、下位置的自由度，即限制消音器相对于缸盖的轴向移动。参照图5所示，图5是激光焊接前采用夹具固定上消音器和上缸盖的示意图。激光焊接前，采用第一对夹具71和第二对夹具72将上消音器2固定在上缸盖3表面，避免上消音器2上下移动。然后将上消音器2的第一圆周边沿21(即下圈圆周)和上缸盖3激光焊接完成，再撤掉第一对夹具71和第二对夹具72。

激光焊接完成后，在上消音器2的圆周边沿和上缸盖3之间，下消音器4的圆周边沿和下消音器5之间，分别形成圆周焊缝。参照图6所示，图6是下消音器和下缸盖激光焊接后的连接效果示意图。下消音器4的第三圆周边沿41与下缸盖5的圆周接触处形成均匀的密封连接下消音器4和下缸盖5的第三圆周焊缝410，下消音器4的第四圆周边沿42与下缸盖5的圆周接触处形成均匀的密封连接下消音器4和下缸盖5的第四圆周焊缝420。

综上，本发明与现有技术相比至少具备以下优点：

一、由于采用激光焊接，减少螺栓预紧力产生的部品端面变形，确保缸盖能保持原本的形状及平面度。

二、消音器设计时不必避让螺栓孔位置，增大空腔，也让消音器可设计性更强；

三、在上下排气的压缩机中减少两种螺栓，在单排气的压缩机中减少一种螺栓，减少整机部品，简化生产流程；

四、激光焊接可以在同一个台位上直接由卡抓翻转实现上消音器和下消音器的焊接，加快了生产节拍，提升效率。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种消音器和缸盖的激光焊接方法，应用于压缩机，其特征在于：

所述消音器盖合于所述缸盖，所述消音器具有圆周边沿，所述圆周边沿与所述缸盖形成圆周接触，且所述圆周边沿与所述缸盖之间的配合间隙小于等于0.2mm；

激光焊接前，采用夹具将所述消音器固定至所述缸盖，以限制所述消音器相对于所述缸盖的轴向移动；

所述缸盖的材质为铸铁或粉末冶金，所述消音器的材质为碳钢；激光焊接时，通过激光束与所述缸盖的轴线倾斜10°以内，所述激光束的光斑落在所述消音器上且距离所述圆周边沿3mm以内，所述激光束的光斑位置5mm区域内的温度小于等于100℃，使所述激光束以穿透焊方式沿所述消音器的圆周边沿移动，在所述圆周接触处形成密封连接所述消音器和所述缸盖的圆周焊缝，且所述激光束的焊接熔深等于所述消音器的厚度；

其中，所述激光束的焊接速度小于等于50mm/s，且激光焊接时采用保护气体进行保护；

当所述消音器的厚度小于等于3mm，所述激光束的焊接功率小于等于2000W，当所述消音器的厚度大于3mm，所述激光束的焊接功率大于2000W；

激光焊接后，撤除所述夹具；

其中，激光焊接时，同时采用多束激光束，间隔均匀沿所述消音器的圆周边沿多点施焊；各激光束的收尾光斑与相邻激光束的起始光斑重合，且各激光束的起始光斑和收尾光斑的焊接热量均小于圆周焊接时移动光斑的焊接热量，以在所述圆周接触处形成均匀的圆周焊缝。

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