完善转子轴的焊接工艺

电动汽车的销量正在不断攀升，而且在全球范围内增速迅猛。例如，据国际能源机构（IEA）早些时候的估计，2023年电动汽车销量比前一年增长35%，电动汽车在整个汽车市场的份额已接近五分之一。因此，转子轴等电机核心部件的生产正成为生产计划人员关注的焦点。他们正在寻找“来自单一来源”的创新解决方案，通过这些解决方案，可以特别高效、可靠地加工出更多数量的部件。

图 1. 在焊接过程中，垂直排列的工件会旋转，精确计量的激光束能量可实现高速焊接

由于采用中空结构，转子轴重量轻，材料成本低，因此组件设计自由度高，在这些因素的支持下，装配式转子轴在电动汽车领域取得了进步。同时，由于现在的转速可高达20,000rpm，因此电机的“心脏”必须承受特别高的负荷。例如，与内燃机的凸轮轴相比，这一数值要高出许多倍。因此，装配转子轴的生产始终与制造公差有关，即使是最小的不平衡也必须不惜一切代价避免，因为这会危及电机的使用寿命。此外，生产过程还必须保证部件的高度稳定性。

在这样的背景下，面对不断扩大的市场，如何才能建立起高效的生产，并在保证工艺安全的情况下实现数量的增长呢？埃马克激光技术公司目前正在以其ELC 6激光焊接机在市场上树立榜样：在这台机床中，紧凑地集成了转子轴的压装、预热和焊接工艺，其转台系统确保了最佳的节拍时间。激光焊接在“制造”两部分转子轴时是不可或缺的，几乎所有领先的汽车制造商都在不同的应用领域使用了缩写为“ELC”（埃马克激光焊接单元）的相关系统。

图 2. 内置转子轴为开发人员提供了极大的设计自由度

快速变化中的所有流程

一段时间以来，德国南部的激光专家们正是将这种品质带入了装配转子轴的生产中。ELC 6设备是这一过程的核心，它是连接两半部件的高效解决方案，工件抓取、预热、压装以及焊接都是通过转台快速、完美地进行的。激光束能量精确、集中，焊接速度快，焊接部件变形小。该设备专为带有圆周焊缝的动力总成部件而开发，从细节中就能看出其性能：

● 在将单个工件装入ELC 6之前，要对工件进行激光清洗。为此，埃马克激光技术公司提供了LC 4激光清洗机，它可以与 ELC 6 完美连接，从而确保生产线的无缝集成。  

● 在ELC 6的下一步（预热和压装）中，感应技术首先要确保部件达到理想的加工温度，然后再将两个部件连接在一起。

● 焊接前，要检查焊缝位置并重新调整部件位置。对轮廓进行精确扫描，并将数据传送给焊接光学系统和数控轴。

● 在随后的焊接过程中，垂直布置的工件会旋转，而激光光学镜组只向工件径向移动。因此，聚焦能量的焊接过程实际上是从侧面在圆周焊缝处进行的。高温测温计可控制焊接过程的温度。

● 焊接完成后，通过转台的旋转运动将工件运出机床，并由机器人下料。

总之，这种解决方案具有极高的生产速度——这主要是因为带有旋转工作台的机床在焊接过程中进行上料和下料（因此与生产时间同步）。此外，各个子过程完全同步。“固定光学镜组/移动工件”原则确保了高水平的运行可靠性。值得一提的是，埃马克激光技术公司在技术、输出和自动化方面为客户设计了非常灵活的解决方案，在ELC 6中可以加工最大高度为300毫米的工件。

本文来源：埃马克

来源：荣格-《国际汽车设计及制造》

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