渦輪軸中的轉(zhuǎn)軸與葉輪的焊接方法、渦輪軸以及焊接裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及渦輪軸中的轉(zhuǎn)軸與葉輪的焊接方法、渦輪軸以及焊接裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]以往的增壓器具備軸承殼體、以能夠旋轉(zhuǎn)的方式支承于軸承殼體的渦輪軸、設(shè)置在渦輪軸的一端的渦輪葉輪、以及設(shè)置在渦輪軸的另一端的壓縮機葉輪。增壓器與發(fā)動機連接，通過從發(fā)動機排出的排放氣體使渦輪葉輪旋轉(zhuǎn)，并且通過該渦輪葉輪的旋轉(zhuǎn)，經(jīng)由轉(zhuǎn)軸使壓縮機葉輪旋轉(zhuǎn)。這樣，增壓器伴隨著壓縮機葉輪的旋轉(zhuǎn)對空氣壓縮并送至發(fā)動機。
[0003]渦輪軸通過轉(zhuǎn)軸與渦輪葉輪的焊接而構(gòu)成。作為焊接方法，如專利文獻(xiàn)I所示，例如，使用激光焊接、電子束焊接等。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)1:日本特開2012 —137099號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]發(fā)明所要解決的課題
[0008]近年來，要求增壓器的小型化。為了應(yīng)對該迫切期望，并且確保對應(yīng)于發(fā)動機容量的輸出，要求使渦輪軸更加高速地旋轉(zhuǎn)。
[0009]因此，上述的渦輪軸的焊接中，希望將焊接條件適當(dāng)?shù)卦O(shè)定，將焊接品質(zhì)進(jìn)一步提尚O
[0010]本發(fā)明的目的在于提供能夠提高渦輪軸的焊接品質(zhì)的渦輪軸中的轉(zhuǎn)軸與葉輪的焊接方法、渦輪軸以及焊接裝置。
[0011]用于解決課題的方法
[0012]本發(fā)明的第一方式是渦輪軸中的轉(zhuǎn)軸與葉輪的焊接方法，在該渦輪軸中，形成有向旋轉(zhuǎn)軸方向凹陷的內(nèi)部孔的環(huán)狀的對象面設(shè)置于轉(zhuǎn)軸以及葉輪的任意一方，具有與對象面對置的對置部和從對置部向中心側(cè)連續(xù)地形成而面對內(nèi)部孔的非對置部的對置面設(shè)置于轉(zhuǎn)軸以及葉輪的任意另一方，轉(zhuǎn)軸以及葉輪不具有通過相互嵌合而規(guī)定相互相對的位置的構(gòu)造，上述渦輪軸中的轉(zhuǎn)軸與葉輪的焊接方法的特征在于，包含:將對象面以及對置面以面接觸狀態(tài)在旋轉(zhuǎn)軸方向上對置配置的工序；以及針對對象面以及對置面，基于熔融深度到達(dá)與對置部相比更靠中心側(cè)的條件，從轉(zhuǎn)軸的徑向外側(cè)向徑向內(nèi)側(cè)進(jìn)行射束照射，從而對對象面和對置面進(jìn)行焊接的工序。
[0013 ]也可以在上述對置面的非對置部設(shè)置有突出部，該突出部向旋轉(zhuǎn)軸方向突出而被插入內(nèi)部孔，并且該突出部相對于內(nèi)部孔的內(nèi)周面在轉(zhuǎn)軸的徑向上隔開，在焊接的工序中，以熔融深度位于內(nèi)部孔的內(nèi)周面和突出部的外周面之間的方式進(jìn)行射束照射。
[0014]也可以在對置面的非對置部設(shè)置有小徑孔，該小徑孔向旋轉(zhuǎn)軸方向凹陷，并且直徑比內(nèi)部孔小，在焊接的工序中，以熔融深度位于內(nèi)部孔的內(nèi)周面和小徑孔的內(nèi)周面之間的方式進(jìn)行射束照射。
[0015]也可以在減壓環(huán)境下，作為射束照射而照射激光，從而完成焊接對象面和對置面的工序。
[0016]本發(fā)明的第二方式是使用第一方式的焊接方法來形成的渦輪軸。
[0017]本發(fā)明的第三方式是焊接裝置，其對渦輪軸中的轉(zhuǎn)軸與葉輪進(jìn)行焊接，在該渦輪軸中，形成有向旋轉(zhuǎn)軸方向凹陷的內(nèi)部孔的環(huán)狀的對象面設(shè)置于轉(zhuǎn)軸以及葉輪的任意一方，具有與對象面對置的對置部和從對置部向中心側(cè)連續(xù)地形成而面對內(nèi)部孔的非對置部的對置面設(shè)置于轉(zhuǎn)軸以及葉輪的任意另一方，轉(zhuǎn)軸以及葉輪不具有通過相互嵌合而規(guī)定相互相對的位置的構(gòu)造，上述焊接裝置的特征在于，具備:卡盤部，其將對象面以及對置面以面接觸狀態(tài)在旋轉(zhuǎn)軸方向上對置配置；以及焊接部，其針對對象面以及對置面，以熔融深度到達(dá)與對置部相比更靠中心側(cè)的方式，從轉(zhuǎn)軸的徑向外側(cè)向徑向內(nèi)側(cè)進(jìn)行射束照射，從而對對象面和對置面進(jìn)行焊接。
[0018]本發(fā)明的第四方式是渦輪軸，其特征在于，具備轉(zhuǎn)軸以及葉輪，該轉(zhuǎn)軸以及葉輪不具有通過相互的嵌合而規(guī)定相互相對的位置的構(gòu)造，且通過焊接來相互接合，轉(zhuǎn)軸以及葉輪的任意一方包含環(huán)狀的對象面，該環(huán)狀的對象面形成有向旋轉(zhuǎn)軸方向凹陷的內(nèi)部孔，轉(zhuǎn)軸以及葉輪的任意另一方包含對置面，該對置面具有:與對象面對置的對置部；以及從對置部向中心側(cè)連續(xù)地形成而面對內(nèi)部孔的非對置部，伴隨著對象面以及對置面的對置部的焊接而熔融且其后固化的熔融部位從對象面和對置部的接合部到達(dá)非對置部。
[0019]對置面也可以包含形成于非對置部且向旋轉(zhuǎn)軸方向突出的突出部。突出部的外周面也可以相對于內(nèi)部孔的內(nèi)周面夾著非對置部在轉(zhuǎn)軸的徑向隔離。熔融部位中的徑向內(nèi)側(cè)的端部也可以位于非對置部。
[0020]發(fā)明的效果
[0021 ]根據(jù)本發(fā)明，能夠提高渦輪軸的焊接品質(zhì)。
【附圖說明】
[0022]圖1(a)以及圖1(b)是用于說明本發(fā)明的一個實施方式的渦輪軸的圖。
[0023]圖2是本發(fā)明的一個實施方式的焊接裝置的示意圖。
[0024]圖3是用于說明本發(fā)明的一個實施方式的焊接方法的流程圖。
[0025]圖4(a)?圖4(c)是用于說明熔融深度的圖。
[0026]圖5(a)?圖5(d)是分別用于說明本發(fā)明的一個實施方式的第一?第四變形例的圖。
[0027]圖6(a)以及圖6(b)是用于說明相對于圖5(c)所示的第三變形例的比較例的圖。
【具體實施方式】
[0028]以下參照附圖對本發(fā)明的一個實施方式詳細(xì)地進(jìn)行說明。該實施方式所示的尺寸、材料、其他具體的數(shù)值等只是用于使發(fā)明的理解容易的例示。因此，這些除了特別說明的情況以外不限定本發(fā)明。此外，本說明書以及附圖中，對具有實質(zhì)上相同的功能、結(jié)構(gòu)的要素賦予相同的附圖標(biāo)記而省略重復(fù)說明，而且省略與本發(fā)明沒有直接關(guān)系的要素的圖不O
[0029](渦輪軸I)
[0030]圖1(a)以及圖1(b)是用于說明渦輪軸I的圖。圖1(a)是轉(zhuǎn)軸2與渦輪葉輪3(葉輪)被焊接前的側(cè)視圖。圖1(b)是渦輪葉輪3與轉(zhuǎn)軸2被焊接后的渦輪軸I的側(cè)視圖。
[0031]如圖1(a)所示，轉(zhuǎn)軸2具有位于旋轉(zhuǎn)軸方向的一端并且與渦輪葉輪3對置的一端面2a(對置面)。在一端面2a形成有向旋轉(zhuǎn)軸方向突出的突出部2b。
[0032]另外，渦輪葉輪3具備輪轂3a、配設(shè)于輪轂3a的外周面的多個葉片3b。在輪轂3a的底面3c(對象面)形成有內(nèi)部孔(凹部)3d。內(nèi)部孔3d向轉(zhuǎn)軸2的軸向凹陷。內(nèi)部孔3d的內(nèi)徑比轉(zhuǎn)軸2的突出部2b的外徑大。因此，突出部2b能夠插入到內(nèi)部孔3d。
[0033]如圖1(b)所示，轉(zhuǎn)軸2的突出部2b被插入渦輪葉輪3的內(nèi)部孔3d，轉(zhuǎn)軸2的一端面2a與渦輪葉輪3的底面3c抵接。在維持該抵接的狀態(tài)下，向一端面2a和底面3c的外周進(jìn)行射束照射來進(jìn)行焊接，從而渦輪葉輪3與轉(zhuǎn)軸2接合，形成渦輪軸I。以下，對焊接轉(zhuǎn)軸2和渦輪葉輪3的焊接裝置進(jìn)行說明。
[0034](焊接裝置100)
[0035]圖2是焊接裝置100的示意圖。圖2中，將控制信號的流向以虛線的箭頭表示。圖2所示的第一保持部102由具有被未圖示的促動器驅(qū)動的三個卡爪102a的卡盤裝置等構(gòu)成。第一保持部102配置在轉(zhuǎn)車臺104上。而且，第一保持部102是通過三個卡爪102a夾住轉(zhuǎn)軸2中的與一端面2a相反側(cè)的端部來把持轉(zhuǎn)軸2。另外，第一保持部102固定于未圖示的馬達(dá)的輸出軸，繞所把持的轉(zhuǎn)軸2的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。
[0036]第二保持部106(卡盤部)由具有被促動器(未圖示)驅(qū)動的三個卡爪106a的卡盤裝置等構(gòu)成。第二保持部106通過三個卡爪106a夾住渦輪葉輪3中的輪轂3a的凸臺部3e來把持渦輪葉輪3。
[0037]第二保持部106固定于機器人臂(未圖示)。通過機器人臂的驅(qū)動，第二保持部106在把持渦輪葉輪3的狀態(tài)下，將渦輪葉輪3搬運到轉(zhuǎn)軸2的一端面2a側(cè)。
[0038]焊接部108具有振蕩器108a、光纖108b、聚光部108c。振蕩器108a通過激光介質(zhì)(未圖示)的激勵而產(chǎn)生光。產(chǎn)生的光經(jīng)由光纖108b被引導(dǎo)至聚光部108c，被聚光部108c聚光并且被照射到焊