焊接的轴和涡轮机叶轮组件制造技术

本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】

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。
技术介绍
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°C，而对于汽油发动机，排气温度可能超过1000°C，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2本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：MM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，
申请(专利权)人：霍尼韦尔国际公司，
类型：发明
国别省市：美国;US