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齿轮类零件电子束焊接的特点与结构 张毓新周广德王文成 (中科院电工所北京中科电气高技术公司) 王前言 目前，电子束焊接技术在各个工业领域中均得到了广泛的应用，其中有很大部分加工 任务是黑来焊接齿轮或传动辅类零部符，其范匿涉及了汽车、航空、摩托车、农蔫撬械、矿 山机械鞠精密机床等许多衙业。出于电子束焊接在熔焊原理及应用特性等方面与其他焊 接方法截然不同，因此，有必要对其工艺特点及焊缝的结构等作一综述，以供参考。 2齿轮类零件应焉耄子柬焊接静优点 齿轮是传动机械中应用极为广泛的基本元件，主要用来变速并传递力矩。加工工艺 中若拟采用焊接结构，对予焊接质量(高强度、小变形)的控制就必须提出很高的要求，这 正是具有高髓密的巍子柬烽所胜任之怒。 2。l节省材料与加工工时 结构较复杂的齿轮(如2—4连齿轮)或齿轮轴，其整 体尺寸较大，尤其是各齿轮外径差异较大时，其模锻毛坯 的尺寸就会很大，整体加工对会浪费很多材料与工时；如 能分解成几个部件分别锻造、加工，其毛坯重量就会大大 减少，切醣量亦相应藏少。闺1所示喷气发动视餍齿轮传 动轴，其功率310kW，转速12000rpm，同心度要求很高， 该零件如用整体加王，技术难度大，且赞料费时，而将其 图1 航交发动机传动轴 分成蹬段分别加工再焊接起来，篱单易行，焊霜仅对齿面与轴承薅精密郄可。 ，i●i，乙 b a 闰2汽车变速箱齿轮 ·107· 2。2实现瑾惹结构 以往复杂齿轮的设计因受加工条件的限制，其结构往往不甚理想。如图2a、b所示两 种零件，如果采用整体加工，这种结构就不可能实现，主齿轮与同步齿环阕必须餐掇足够 麓距离作斑退刀稽；丽时，齿轮加工对必须采用插齿或斜插齿，效率低、成本高。雨采用电 子束焊接■艺将齿轮分体加工，而后拼焊起来，就可能实现如图所示的结构，技术难题迎 乃雨解，既滇步组合齿轮的尺寸，又霹使其互作状态更趋合理。 2．3实现舜种金属焊接。各尽冀能 对于某些特殊零{牛丽言，不同的部位，其功能要求及所处环境亦不尽相同，往往愚同 一种材料来满足是有骶难或者不经济的，丽用不同材料来满足部分特殊要求，分开加工， 辫焊起来就可解决这一矛盾。如港口用吊车，有的齿轮直径达4米，重达18吨，大型齿轮 无论麓辩及加工费用都禳昂贵。嚣此，如何提高使瘸寿命、降低制造成本是入织必然要关 注的问题。如果整体齿轮(齿环与轮毂)都用级别较高的材料制成，则制造成本太高，如果 降低材料品位，则其使用寿命将受影响。为此设计时考虑齿环采用高级钢捞，如35CD4 宠全达蔓}要求。 3一些典型传动件的焊接实例 3．1自动变速系统行慝减速器离齿圈组体的焊接 电子柬焊接技术应耀于大撬模民用工业生产中，最早也是最典型的领域就是汽车行业。 除了早期的变速箱各档齿轮之外，近年来国产中高档轿车中，也大量应用电子柬焊接工艺。 轿车鸯凌变速系统豹主要部件，如渡办奎矩器孛瀛戆惫基戒秘变矩器壳体、行星齿羚变速 器中内齿圈组件等，均需采用电子柬焊接来创造完成。圈3所示的内齿圈组件的焊接结构简 蹦，由图可见，该零件如果整雄加工，不但模锻工艺比较复杂，毛坯尺寸增大，藤且加工精度不 易保证，而经过分俸模锻、机加工后，在需要的部位进行局部淬火和精磨，然后厢电子束焊接起 来。其结果不但使成本大大降低，丽Y且也减轻了零件重量，缩小了结构尺寸。 ：至冀；己专：三二； 图3行星减速器内齿圈缀件 图4液力变矩器壳体 ·108· 3。2液力变矩器壳体的填丝墩子束焊接 液力变矩器是以液体鸯王作介质的掇矩变换器，通过涡轮与导轮对液流的襻掰，使液 力变矩器的输出扭矩与输入掇矩不相等，从而实现扭矩的柔性传递。作为高级轿车自动 换档变速系统戆关键部件，滚力变矩器总成的国产亿使我国轿车传动系鄂件