用激光工艺优化潜水电泵转轴

　　现场解决方案bookmark1用激光工艺优化潜水电泵转轴浙江信息工程学校（湖州313000）凌勇拚西宁渔源职业学校（青海812100）赵祖元小型潜水电泵是一种在农村使用非常普遍的农机具，近年来随着原材料价格的提高和市场竞争的曰趋激烈，生产厂家的单位产值利润正在呈下降的趋势。如何降低生产成本，节能挖潜，提高企业综合效益，是各类潜水电泵生产厂家一直追寻的目标。在这样的大背景下，环太湖区域一家电泵生产企业以的研发思路，对电泵进行了优化设计，其中的亮点之一是用激光新技术对转轴结构进行组合、加工，取得了较好的经济效果。

　　某厂家生产的QY型（3kW）潜水电泵转轴粗机加工后的大致构造和关键尺寸如下图所示。

　　粗车加工转轴从图中可以看出，该电泵转轴全长为413mm（大直径处尺寸为32mm），而装叶轮和机械密封的轴段部分仅为180mm，此段轴径粗加工尺寸为22mm，精加工后的终尺寸为20mm，占总长的40略多。由于这一部分轴段是位于电机的外部，工作时与水相接触（农用电泵的特点是时用时停），因而有防锈、耐腐蚀的要求。厂家为了达到防锈、防腐的目的，先前选用的材料为213，整体式，取料毛坯直径为34mm；而2C13材料虽有较好的抗腐蚀性能，但相对于普通轴类材料45钢而言价格较高，约增加了1/41/3的材料费。为了解决既要降低生产成本，又要确保转轴电机外伸部分不生锈的问题，该企业对转轴作了优化设计，将转轴改成了焊接组合式。左端的180mm段材料仍然为2C13，轴颈毛坯尺寸减小到而右边的其余段改为45钢，轴颈毛坯的尺寸仍为34mm！

　　两段轴经粗切削加工后（留足精加工余量），采用激光对其进行焊接组合，成为一个整体，再进行装配电机转子叠片和转动部件的精加工。由于激光焊接具有能量高度集中、熔深大、接缝小、焊接速度快以及热输入量少等特点，因而焊后转轴变形小（这是其他的焊接方法所无法达到的）、强度与母材基本接近，从而有效保证加工和使用性能。

　　激光焊接方法通常有热导焊和熔深焊两种，该电泵转轴采用的焊接方法为熔深焊，功率密度在105！

　　105W/cm2.施焊时，激光器不动，转轴旋转，所需时间（扣除调试时间）为40~45s，熔深达6.5mm（刚好到止扣位置）。焊后焊缝达到的强度，经扭转试验（电机堵转试验）测定，满足电泵大输出转矩的要求。

　　潜水电泵生产厂家经对转轴优化设计后，经济性是显而易见的。首先，由于180mm长的轴段轴颈减小后，机加工量明显减少，减少的加工费用基本能与用激光焊接组合时的加工费用持平；其次，轴颈毛坯尺寸减小后，重量减轻，购买材料（单位长度）的费用也相应减少，因此总体费用减少。其余材料由2C13改成45钢以后，购买费用也有一定幅度的减少，这样两项减少的费用加起来，还是比较可观的。据电泵生产企业披露，该厂小型潜水电泵（2.2kW、3kW两个系列）的年产量为8万台/年，改进后平均每台能减少生产成本7.5元/台，则年收益有60万元/年，其他潜水电泵生产厂家若能借鉴，结合自己的实际情况，向科技要效益，则意义