現場解決方案bookmark1用激光工藝優化潛水電泵轉軸浙江信息工程學校（湖州313000）凌勇拚西寧漁源職業學校（青海812100）趙祖元小型潛水電泵是一種在農村使用非常普遍的農機具，近年來隨著原材料價格的提高和市場競爭的曰趨激烈，生產廠家的單位產值利潤正在呈下降的趨勢。如何降低生產成本，節能挖潛，提高企業綜合效益，是各類潛水電泵生產廠家一直追尋的目標。在這樣的大背景下，環太湖區域一家電泵生產企業以獨特的研發思路，對電泵進行了優化設計，其中的亮點之一是用激光新技術對轉軸結構進行組合、加工，取得了較好的經濟效果。
某廠家生產的QY型（3kW）潛水電泵轉軸粗機加工后的大致構造和關鍵尺寸如下圖所示。
粗車加工轉軸從圖中可以看出，該電泵轉軸全長為413mm（最大直徑處尺寸為32mm），而裝葉輪和機械密封的軸段部分僅為180mm，此段軸徑粗加工尺寸為22mm，精加工后的最終尺寸為20mm，占總長的40%略多。由于這一部分軸段是位于電機的外部，工作時與水相接觸（農用電泵的特點是時用時停），因而有防銹、耐腐蝕的要求。廠家為了達到防銹、防腐的目的，先前選用的材料為213，整體式，取料毛坯直徑為34mm；而2C13材料雖有較好的抗腐蝕性能，但相對于普通軸類材料45鋼而言價格較高，約增加了1/41/3的材料費。為了解決既要降低生產成本，又要確保轉軸電機外伸部分不生銹的問題，該企業對轉軸作了優化設計，將轉軸改成了焊接組合式。左端的180mm段材料仍然為2C13，軸頸毛坯尺寸減小到而右邊的其余段改為45鋼，軸頸毛坯的尺寸仍為34mm！
兩段軸經粗切削加工后（留足精加工余量），采用激光對其進行焊接組合，成為一個整體，再進行裝配電機轉子疊片和轉動部件的精加工。由于激光焊接具有能量高度集中、熔深大、接縫小、焊接速度快以及熱輸入量少等特點，因而焊后轉軸變形小（這是其他的焊接方法所無法達到的）、強度與母材基本接近，從而有效保證加工和使用性能。
激光焊接方法通常有熱導焊和熔深焊兩種，該電泵轉軸采用的焊接方法為熔深焊，功率密度在105！
105W/cm2.施焊時，激光器不動，轉軸旋轉，所需時間（扣除調試時間）為40~45s，熔深達6.5mm（剛好到止扣位置）。焊后焊縫達到的強度，經扭轉試驗（電機堵轉試驗）測定，滿足電泵最大輸出轉矩的要求。