用于制造车轴轴身的方法以及车轴轴身技术

提出一种用于通过将轴管(1)与布置在该轴管的纵轴线(L)上的轴颈(2)材料接合地连接来制造车轴轴身的方法，轴颈设有用于支承车轮的支承面(3)并且面向轴管(1)具有管横截面，该管横截面基本上等于轴管的管横截面。为了针对制造包括轴管和紧固在其上的轴颈的轴身而开发在行驶动力学负荷方面优化的焊接方法，轴身在行驶运行时通常承受所述负荷，所述方法具有下列步骤：将轴管(1)与轴颈(2)以其管横截面的接合面同轴相对置地设置的方式布置在焊接组件(10)的工件接纳部中，焊接组件(10)还包括电弧焊接装置(11)和并行运行的激光焊接装置(12)；沿管横截面的环周方向持续拉引焊缝(20)，两个焊接装置(11、12)主动地并且从外部起对准接合面的基本上同一环周区段，并且激光束(S)垂直地射在管外侧(14)上并且与轴管(1)的纵轴线(L)相交；在焊缝被引导经过至少360°的环周角度之后，结束焊缝(20)的拉引。此外提出一种相应的轴身。

Method for manufacturing axle shaft and axle shaft

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制造车轴轴身的方法以及车轴轴身
本专利技术涉及一种用于通过将轴管与布置在该轴管的纵轴线上的轴颈材料接合地连接来制造车轴轴身的方法，所述轴颈设有用于支承车轮的支承面并且面向所述轴管具有管横截面，该管横截面基本上等于所述轴管的管横截面。本专利技术还涉及一种优选可通过这样的方法制造的车轴轴身，包括轴管和设有用于支承相应的车轮的支承面的轴颈，所述轴颈面向所述轴管具有管横截面，该管横截面基本上等于所述轴管的管横截面，并且其中，所述两个管横截面相对置并且经由焊缝彼此材料接合地连接。
技术介绍
在EP2133164B1中以一种可能的实施方式描述了一种通过焊接制造的轴身。在中央轴管上，在其两端紧固有通常也称为轴颈的轮架区段。轮架区段的管横截面在连接区域中等于中央轴管的管横截面。通过焊接方法实现连接，其中EP2133164B1主要提及了摩擦焊接过程。然而，也有现有技术为了轴颈的材料接合连接而使用常见的电弧焊接方法。轴身尤其是在其应用于商用车车轴时除了制动有关的扭矩负荷之外也受到强烈的动力弯曲负荷。此处在轴身中存在的负荷状态在主要存在压力负荷的轴身上侧中相比于拉力负荷主要起作用的轴身下侧是不同的。传统焊接方法如摩擦焊接过程没有考虑到这些不同的负荷状态。该缺点仅部分通过如下方式被抵消，即，这样的轴身能够以任意转动位置被安装在轴结构中，即不区分轴身的哪个环周区段处于主要是拉力负荷的下方区域中以及哪个环周区段处于主要是压力负荷的上方区域中。然而，该优点仅是假想的，因为在许多轴身中，转动位置总归通过附件、例如制动器支架被预定并且在轴装配时被遵循。
技术实现思路
从该情形出发，本专利技术基于如下任务，为了制造包括轴管和紧固在轴管上的轴颈的轴身，开发了一种在行驶动力学负荷方面经优化的焊接方法，所述轴身通常在行驶运行时承受所述负荷。此外应实现一种相应的尤其是适合用于商用车车轴的轴身。为了解决该任务，提出一种具有开头给出的特征的制造方法，该制造方法的特征在于下列方法步骤：-将所述轴管与所述轴颈以其管横截面的接合面同轴相对置地设置的方式布置在焊接组件的工件接纳部中，其中，所述焊接组件还包括电弧焊接装置和并行运行的激光焊接装置，-沿所述管横截面的环周方向持续拉引焊缝，其中，两个焊接装置主动地并且从外部起对准所述接合面的基本上同一环周区段，并且激光束垂直地射在管外侧上并且优选与所述轴管的纵轴线相交，-在所述焊缝被引导经过至少360°并且优选360°至370°的环周角度之后，结束所述焊缝的拉引。此外提出一种车轴的轴身，该轴身可通过所述方法制造。这样的轴身包括轴管和至少一个设有用于支承相应的车轮的支承面的轴颈，所述轴颈面向所述轴管具有管横截面，该管横截面基本上等于所述轴管的管横截面。所述两个管横截面相对置并且经由焊缝彼此材料接合地连接，其中，所述焊缝从所述管横截面的外侧伸展直至布置在所述管横截面的内侧上的焊缝根部并且在所述轴身的整个环周上延伸，所述焊缝具有在所述环周的大致一半上延伸的第一焊缝区段和在所述环周的剩余部分上延伸的第二焊缝区段，并且所述焊缝根部在管内侧上沿着所述第一焊缝区段具有朝向管内部凸出的由材料熔体构成的脊部，并且沿着所述第二焊缝区段具有相对平滑的缝。本专利技术的主要方面在于通过将传统构成的电弧焊接装置与并行、亦即同时运行的激光焊接装置组合的双重焊接方法的使用。此外，两个焊接装置从外部作用在轴身的大致同一环周区段上。激光束的照射方向使得激光束垂直于轴管的纵向延伸长度，并且激光束因此垂直地射在管外侧的纵向延伸长度上。优选地，激光束与轴管的纵轴线相交。另一特点在于，虽然焊缝被拉引经过整个环周，但仅在为整个环周的大约一半的部分环周上附加地利用激光束的仍然存在的次要能量对在管内侧上倾向于明显的根部形成的焊缝进行加工。激光束的在管内侧仍然出现的能量(次要能量)被用于使得在焊缝根部的区域中产生的由材料熔体形成的脊部平整、平滑以及均匀化。因此，焊缝根部在此被平整，这在该环周段上又再次改善两个管端部之间的材料接合连接并且减少切口应力集中效应，以便这样能够特别好地承受拉力负荷。因此，在结束焊缝的拉引之后，即在到达360与370之间的环周角度之后的情况下，在管内侧存在第一部分环周以及第二部分环周，该第一部分环周在焊缝根部上的特征在于可明显看出的由材料熔体构成的脊部，管内侧在该第二部分环周上相对平滑地构成。试验已经表明，在第二环周段上，亦即在管内侧上借助激光束变平滑的环周段上再次改善了焊接连接的质量。因此，轴身这样安装在车辆底盘(尤其是商用车底盘)中，使得第二环周段在行驶运行中处于下方并且因此布置在主要存在关键拉力负荷的地方。总之，因此实现了一种为了制造包括轴管和紧固在其上的轴颈的轴身而在典型行驶动力学负荷方面优化的焊接方法，所述轴身在行驶运行时承受所述负荷。为了在之后将轴身装配在商用车底盘中时确保负荷优化的安装位置，轴身在外部可以设有至少一个标记，该标记可以唯一配属于未被平整的第一焊缝区段所在的部分环周和/或经平整的第二焊缝区段所在的部分环周。例如，这样的标记可以以文字或符号形式表示“上”和/或“下”，以便这样在轴装配时给装配工人提供唯一明确的安装指示。附图说明下面借助实施例阐述进一步的优点和细节。在此参考如下附图。在其中：图1以极其缩短的视图示出一种轴身，该轴身例如应用于商用车拖车的非驱动商用车车轴；图2以极其简化的概览图示出用于制造轴身的双重运行的焊接组件，其中，在焊接平面中示出各个物体；图2a以进一步细节示出根据图2的物体；图3a-3c在焊接平面中示出焊接过程的各个方法阶段；以及图4示出轴身沿着其纵向伸展长度的剖视图，在此示出在轴管与轴颈之间形成的焊接连接的区域中的剖视图。具体实施方式在图1中描述的轴身总共包括三个纵向区段，所述轴身在此构造为用于非驱动的商用车车轴的连续轴身。由钢制成的轴管1形成中间的纵向区段。借助在下面更详细描述的焊接方法，分别在轴管1的两个开放端部上紧固一个轴颈2。每个轴颈2优选由钢制成并且设有用于轴承构件、例如用于相应车轮的滚动轴承和/或用于支承制动鼓或盘式制动器的制动盘的支承面3。此外，在轴颈2上可以紧固有鼓式制动器或盘式制动器的制动器支架。轴管1通过锯开而获得其长度。锯口垂直于轴管的纵向伸展长度延伸。这导致经锯开的接合面，该接合面在没有进一步处理的情况下适合于接着的焊接过程。此外，轴管1为了焊接准备而设有直径优选为4至10mm的孔4。孔4将轴管内部与周围环境连通。该孔在焊接过程期间用作用于所产生的焊接气体的排气口。在之后完成的产品上不再需要孔4。该孔因此在之后被封闭，从而湿气和赃物不会进入轴管内部。孔或排气口4也可以取代在轴管1中而设置在轴颈2中。每个轴颈2在其面向轴管1的一端上同样具有管横截面。该管横截面基本上等于轴管1的管横截面，并且布置在同一纵轴线L上。轴颈2的开放的管横截面由于轴颈2是铸件或锻件而通过切削加工方法、例如通过车削来制备本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于通过将轴管(1)与布置在该轴管的纵轴线(L)上的轴颈(2)材料接合地连接来制造车轴轴身的方法，所述轴颈设有用于支承车轮的支承面(3)并且面向所述轴管(1)具有管横截面，该管横截面基本上等于所述轴管的管横截面，所述方法具有下列步骤：/n-将所述轴管(1)与所述轴颈(2)以其管横截面的接合面同轴相对置地设置的方式布置在焊接组件(10)的工件接纳部中，其中，所述焊接组件(10)还包括电弧焊接装置(11)和并行运行的激光焊接装置(12)，/n-沿所述管横截面的环周方向持续拉引焊缝(20)，其中，两个焊接装置(11、12)主动地并且从外部起对准所述接合面的基本上同一环周区段，并且激光束(S)垂直地射在管外侧(14)上并且优选与所述轴管(1)的纵轴线(L)相交，/n-在所述焊缝被引导经过至少360°的环周角度之后，结束所述焊缝(20)的拉引。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170410 DE 102017107725.11.一种用于通过将轴管(1)与布置在该轴管的纵轴线(L)上的轴颈(2)材料接合地连接来制造车轴轴身的方法，所述轴颈设有用于支承车轮的支承面(3)并且面向所述轴管(1)具有管横截面，该管横截面基本上等于所述轴管的管横截面，所述方法具有下列步骤：
-将所述轴管(1)与所述轴颈(2)以其管横截面的接合面同轴相对置地设置的方式布置在焊接组件(10)的工件接纳部中，其中，所述焊接组件(10)还包括电弧焊接装置(11)和并行运行的激光焊接装置(12)，
-沿所述管横截面的环周方向持续拉引焊缝(20)，其中，两个焊接装置(11、12)主动地并且从外部起对准所述接合面的基本上同一环周区段，并且激光束(S)垂直地射在管外侧(14)上并且优选与所述轴管(1)的纵轴线(L)相交，
-在所述焊缝被引导经过至少360°的环周角度之后，结束所述焊缝(20)的拉引。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述激光束(S)的焦点(F)位于在所述管外侧(14)与所述轴管(1)的壁厚(D)的三分之一处之间的位置上。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述电弧焊接装置(11)的加工位置超前于所述激光束(S)作用在所述管外侧(14)上的位置，其中，超前量(V)优选不大于5mm。


4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述电弧焊接利用镍合金制成的焊丝来实施。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，在拉引所述焊缝(20)期间，使所述工件接纳部围绕所述轴身的纵轴线(L)转动。


6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，在拉引所述焊缝(20)期间，所述两个焊接装置(11、12)同步在一个圆形轨道上围绕所述轴身的纵轴线(L)运动。


7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，使用零间隙传感器来引导或定位焊接过程。


8.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述轴管(1)的接合面通过锯开所述轴管而产生。

【专利技术属性】
技术研发人员：H·皮克尔，K·基安特斯奥斯，
申请(专利权)人：BPW矿用轴公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE