一种钢铝焊接传动轴及其加工方法
技术领域
本发明涉及汽车传动轴技术领域，具体为一种钢铝焊接传动轴及其加工方法。
背景技术
传动轴是汽车传动系中传递动力的重要部件，安装在变速器和驱动桥之间，将变速器传来的扭矩与旋转运动传递给驱动桥的主减速器，使汽车产生驱动力。当车辆发动机、变速器与驱动桥相距较远时，仅用一根伸缩传动轴常无法满足布置要求。此时，需用一根伸缩传动轴及前传传动轴串联的工作模式。前传动轴前端连接变速器，后端由中间支撑架与车架相连。中间支撑的内部有一个轴承，该轴承可以沿轴向轻微滑动，补偿轴向位置的置的安装偏差，并且为减少轴承的轴向受力，在中间支撑和轴承中间还设置了蜂窝状的橡胶缓冲垫，能吸收车辆运行过程中的振动、降低噪声，并能减少由传动轴的安装误差造成的轴承附加载荷。
采用铝合金材料制造传动轴是商用车传动轴轻量化，提高临界转速的重要发展方向之一，尤其是随着高强度铝合金管材挤压成形和复杂构件锻压成形技术的发展以及铝合金焊接技术的成熟，使铝合金传动轴得到大批量生产应用。
目前，采用铝合金材料制造伸缩传动轴技术已经较为成熟，它以重量轻、节油效果明显等几大优势得了大批量应用。但是，前传动轴的中间支撑架的结构尺寸和传动轴轴管直径正相关，由于材料特性方面的原因，与钢轴相比铝合金传动轴管直径较大，中间支撑架也相应加大，使得整车布置困难，影响了铝合金前传动的推广应用，因此带有中间支撑架的前或中间传动轴仍然普遍采用钢质材料；
前传动轴的中间支撑架内部有一个轴承，轴承内径与传动轴管外径相同，传动轴管直径越大中间支撑架轴承直径及外围尺寸越大，相反地，传动轴管直径越小中间支撑架轴承直径及外围尺寸越小。采用铝合金材料制造前传动轴时，由于铝合金材料强度较碳钢低，在传递相同扭矩条件下，铝合金轴管直径比碳钢轴管直径大，相应的中间支撑架轴承直径以及支撑架外部尺寸也较大。由于中重型商用车传动轴额定扭矩都较大，铝合金前传动轴的中间支撑架结构尺寸非常巨大，而在整车布置方面，中间支撑架安装空间有限，要求中间支撑架结构尺寸尽量要小，因为铝合金前传动轴的中间支撑架结构尺寸较大，整车布置困难，前传动轴不能采用铝合金材料，影响了铝合金传动的推广应用。
针对上述问题，急需在原有汽车传动轴结构的基础上进行创新设计。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钢铝焊接传动轴及其加工方法，以解决上述背景技术中提出的铝合金前传动轴中间支撑架尺寸较大，不便于整车安装布置的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种钢铝焊接传动轴及其加工方法，包括连接法兰、钢质传动轴管、中间支撑架组件、薄壁铝合金管材、厚壁铝合金管材、铝合金传动轴管和轴叉，所述连接法兰的外端焊接连接有钢质传动轴管，且钢质传动轴管的外表面安装焊接连接有中间支撑架组件，所述钢质传动轴管的外表面嵌套安装有薄壁铝合金管材，且钢质传动轴管与薄壁铝合金管材之间设置有钢铝焊缝，所述薄壁铝合金管材的外侧焊接连接有厚壁铝合金管材，且薄壁铝合金管材与厚壁铝合金管材之间设有电子束焊缝和第一摩擦焊缝。
优选的，所述中间支撑架组件的内侧粘接连接有密封圈，且密封圈的外表面与钢质传动轴管的外表面相贴合。
优选的，所述厚壁铝合金管材的外端焊接连接有铝合金传动轴管，且铝合金传动轴管的另一端焊连接有轴叉，并且铝合金传动轴管与轴叉之间开设有第二摩擦焊缝。
一种钢铝焊接传动轴及其加工方法，包括以下步骤：
1、首先采用电磁脉冲焊接实现钢质传动轴管和薄壁铝合金管材焊接，形成钢铝焊缝。为了减小薄壁铝合金管材变形抗力，尽量增加其厚度，选用T4态热处理强化铝合金材料；
2、接着采用电子束焊接实现厚壁铝合金管材和薄壁铝合金管材焊接，形成电子束焊缝，厚壁铝合金管材也采用T4态热处理强化铝合金材料；
3、由钢质传动轴管、薄壁铝合金管材和厚壁铝合金管材组成的钢铝焊接轴管头进行T6处理，提高铝合金的综合机械性能；
4、钢铝焊接轴管头和铝合金传动轴管进行摩擦焊接，形成第一摩擦焊缝；
5、铝合金传动轴管和轴叉进行摩擦焊接，形成第二摩擦焊缝；
6、装配中间支撑架组件；
7、用C02气保护焊焊接连接法兰和钢质传动轴管。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该钢铝焊接传动轴及其加工方法；
1.安装中间支撑架部位的传动轴管采用高强度钢管，其余部分采用铝合金材料，钢轴管和铝合金轴管采用焊接方法连接，安装中间支撑架部位的传动轴管的材料及结构尺寸和目前常用的钢质传动轴相同，中间支撑架的结构也和钢轴中间支架相同，极大方便整车安装布置，同时实现前传动轴轻量化；
2.用电磁脉冲焊接将适当厚度及长度的铝合金管材和钢质传动轴管进行焊接，然后利用电子束焊接在电磁脉冲焊接后的铝管上焊接加厚轴管，形成外径与铝合金传动轴管直径相当的钢铝焊接轴管头，最后采用摩擦焊接实现钢铝复合轴头和铝合金轴管的焊接，实现大扭矩钢铝复合传动轴钢轴管和铝轴管的焊接；
3.整体采用钢铝焊接接头，钢铝焊接实现商用车大扭矩传动轴商业化生产，且目前现有小功率电磁脉冲焊接实现大扭矩钢铝复合传动轴焊接，这一点在国内、国外都是首创，这种用电磁脉冲焊接、电子束焊接和摩擦焊接的复合工艺方法实现大扭矩钢铝传动轴焊接，是国内外首创。
附图说明
图1为本发明正剖视结构示意图。
图中：1、连接法兰；2、钢质传动轴管；3、中间支撑架组件；301、密封圈；4、薄壁铝合金管材；5、钢铝焊缝；6、厚壁铝合金管材；7、电子束焊缝；8、第一摩擦焊缝；9、铝合金传动轴管；901、容置槽；902、加强筋；10、第二摩擦焊缝；11、轴叉。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本实施例提供一种技术方案：一种钢铝焊接传动轴及其加工方法，包括连接法兰1、钢质传动轴管2、中间支撑架组件3、薄壁铝合金管材4、钢铝焊缝5、厚壁铝合金管材6、电子束焊缝7、第一摩擦焊缝8、铝合金传动轴管9、第二摩擦焊缝10和轴叉11，连接法兰1的外端焊接连接有钢质传动轴管2，且钢质传动轴管2的外表面安装焊接连接有中间支撑架组件3，钢质传动轴管2的外表面嵌套安装有薄壁铝合金管材4，且钢质传动轴管2与薄壁铝合金管材4之间设置有钢铝焊缝5，薄壁铝合金管材4的外侧焊接连接有厚壁铝合金管材6，且薄壁铝合金管材4与厚壁铝合金管材6之间设有电子束焊缝7和第一摩擦焊缝8。
中间支撑架组件3的内侧粘接连接有密封圈301，且密封圈301的外表面与钢质传动轴管2的外表面相贴合，通过贴合安装的密封圈301，可稳定的保证中间支撑架组件3与钢质传动轴管2之间的对接密封性；
厚壁铝合金管材6的外端焊接连接有铝合金传动轴管9，且铝合金传动轴管9的另一端焊连接有轴叉11，并且铝合金传动轴管9与轴叉11之间开设有第二摩擦焊缝10，厚壁铝合金管材6通过薄壁铝合金管材4与钢质传动轴管2的外端构成嵌套结构，通过嵌套安装的厚壁铝合金管材6与钢质传动轴管2，避免其轻易的出现脱落的现象；
本实施例还提供了一种钢铝焊接传动轴及其加工方法，包括以下步骤：
1、首先采用电磁脉冲焊接实现钢质传动轴管2和薄壁铝合金管材4焊接，形成钢铝焊缝6。为了减小薄壁铝合金管材变形抗力，尽量增加其厚度，选用T4态热处理强化铝合金材料；
2、接着采用电子束焊接实现厚壁铝合金管材6和薄壁铝合金管材4焊接，形成电子束焊缝7，厚壁铝合金管材6也采用T4态热处理强化铝合金材料；
3、由钢质传动轴管2、薄壁铝合金管材4和厚壁铝合金管材6组成的钢铝焊接轴管头进行T6处理，提高铝合金的综合机械性能；
4、钢铝焊接轴管头和铝合金传动轴管9进行摩擦焊接，形成第一摩擦焊缝8；
5、铝合金传动轴管9和轴叉11进行摩擦焊接，形成第二摩擦焊缝10；
6、装配中间支撑架组件3；
7、用C02气保护焊焊接连接法兰1和钢质传动轴管2。
本实施例的工作原理如下：
在使用该钢铝焊接传动轴及其加工方法时，根据图1，首先用电磁脉冲焊接将适当厚度及长度的铝合金管材和钢质传动轴管2进行焊接，然后利用电子束焊接在电磁脉冲焊接后的铝管上焊接加厚轴管，形成外径与铝合金传动轴管9直径相当的钢铝焊接轴管头，最后采用摩擦焊接实现钢铝复合轴头和铝合金传动轴管9的焊接。应用目前仅有的小功率电磁脉冲焊机实现钢铝可靠打底焊接，进而采用电子束焊接增加钢铝焊接轴头直径，最后采用摩擦焊接实现钢铝轴头与铝合金传动轴管焊接的复合工艺方法，实现商用汽车大扭矩钢铝传动轴焊接，是国内外首创。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
