镁合金TIG焊接工艺及研究进展.docVIP

镁合金焊接技术及研究进展 一 前言 镁是常用金属中最轻的一种，是地壳中最丰富的元素之一，约占地壳组成的2.5%，主要以白云石和菱镁矿形式存在；另外，在盐湖及海水中的含量则更多。镁的熔点为650℃，与铝相近；镁的密度为117g/cm3；镁的化学性能活跃，用作结构材料必须合金化，以防止在空气中自燃。镁合金具有以下性能特点： (1)密度小，是钢铁的2/9，铝合金的2/3，是最轻的结构合金； (2)比强度大，略低于比强度最大的纤维增强材料，远高于工程塑料； (3)阻尼性好，吸收能力强，具有极强的减震性，可用于震动剧烈的场合； (4)导热性好，膨胀系数较大，弹性模量 低，是一般工程材料的300倍，且温度依赖性低； (5)镁合金是非磁性屏蔽材料，电磁屏蔽性能好，抗电磁波干扰能力强； (6)镁合金加工成型性好，线收缩率很小，尺寸稳定，不易因环境改变而改变。 下图是镁和镁合金发展及应用情况示意图： 年 代 镁合金发展及应用情况 1808年 英国化学家H.Davy在实验室制得镁 1927年 高强度镁合金MgAl9Zn1（AZ91）诞生 1930年 德国Alder工厂将镁合金用于汽车制造 1935年 苏联飞机设计师将镁合金用于飞机制造 20世纪80年代 开发出高纯度压铸镁合金AZ91D 1996年 镁合金用于摄录机机壳和笔记本电脑外壳 20世纪90年代 镁合金开始在3C”类产品上大量应用 21世纪以来 镁合金航空航天、电子电信、光学仪器、军工工业上有着普遍应用和很大发展 二 镁合金焊接特点 镁合金具有密度和熔点低，热导率、电导率及热膨胀系数大，化学活性强，易氧化且氧化物的熔点高等特点，使镁合金的焊接具有以下特点： (1)镁合金的沸点低(1100℃)，在熔焊高温条件下，容易产生蒸发，产生爆炸形成飞溅； (2)镁合金熔点低，热导率高，焊接时应采用大功率的焊接热源，因而焊缝及近缝区易产生过热、晶粒长大、结晶偏析等现象，影响接头性能； (3)镁的化学性质活泼，易与空气中的氧、氮反应生成MgO、Mg3N2，易在焊缝中形成细小片状固态夹渣，不仅严重阻碍焊缝成形，也使接头的力学性能显著下降，因此焊接时需用惰性气体或焊剂保护； (4)镁合金的线膨胀系数较大，在焊接过程中易于变形，产生较大的热应力，易于产生热裂纹； (5)在焊接加热条件下，高温中能大量地溶解氢，随温度下降，其溶解度急剧减少，析出大量氢气容易形成气孔； (6)在焊接薄件时，由于镁合金熔点较低，而氧化镁的熔点很高，两者不易熔合，焊接操作时难以观察焊缝的熔化过程。温度升高，熔池的颜色也没有显著变化，极易产生烧穿和塌陷现象。 三 镁合金的常用焊接方法1.熔化极氩弧焊（MIG） 熔化极氩弧焊特点： (1)焊接速度快，生产效率高； (2)由于以焊丝作电极，焊接适宜范围较窄； (3)焊接电流过高时熔滴爆炸蒸发造成飞溅； (4)焊接中要采用推拉方式的特殊送丝装置； (5)市场上直径小于1.6mm的焊丝很少，对于焊接厚度小于2mm的工件，难以找到适配焊丝。 镁合金MIG焊时可以有3种熔滴过渡形式：短路过渡、脉冲喷射过渡和喷射过渡。 2. 搅拌摩擦焊（FSW） 搅拌摩擦焊（FSW）是一种新型的固相塑性连接工艺，焊接具有焊接质量稳定、热变形小、节能环保等特点。FSW焊接在镁合金焊接中效果良好，焊接接头的力学性能几乎与母材相同，抗拉强度达到母材的90%以上，可以使镁合金接头具有优良的力学性能。 FSW焊是镁合金焊接中最具发展前景的焊接方法之一，固相连接避免了普通焊接方法存在的焊接缺陷，焊接接头力学性能较好，但其焊接工艺限制较多，搅拌头适应性差，磨损较快，工艺还不成熟，目前仅限于结构简单的构件。 3.电阻点焊(RSW) 厚度为0.5-3.3mm的镁合金薄板和挤压件常用电阻点焊来联接，电阻点焊前要求对工件实行严格的焊前清理，以获得尺寸稳定及优质的焊点。镁合金点焊对设备要求苛刻，因为它的热导率和电导率高，故要求焊接电流大，焊接时间短。要求焊机电极有快速移动系统。这样，当金属快速软化和变形时，可以维持焊点熔核上的压力不变，故应采用低惯性焊机。 4.激光焊（LBW） 激光焊接焊速高，质量好，无变形，无需真空条件，容易实现自动化焊接。焊接过程中，激光束照射到金属表面时，材料将瞬时汽化，并在束流压力和蒸汽压力的共同作用下，形成一个细长的小孔。小孔中的汽化金属被电离并将摄入的能量完全吸收，然后将热量传递给周围材料使之熔化，在小孔附近形成熔池。激光焊可以得到极小的熔化区和热影响区，并能净化焊缝，减少焊缝中的内应力、裂纹和气孔等缺陷。 四 TIG焊在镁合金焊接中的应用 五 镁合金中的热点问题 六 总结 七 参考文献 [1] 李日娟, 郝宁宁. 镁合金TIG焊工艺[J].电焊机, 2007.37(