焊接工艺的镁合金焊接技术要点

・综述・　镁合金和其他金属及合金的焊接　黄万群　马立军　王新　（１　中国石油大学（华东）机电工程学院，东营２５７０６１）　（２胜利油田井下作业公司，东营２５７２３１）　（３松原市建筑工程质量检测中心（有限公司），松原１３８０００）　文摘　综述了镁合金与异种镁合金、铝合金、钢、铜及其合金、钛及其合金异种材料烨接的国内外研究现　状，并指出最新发展动态及未来发展趋势。　关键词镁合金，异种材料，焊接　Ｗｅｌｄｉｎｇ　ｏｆ　Ｍａｇｎｅｓｉｕｍ　Ａｌｌｏｙ　Ｗｉｔｈ　Ｏｔｈｅｒ　Ｍｅｔａｌ　ａｎｄ　Ａｌｌｏｙ　Ｈｕａｎｇ　Ｗａｎｑｕｎ　Ｍａ　ｔＪｊｉｌｒｌ　Ｗａｎｇ　Ｘｉｎ　［１　Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ＆Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ（Ｅａｓｔ　Ｃｈｉｎａ）。Ｄ￣ｇ，ｙｉｎｇ　２５７０６１］　（２　ＳｈｅｎＳｉ　Ｏｉｌ　Ｆｉｅｌｄ　Ｄｏｗｎｈｏｌｅ　Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｄｏｎｇｙｉｎｇ　２５７２３１）　（３　Ｓｏｎｇｙｕａｎ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｑｕａｌｉｔｙ　Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ　Ｃｅｎｔｅｒ，Ｓｏｎｇｙｕａｎ　１３８００￣）　●　Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｓｔａｔｕｓ　ｏｆ　ｗｅｌｄｉｎｇ　ａｔ　ｈｏｍｅ　ａｎｄ　ａｂｒｏａｄ　ｉｓ　ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ　ａｂｏｕｔ　ｍａｇｎｅｓｉｑｍ　ａｌｌ０ｖ　ａｎｄ　０ｔｈｅｒ　ｍｅｔ　ａｌｓ，ｓｕｃｈ　８Ｓ　ｏｔｈｅｒ　ｍａｇｎｅｓｉｕｍ　ａｌｌｏｙ，ａｌｕｍｉｎｕｍ　ａｌｌｏｙ，ｓｔｅｅｌ，ｃｏｐｐｅｒ　ａｎｄ　ｔ。ｉ’『１ｆ　ｅｒ　ａｌｌｏｙ　ａｎｄ　ｔｉｔａｎｉｑｌ￣ａｎｄ　ｔｉｔａｎｉｕｍ　ａｌｌ０ｖ．　Ｔｈｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｔｒｅｎｄｓ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ａｒｅａ　ａｌｅ　ａｌｓｏ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ　Ｍａｇｎｅｓｉｕｍ　ａｌｌｏｙ，Ｄｉｓｓｉｍｉｌａｒ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｗｅｌｄｉｎｇ　１前言　镁及镁合金具有比强度、比模量高，减振性、电磁　屏蔽和抗辐射能力强，尺寸稳定性高，易切削加工、易　回收等一系列优点，在汽车、电子、电器、交通、航天、　航空和国防军事工业领域具有极其重要的应用价值　和广阔的应用前景，是继钢铁和铝合金之后发展起来　的第三类金属结构材料，被称之为２１世纪的绿色工　程材料¨　Ｊ。随着很多常用金属矿产资源的日益枯　竭，镁以其资源丰富而日益受到重视，特别是结构轻　量化及环保问题的需求更加刺激了镁工业的发　展【３】。作为２ｌ世纪的绿色结构材料，镁合金的应用　前景甚为广阔…。　随着镁合金的广泛应用，必将遇到镁合金与其他　金属及合金异种材料的连接问题【｜Ｊ。镁合金的焊接　性不好，与其他金属及合金的连接非常困难。本文就　镁合金与异种镁合金、铝合金、钢、铜及其合金、钛及　其合金的国内外研究现：　～归纳总结。　２镁合金与其他金属及言　０焊接　２．Ｉ异种镁合金的焊接　目前，对同种镁合金的：　壤研究较多。而对不同　成分镁合金的焊接研究较少、各种镁合金之向性能　差异较大，获得异种镁合金之间的可靠连接比同种镁　合金焊接困难得多，并且采川常规的焊接方法很难实　现。　王希靖、张永红等人对异种变形镁合金ＡＺ３１Ｂ　和ＡＺ６１Ａ进行了搅拌摩擦：捍对接ｔ　，结果表明：当采　用凹面圆台形搅拌头，且将Ａ２．３１Ｂ置于后退侧进行　施焊时较易得到成型良好、。旱接缺陷的对接接头。　异种ＡＺ３１Ｂ与ＡＺ６１Ａ　一：寮焊接时，适当的工艺　参数范围较守．：　”、　一－性能对搅拌头的旋转速度　和焊接速度　・　芯～当焊接速度为３５　ｍｍ／ｒａｉｎ，搅　拌头转速为１　ｏｏ０　ｒ／ｍｉｎ时，接头抗拉强度最高可达　收稿日期：２００９－１ｌ－１０；修回日期：２Ｏｏ９一ｌ２一ｌ７　作者简介：黄万群，１９７５年出生，讲师，博士研究生，主要研究方向为新材料及特种焊接技术。Ｅ－ｍａｉｌ：ｈｗａｎｑｕｎ＠ｇｒａｔｔｉｌ．ｃｏｒｎ　ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｙｈｃｌｇｙ．ｃｏｎ宇航材料工艺２０１０年第４期　一

焊接接头情况及焊缝技术要求:

) 焊接接头形式有对接接头、角接接头、T形接头及搭接接头, 其中绝大部分是T形接头。 2) 焊缝形式有对接焊缝及角焊缝, 大部分为角焊缝, 由于板厚不同, 焊脚分别为6mm , 8 mm , 10mm , 12 mm , 15 mm 不等。 3) 母材主要为碳素结构钢板Q 2352A , 规格有6 mm , 8 mm , 10 mm , 12 mm , 20 mm ,

25 mm 等几种。 4) 焊缝外观要求 焊缝及热影响区表面不得有裂纹、气孔、夹渣、未熔合等缺陷。焊缝形状尺寸符合图样要求, 焊缝与母材平滑过渡。部分焊缝要求超声波探伤合格。

焊接工艺中需注意的问题

在生产中我们发现有不少人, 不仅是焊工、检验员, 甚至还有焊接技术员混淆了焊脚与焊脚尺寸及焊缝厚度3 者之间的关系。焊工把焊脚误认为焊脚尺寸, 检验员把焊缝厚度当焊脚来测量检验, 使得实际焊脚超过设计要求的尺寸, 在质量记录中又把其当成焊脚尺寸加以记录。还有的技术人员在焊接工艺文件中要求焊脚尺寸为多少等, 这些都是错误的。 实际上, 焊脚是指角焊缝的横截面中, 从一个直角面上的焊趾到另一个直角面表面的最小距离, 焊脚尺寸为在角焊缝横截面中画出的最大等腰直角三角形中直角边的长度, 而焊缝厚度则是在焊缝横截面中,从焊缝正面到焊缝背面的距离。因此, 工艺文件上、焊缝符号中要求的角焊缝外形尺寸是焊脚而不是焊脚尺寸, 更不是焊缝厚度

总之：

1) 经过试验及生产实践证明, CO2 气保焊焊接头的力学性能、宏观金相检验均符合要求, 而且CO 2气保焊较焊条电弧焊坡口角度较小, 钝边较大, 焊接热影响区较窄, 节省了材料和能源, 提高了劳动生产率, 提高了焊接质量, 应大力推广使用。 2) 富氩混合气体保护焊较CO2 气保焊焊波细密, 焊道平滑, 成形美观, 飞溅小, 熔深较大, 但成本相对较高, 故适宜用于焊缝外观要求较高的焊缝。富氩气保焊操作工艺与CO 2 气保焊操作工艺相似。 3) 分清焊脚、焊脚尺寸及焊缝厚度之间的关系, 且应注意工艺文件上要求的和焊缝符号中标注的是焊脚而非焊脚尺寸、焊缝厚度。

az31镁合金激光焊接工艺参数

az31镁合金是一种轻量高强度的金属材料，广泛应用于航空航天、汽车制造、电子、医疗器械等领域。但是，由于其焊接性能较差，一般采用激光焊接技术进行组装加工。下面将详细介绍az31镁合金激光焊接工艺参数及其优点。

1.激光焊接优点

与传统的氩弧焊、电阻焊、激光接合等方法相比，激光焊接具有以下优点：

（1）焊接速度快，热影响区小，不会产生变形和裂纹。

（2）局部加热，可以实现高精度焊接；

（3）焊缝清晰，美观大方；

（4）无需使用辅助材料，无污染，无需后续处理，节约时间成本。

2.az31镁合金激光焊接工艺参数

az31镁合金激光焊接参数需要考虑以下几个因素：

（1）焊接功率：焊接功率是激光束的能量，不同的工件材质需要不同的功率。az31镁合金一般选择2kW-4kW的功率。

（2）焊接速度：焊接速度是指焊接头在工件表面的移动速度。过快会导致焊接质量差，过慢会导致焊缝变形。az31镁合金一般选择5mm/s-15mm/s的焊接速度。

（3）焊缝宽度：焊缝宽度是指两侧焊缝形成的距离，影响材料的焊接强度和精度。az31镁合金一般选择0.1mm-0.2mm的焊缝宽度。

（4）焊接距离：焊接距离是指激光焊接头与材料表面的距离，这个距离应该特别注意，过大过小均会影响焊接效果。

（5）焊接气体：焊接气体是保护金属熔池的重要因素。az31镁合金可使用惰性气体，如氩气，具有防止氧化、提高焊接质量的作用。

以上是az31镁合金激光焊接工艺参数的介绍。

总之，激光焊接是一种高效、高精度的焊接工艺，特别适用于焊接az31镁合金等难焊材料。在操作过程中，应根据材料的物理特性、工件大小、工艺要求等综合因素来制定合理的焊接参数，以保证焊接质量和效率。

© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 收稿日期:2008-08-07镁合金MIG焊接工艺及焊接接头组织性能分析 王　鹏,　宋　刚,　刘黎明 (大连理工大学材料科学与工程学院,辽宁大连　116024)摘　要:采用脉冲MIG焊接工艺,进行AZ31B镁合金板材的焊接性分析,焊后利用光学显微镜、扫描电子显微镜、万能拉伸试验机和显微硬度仪等设备对焊接接头的组织与力学性能进行了检测分析.结果表明,通过优化工艺参数,采用脉冲MIG焊接工艺可以在不开坡口、不需背面强制成形的条件下,实现镁合金单面焊接双面成形,获得连续、没有表面缺陷的焊接接头.焊接接头的热影响区较窄,晶粒稍有长大.焊缝区组织均匀,晶粒细小,硬度值高于母材.焊接接头的抗拉强度可达到母材的95%以上.关键词:脉冲;熔化极惰性气体保护焊;镁合金;焊接工艺;组织性能中图分类号:TG115.28 文献标识码:A 文章编号:0253-360X(2009)12-0109-

04王　鹏

0　序 言镁合金具有密度低、比强度和比刚度高、电磁屏蔽和抗辐射性能好以及易回收等优点,被称为21世纪绿色工程材料,在航空、汽车、电子等领域具有巨大的应用潜力[1].当前镁合金焊接技术研究主要集于电弧焊、激光焊[2]、电子束焊、激光2TIG复合焊[3]、搅拌摩擦焊等.而电弧焊在实际的应用中最方便,最易被企业实现应用,包括钨极惰性气体保护焊(TIG焊)和熔化极气体保护焊(MIG焊).钨极惰性气体保护焊(TIG焊)是目前镁合金最常用的一种焊接方法.尽管TIG焊被广泛应用于镁合金的焊接中,但是这种方法存在以下两个主要缺点.(1)焊接接头力学性能低,尤其是大部分牌号的镁合金焊接接头的断后伸长率以及疲劳性能显著低于母材基体.焊接接头热影响区宽且晶粒比较粗大,并且伴有连续β相析出,会严重影响焊接接头的力学性能,尤其是疲劳强度等动载荷性能.(2)镁合金TIG焊的焊接效率较低,只能适用于薄板焊接.与TIG焊相比,MIG焊的优点在于焊接速度快,在全自动焊接过程中能够实现1mΠmin的高速焊接.而且镁合金的MIG焊可实现对厚板的焊接,进行单面焊双面成形.镁合金普通MIG焊也存在以下几个缺点.(1)由于以焊丝作电极,适宜的焊接工艺较窄;(2)由于熔融镁的表面张力小,电极丝前端的熔滴难以脱离且焊接电流过高时熔滴爆炸蒸发易造成飞溅;(3)由于电极丝软,送丝稳定性差;(4)市场上直径小于1.6mm的焊丝经常缺货,对于焊接厚度小于2mm的工件,难以找到适配焊丝.因此限制了镁合金MIG焊的实际应用[4].研究新型镁合金MIG焊接方法,对镁合金在工业中的应用具有重要意义.1　试验方法试验采用尺寸为100mm×100mm×3.5mm的AZ31B镁合金板材,进行脉冲MIG焊试验,接头采用对接形式.其化学成分见表1,微观组织如图1所示;使用焊丝的化学成分见表2.表1　镁合金AZ31B板材化学成分(质量分数,%)Table1　ChemicalcompositionofAZ31BmagnesiumalloyAlZnMnCaSiCuNiFeMg2.5～3.50.5～1.50.2～0.50.040.100.050.0050.005余量