下载文档原格式
ZM6镁合金铸件 TIG焊补焊工艺摘要：按照拉伸性能检测结果与X-射线探伤测试明确了ZM6镁合金部件TIG焊补焊方法参数，且利用光学显微镜观察焊接端部的微观结构与测试研究微区物质。
结果显示，热影响范围晶粒尺寸和母材几乎一样。
热影响范围晶内完全通过Mg元素构成，晶内原本的合金要素迁移至晶界。
焊缝结构通过比母材晶粒规格小的细小等轴晶构成，焊缝位置的晶内结构往往由Mg元素构成，其晶界合金要素浓度会比母材和热影响范围少。
经对ZM6镁合金部件补焊过程的裂缝部位和成分研究，发现ZM6镁合金部件补焊裂缝是结晶裂缝。
关键词：ZM6部件；TIG焊补焊；裂缝；双层补焊镁合金是当前全球最轻质的一种工程框架金属物料，存在密度小、比强度与比刚度高等特征，被称作“21世纪环保结构材料”，具备普遍用在航空航天、军事以及交通运输等行业的良好潜力。
我国是全球镁资源最多的一个国家，镁储量占全球22.5%，位居全球第一。
高质量、高性能焊接方法相对于其它成形科技发展迟缓的现状已是严重限制国内镁合金普遍使用的一大瓶颈，具体是因为镁合金焊接环节极易出现热裂缝、气孔、氧化物杂质与脆性氮化物下降接头质量等缺陷。
交流TIG焊接是现今实际用来衔接镁合金的重要电弧焊手段，镁合金在加工成形环节会出现许多问题，像夹渣、冷隔、气孔与裂缝等，挽救恢复问题部件有着较大的经济作用，这些问题一般用补焊方式解决。
按照ZM6镁合金部件结构，研发了TIG填补补焊方法，经补焊端部性能检测和着色检测，完善了ZM6镁合金部件TIG填丝补焊方法参数，且逐步研究ZM6镁合金部件补焊端部结构特点，经观察补焊端部结构特点得到镁合金部件补焊端部裂缝产生的原因，由此削减ZM6镁合金部件补焊过程裂缝的形成，由此削减ZM6镁合金部件补焊过程裂痕的形成，复原了ZM6镁合金部件。
1、试验分析1.1试验样本试验样本是ZM6镁合金部件，化学成分见表1，其防拉强度是160MPa、断后伸展率是3.3%。
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AZ 31B 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:TG 115.28 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1m Πmin 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AZ 31B 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,%)Table 1 Chemical compo sition of AZ31B magne sium alloyAlZnMnCaS iCuNiFeM g2.5～3.50.5～1.50.2～0.50.040.100.050.0050.005余量图1 AZ31B 镁合金微观组织形貌Fig 11 M icro structure of AZ31B第30卷第12期2009年12月焊 接 学 报TRANS ACTI ONS OF THE CHI NA WE LDI NG I NSTIT UTI ONV ol.30 N o.12December 2009表2 镁合金焊丝化学成分(质量分数,%)Table2 Chemical compo sition of AZ61A magne sium alloy Al Zn Mn Ca S i Cu Ni Fe M g 5.8～7.20.4～1.50.2～0.50.040.100.050.0050.0005余量所使用的焊机为脉冲MIGΠMAG焊机,保护气为纯度99.99%的氩气.焊接前应对试件进行充分打磨,除去材料表面氧化膜.焊接后,经切割、研磨、抛光和腐蚀后,制备成试件.采用金相显微镜进行分析,得到接头的金相显微组织照片.采用CSS 2205型电子万能试验机进行焊接接头的拉伸试验,拉伸速度为2mmΠmin.测量试件硬度负载为49N,加载时间为20s.拉伸试样按国家标准G B2651 81《焊接接头拉伸试验法》中规定取样.2 试验结果及分析2.1 焊接工艺参数试验采用平板对接焊,采用高纯氩气作为保护气体,单面焊双面成形.由于焊接参数多而复杂,为了寻找最佳的焊接工艺参数,分析了MIG焊接基值电流、脉冲后处理电流、焊接速度、脉冲频率和送丝速度等主要参数对焊缝表面成形、熔深、熔宽等指标的影响,参数变化范围见表3.表3 焊接工艺参数的变化范围Table3 Variety of welding parameters基值电流I bΠA 脉冲后处理电流I rΠA焊接速度vΠ(mm・m in-1)脉冲频率fΠH z送丝速度v wΠ(m・m in-1)509040015 6.05011070035 6.5501301000557.0501501300757.5501701600958.05019020001158.5试验结果表明,随着脉冲后处理电流的增大,焊缝的熔深和熔宽随之增大;当焊接速度增大时,焊缝的熔深和熔宽会随之减小.随着脉冲频率的增加,焊缝的熔深和熔宽呈现降低的趋势.通过上述试验的观察以及对焊接过程中的电弧稳定性和飞溅进行调整,得出最佳的焊接参数为基值电流50A,脉冲频率65～75H z,脉冲后处理电流140～170A,送丝速度6.5～8.0mΠmin,焊接速度700～1200mmΠmin.并得到成形良好的焊缝,上表面连续、平整,形成了鱼鳞状波纹,并且没有咬边、裂纹、表面气孔等明显缺陷,如图2所示.图2 焊缝外观形貌Fig12 Weld appearance s2.2 拉伸试验及分析在优化的参数下,得到五个镁合金脉冲MIG焊接试样,并进行拉伸试验,试验前试样上下表面磨平,去除余高.试验结果见表4.表4 拉伸试样的力学性能Table4 Tensile propertie s of specimen样本序号抗拉强度R mΠMPa断裂位置母材256标距线内1244焊缝2247热影响区3201焊缝4241焊缝5243焊缝由表4可知,样本1,样本2和样本5抗拉强度可以达到母材的95%以上,样本4也达到母材强度的94%,但样本3强度只有母材的79%.为了寻找样本3强度损失的原因,利用扫描电镜观察了断口的微观形貌.图3a为样本1的典型断口形貌,它具有部分脆性断裂的形貌特征,但里面又有大量的韧窝,因此属于混合断裂形貌.而由图3b中明显看到,有许多杂质散落于断口中,这是影响其力学性能的主要原因,如图中箭头处所示.这些杂质可能是焊丝或者母材焊前没有清理干净造成的.样本1,样本4和样本5断于焊缝,可能与微气孔有关.2.3 微观组织特征分析沿垂直于焊缝方向取样,将制好的金相试样用110 焊 接 学 报第30卷图3 拉伸断口的微观形貌Fig 13 Tensile fracture morphology苦味酸溶液进行腐蚀,在光学显微镜下观察焊接接头的组织特征.图4为MIG 焊接接头AZ 31B 的宏观形貌,可以看出焊缝成形良好,焊缝内无气孔、裂纹和夹杂等明显缺陷.整个焊接接头变形很小.为深入认识接头的组织特征,对接头进行了微观组织观察,见图5.图4 接头宏观形貌Fig 14 Macrophotograph of welded joint图5a 为典型的焊接接头组织形貌,从图5a 中可以看出焊缝区和热影响区的分界十分明显.焊缝区是有大量析出物的部分,而热影响区是晶粒上有大量点状析出物分布的部分.焊缝区的室温组织是镁和金属间化合物Mg 17Al 12的共晶组织.热影响区很窄,并且沿熔合线从上到下,宽度由窄变宽,虽然其晶粒与母材相比有所长大,但是并不是特别明显.而焊缝区的晶粒则明显比热影响区和母材细小,是图5 MIG 焊AZ31B 的焊缝显微组织形貌Fig 15 M icro structure of AZ31B magne sium weld in MIGwelding典型的铸造急冷组织[5].进一步观察焊缝区组织形貌,见图5b ,发现焊缝区由细小的等轴晶粒组成,而且整个焊缝区组织也很均匀.对此,文献[6]中也有论述.热影响区的晶粒比焊缝区和母材的粗大,这将导致该区的力学性能有所降低,力学性能测试发现强度最高的试样断裂在热影响区内.但由于焊缝区会存在杂质或者微气孔,因而使接头性能严重降低,断裂在焊缝内.对接头的微观硬度测量可以反映接头中微观组织的细微变化,如图6所示,测试部位是图4中的虚线处.焊缝的硬度值高于母材,但是变化不明显.沿焊缝由上到下,硬度值的变化趋势呈现由小变大,再变小的趋势.接头区的硬度与其平均晶粒直径的平方根成反比[7].焊缝区金属在电弧的作用下重熔结晶,晶粒相对于母材金属得到了明显的细化,硬度值升高.另外,由于焊缝析出相较多,因而也造成焊缝硬度的提高[8].由图4可以看出,焊缝底部由于熔化的焊丝金属与母材混合不充分,底部还是母材成分,这是此处比焊缝中心部分硬度低的原因.另一方面,焊缝硬度的提高与铝含量也有关,铝含量的增加不仅有利于焊缝晶粒的细化,而且使焊缝析出相较多.第12期王 鹏,等:镁合金MIG 焊接工艺及焊接接头组织性能分析111图6 接头区的硬度分布Fig16 Distribution of hardne ss in joint3 结 论(1)采用脉冲MIG焊工艺可以在不开坡口的条件下实现单面焊双面成形,获得镁合金板材AZ31B 高质量的焊接接头.其表面成形良好,无明显缺陷.(2)焊接接头抗拉强度可达母材95%以上,力学性能良好.(3)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,主要由细小的等轴晶组成,该区域硬度值均高于母材.(4)焊接接头断口为混合断口,当断口处存在夹杂物时,会严重降低接头的力学性能.参考文献:[1] Nunes A C,Bayless E O,Jones C O,et al.Variable polarity plasmaarc welding on the space shuttle external tank[J].W elding Journal, 1984,63(9):27-35.[2] 王继锋,刘黎明,宋 刚.激光焊接AZ31B镁合金接头微观组织特征[J].焊接学报,2004,25(3):15-18.W ang Jifeng,Liu Lim ing,S ong G ang.M icrostructure character of Y AGlaser welding AZ31B M g alloy[J].T ransactions of the China W elding Institution,2004,25(3):15-18.[3] 宋 刚,刘黎明,王继锋,等.激光2TIG复合焊接镁合金AZ31B焊接工艺[J].焊接学报,2004,25(3):31-34.S ong G ang,Liu Lim ing,W ang Jifeng,et ser tungsten inert2gas arc hybrid welding process on wrought magnesium alloy AZ31B[J].T ransactions of the China W elding Institution,2004,25(3):31-34.[4] 胡学安,徐道荣.镁合金的焊接方法及其工艺要素[J].轻金属加工技术,2006,34(8):11-12.Hu Xuean,Xu Daorong.Review on the welding methods and proce2 dure factors of magnesium alloys[J].Light Alloy Fabrication T echnolo2 gy,2006,34(8):11-12.[5] 苗玉刚,刘黎明,赵 杰,等.变形镁合金熔焊接头组织特征分析[J].焊接学报,2003,24(2):63-66.M iao Y ugang,Liu Lim ing,Zhao Jie,et al.M icrostructure feature analysis of fusion welded joint of wrought M g2alloy[J].T ransactions of the China W elding Institution,2003,24(2):63-66.[6] 董长富,刘黎明,赵 旭.变形镁合金填丝TIG焊接工艺及组织性能分析[J].焊接学报,2005,26(2):33-36.D ong Chang fu,Liu Lim ing,Zhao Xu.W elding technology and m icro2structure of tungsten inert2gas welded magnesium alloy[J].T ransac2 tions of the China W elding Institution,2005,26(2):33-36. [7] Su S F,Huang J C,Lin H K,et al.E lectron2beam welding behaviorin M g2Al2based alloys[J].M etallurgical and M aterials T ransactions, 2002,33A(5):1461-1473.[8] Am jad Saleh EI2Am oush.E ffect of alum inum content on mechanicalproperties of hydrogenated M g2Al magnesium alloys[J].Journal of Al2 loys and C om pounds,2008,463(8):475-479.作者简介:王 鹏,男,1984年出生,硕士研究生.主要从事镁合金MIG焊研究.Email:liulm@112 焊 接 学 报第30卷Numerical simulation of slit type cracking test for 9%Ni steel BAI Shiwu 1,2,LI Wushen 1,Y AN Chunyan 1,3,YI N Zhanghua 2,H UANG Fuxiang 2(1.School of Materials Science and Engineering ,T ianjin University ,T ianjin 300072,China ;2.Petroleum 2G as Pipe 2line Research Institute of China ,Lang fang 065000,China ;3.C ol 2lege of Mechanical and E lectrical Engineering ,H ohai University ,Changzhou 213022,China ).p 93-96Abstract : With SY SWE LD s oftware ,the tem perature and stress field of 9%Ni steel Y 2slit weldments with different preheat tem peratures were simulated by applying double 2ellips oid heat s ource.Distribution laws of welding tem perature and stress field were studied.E ffects of preheat tem perature on welding heat cycles and residual stress were analyzed.Results show that with increasing pre 2heat tem perature ,cooling rate decreases facilitates escaping of hydrogen and self 2tem pering of martensite ,the average stress level and cold 2cracking susceptibility of the weldments increase ,s o high preheat tem perature shall be av oided for 9%Ni steel welding.K ey w ords : 9%Ni steel ;slit type cracking test ;preheat tem perature ;tem perature field ;stress fieldAnalysis on heat 2affected zone toughness of railroad freight TCS345stainless steel w eld joints W ANG Baosen ,M A Zhao 2hui ,ZH U Shuangchun ,X U K e (Research Institute ,Baosteel Iron &S teel C o.Ltd ,Shanghai 201900,China ).p 97-100Abstract : The trans formation tem perature phase diagram of 12%chromium steel is obtained by using Thermal 2cal s oftware.Pro 2cess of welding 12%chromium stainless steel is analysed with the phase trans formation tem perature scope.The heat 2affected zone (H AZ )of the weld joints is observed with optic microscope and scanning electronic microscope ,which the microstructure consists of ferrite ,martensite ,coarse grain heat 2affected zone (CG H AZ ),fine grain heat 2affected zone (FG H AZ )and T i (C ΠN ).The key elements that affect toughness of CG H AZ are ferritic grain size and martensitic content.The base material has the best im pact toughness when grain size of T i (C ΠN )reaches 2-5μm.The lowest ductility 2brittle transi 2tion tem perature in CG H AZ is -22℃when content of carbon plus nitrogen in base material is about 0.02%and martensitic content in CG H AZ is 40%under s ome certain welding procedure.K ey w ords : chromium ferritic stainless steel ;coarse grain heat affected zone ;im pact toughnessMicrostructural form ation of austenitic stainless steel joint by cap acitor disch arge w elding X U Feng 1,2,X U Jin feng 2,ZH AIQiuya 2(1.School of Materials Science and Engineering ,Shaanxi University of T echnology ,Hanzhong 723003,China ;2.X i ’an Uni 2versity of T echnology ,X i ’an 710048,China ).p 101-104Abstract : The 0Cr18Ni9austenitic stainless steel sheet with 0.2mm thickness was welded in capacitor discharge spot welding.The tem perature field and cooling rate of nugget was calculated.The results show that the joint microstructure consists of nugget zone and semi 2melt zone.Due to very short time in welding ,the cooling rate of the joint reaches to 5.1×106K Πs ,the growth of austenite micro 2structure is im peded ,and the microstructure of the nugget is refined ,which has rapidly s olidified characteristics.As the austenite micro 2structure of the nugget stays in tem perature province of activation with very short time ,the chrome of austenite grain boundary precipi 2tations is checked.T o obtain the high quality spot 2weld joint ,the welding parameters are determined as :welding v oltage 80V ,capac 2itor 6600μF and electrode pressure 18N.K ey w ords : austenitic stainless steel ;capacitor discharge welding ;spot 2weld jointAnalysis for the influences of aluminum alloy P 2MIG w elding p arameters on w elding arc LU Zhiqiang 1,2,H UA Xueming 1,2,LI Fang 1,2,W U Y ixiong 1,2(1.Material and Science Engineering Department ,Shanghai Jiaotong University ,Shanghai 200240,Chi 2na ;2.The K ey Laboratory of Laser Processing and Material M odifi 2cation of Shanghai ,Shanghai 200240,China ).p 105-108Abstract : Under the same average welding current and weld 2ing v oltage ,by regulating the different based current and peak cur 2rent ,the Al 2Mg alloy was welded with Al 2Mg filler wire.The photos of welding arc were obtained by using high 2speed video photography.Peak current has great in fluence on the shape and characteristics of the arc.With increasing the peak current value ,rotated arc appears and pulsed rotated metal trans fer behavior occurs.Based current has little in fluence on the arc shape.Base current is the im portant pa 2rameter for keeping arc burning.At pulse off time ,it must be given base current value which is large enough to keep the arc burning sta 2bly.In this study ,the arc shape is defined by arc length ,arc width and arc portrait cross 2section area ,which will be in fluenced by the weld current.Peak current is im portant parameter of arc tem perature and pulse energy.The study shows that when the arc is burning at pulse on time ,the arc length ,arc width and arc portrait cross 2sec 2tion area increase with raising peak current.K ey w ords : aluminum alloy ;arc shape ;pulsed 2insert gas welding ;currentWelding technology and microstructure of MIG w elded m agne 2sium alloy W ANG Peng ,S ONG G ang ,LI U Liming (School of Materials Science and Engineering ,Dalian University of T echnology ,Dalian 116024,China ).p 109-112Abstract : The pulsed MIG welding was used to weld AZ 31B Mg alloy ,and the weldability of the alloy was studied.The micro 2structure ,mechanical property and hardness of the welded joint were investigated via the metal phase microscopy ,scanning electron mi 2croscope ,tensile testing machine and hardness instrument.The re 2sults show that one 2side welding with back can be obtained through this technique at optimized parameters when there was no groove and no shaped ban ,which continuous butt joints have no sur face defects.The heat 2affected zone of the joints is narrow ,and the grains of the zone are slightly larger than that of the base metal.The grains of fu 2sion zone are tiny ,the microstructure is hom ogeneous and the hard 2ness of welded joint is higher than that of the base metal.The tensile strength is up to 95%of the base metal.K ey w ords : pulsed MIGwelding ;magnesium alloy ;welding process ;microstructureⅥ MAI N T OPICS ,ABSTRACTS &KEY W ORDS 2009,V ol.30,N o.12。
铝镁合金的焊接工艺及质量控制措施摘要：随着社会的发展，社会各界对焊接工艺提出了更高的要求。
焊接工艺的好坏直接影响到机械设备的稳定性和安全性，对机械设备的应用至关重要。
在此基础上，对合金焊接材料的选择和焊接工艺进行了研究，首先阐述了焊接的必要性，然后分析了工艺流程和工艺要点，希望对提高机械设备的焊接质量起到参考作用。
关键词：合金焊接材料；焊接工艺技术；焊接技术引言焊接材料和工艺对机械设备的结构有着直接的影响，是机械设备重要的施工环境之一，对机械的安全性，尤其是使用经验有着重要的影响。
因此，必须选择合金焊接材料和工艺，这是机械设备整体结构的基础，这就要求焊接工人严格按照施工要求，焊接材料，并控制焊接过程，防止变形，从而提高焊接技术的整体效果，充分发挥焊接的作用，为机械设备的可靠性打下坚实的基础。
一、焊接必要性机械设备骨架具有支撑功能，属于称重结构，是设备各节点与承重构件连接的关键点。
从理论上讲，设备制造完成后，机械设备骨架不仅要承受整机的静载荷，还需要承受设备的动载荷。
设备骨架的稳定性直接影响其力学性能。
因此，提高机械设备骨架的焊接水平，解决骨架变形问题是亟待解决的关键问题。
机械设备骨架常见的焊接形式主要是边梁焊接。
以汽车为例，在实际焊接中，必须保证驾驶座支架与发动机的焊接符合标准。
由于汽车上的焊点较多，接头处的焊缝也随之增多，这些接头和焊缝会影响设备的整体性能。
对此，有必要提高设备构架的焊接水平，进而提高机械设备的整体质量。
二、焊接工艺流程要点（一）材料选择材料选择要对设备荷载量作出充分考虑，按照设备荷载量选择适宜的材料，对于汽车而言，材料选择16Mn低合金钢、Q235A等材料，这类材料的厚度比较合适，且具有较好的焊接性能，可以满足焊接需求和材料要求。
另外，这些材料无需进行热处理即可直接完成焊接，因此在焊接后期其不会产生较大的收缩力，焊接时材料也基本不会出现裂纹或气泡现象，对焊接技术要求不高。
由此可见，16Mn低合金钢等材料的焊接应用前景比较广阔。
焊接时镁合金结构件连接的重要方法根据计算得出管径是D325×6mm的煤气管道通常会采用十一公斤的镁阳极来进行保护，每组阳极对管道的保护长度大约是二百七十米左右，根据计算得出需要保护的公路煤气管道需要的阳极组数量，还要根据管道的长度确定测试桩的使用数量。
将测试桩埋在与牺牲阳极相同位置上，并且与牺牲阳极串联在一起，被称为测试桩牺牲阳极；一般情况下测试桩都会被设计安置在两组牺牲阳极之间的位置。
随着社会的的进步，科技的不断发张，管道施工的技术人员都已经开始重视并发展防腐绝缘层与阴极保护等技术，两者相结合使用也是目前最经济也是最科学的的防腐蚀办法。
主要还是为了防止在生产运输或者施工过程中对防腐层的损坏，不能有效的将被保护管道与周围存在的腐蚀因素相隔离。
再者考虑到现在管道上使用的防腐层材料都会有不同程度的吸水和透气性，这样的管道埋进土壤以后，随着时间的推移防腐层逐渐老化退去，不能持续有效的发挥防腐蚀的作用。
因此需要将管道防腐层与阴极保护防腐相结合起来使用对管道进行联合保护。
阴极保护防腐技术属于极化电化学手段，保证率管道上的电化学均匀性，并从根本上组织了腐蚀反应的发生，阴极保护技术不仅仅对新铺设的管道起到保护作用，对已经投入使用的老管线的改造和延长使用时间都有非常大的作用。
焊缝腐蚀防护焊接时镁合金结构件连接的重要方法，已经被普遍使用。
镁合金具有很好的可焊性，可以用不同的方法焊接，比如气焊、在惰性气体中电弧焊、接触焊（分为电焊和滚焊）。
为了保证焊接质量，待含部位应除掉氧化膜。
因此，在焊接的时候乙方不容许发生氧化，要在惰性气体中进行，另一方面生成的氧化膜能被专美溶剂溶解掉。
以前气焊所用的溶剂主要含碱金属和碱土金属的氯化物。
焊缝处残留的焊渣容易引起镁合金腐蚀。
有焊渣再采用任何涂层均不能阻止腐蚀的发生，即使涂三层，也照样发生腐蚀。
因此，现在气焊只用氟化物溶剂，缺点是焊渣难消除。
镁及镁合金的焊接性。
⑴粗晶镁的熔点仅为651℃，导热快，焊接时要用大功率热源，所以焊缝及热影响区金属易产生过热和晶粒长大。
⑵氧化和蒸发镁的氧化性极强，在焊接高温下，易形成氧化镁（MgO），MgO熔点高达2500℃，且密度大（3.2g/cm3），在熔池中易形成细小片状的固态夹渣。
在高温下，镁还容易和空气中的氮化合成镁的氮化物，使接头性能变坏。
镁的沸点不高，仅为1100℃，因此在电弧高温下很易蒸发。
⑶热应力镁及镁合金的线膨胀系数约为钢的2倍（铝的1.2倍），所以焊接时产生较大的热应力，增加产生裂纹的倾向和加大焊件变形。
⑷热裂纹镁容易和一些合金元素如Cu、Al、Ni等形成低熔点共晶（如Mg-Cu共晶熔点为480℃，Mg-Al共晶熔点为430℃，Mg-Ni共晶熔点为508℃）所以热裂纹倾向较大。
⑸气孔氢在镁中的溶解度随着温度的降低而急剧减少，因此焊缝中易产生气孔。
2 mm厚AZ31B镁合金TIG焊接工艺研究摘要：文章采用钨极氩弧焊（TIG）对接头焊接方式焊接厚度为2.0 mm的AZ31B镁合金，并对AZ31B镁合金相关焊接工艺进行研究，并就焊接成型和焊接接头力学性能所受到的焊接工艺参数，例如焊接电流和焊接速度等原因的影响规律进行了探讨，利用万能拉伸试验机对焊接接头的力学性能进行了分析。
试验结果表明，在焊接AZ31B镁合金TIG时，焊缝表面形状与焊缝成形质量都受到焊接工艺参数的显著影响。
焊接电流对AZ31B镁合金薄板力学性能影响很大，电流太大或太小，都会使接头力学性能下降。
若设定焊接电流80 A，6 mm/s焊接速度，正面氩气流量设为12 L/min，背面氩气流量约为1.5 L/min时，焊接板厚为2.0 mm的AZ31B镁合金能获得焊缝成形良好、接头力学性能优良的焊接接头。
在该工艺参数下，接头的抗拉强度、伸长率分别达到了母材的88.6%和75.3%。
关键词：薄板镁合金；TIG焊；焊接工艺密度小、比强度高、减震性好以及机械加工性能好等都是镁合金的优点，并且镁合金在诸如机械、化工、交通、航天航空、核工业、石油设备等领域应用广泛，是优良的环保、节能材料，符含当今时代的发展要求，备受人们的关注，所以其应用领域也越来越广。
我国镁的产量和储藏量位列前茅，所以是理所当然的镁出口大国，全球有40%的原镁为我国产，且出口量达80%以上。
但是，诸如生产规模小、技术含量低、质量不稳定等都是我国镁工业发展存在的问题，所以在迫切寻求如何将我国的资源优势转化为技术优势、产品优势，以此促进我国镁合金产业的发展。
没有加工之前，再好的材料也没有用处，而加工过程中，焊接在结构件成型中所占比例重大。
但是镁本身就有焊接性差的问题，此外人们对于镁合金认识太过肤浅，很少研究镁合金焊接性及焊接工艺。
当前我国镁合金应用的瓶颈就是镁合金焊接问题，并且世界各国都在高度重视这一问题。
1 试验方法及设备本文旨在对AZ3lB镁合金薄板钨极交流氩弧焊的焊接工艺进行研究，并且首先从从焊接电流、焊接速度参数等方面入手，深入对AZ31B镁合金薄板钨极交流氩弧焊以及焊缝成型特点和焊接质量的影响因素进行分析研究，从理论基础上对镁合金薄板钨极交流氩弧焊焊接工艺进行优化。
镁合金焊接技术的研究及发展余福庆（机械学院材料成型及控制工程 201007110）摘要：镁合金在航空航天、汽车、电子等领域具有广阔的应用前景, 焊接技术已经成为制约其应用的技术关键。
介绍了镁合金的物理特性及应用特点。
通过对国内焊接的研究现状及成果进行分析，简述了镁合金的应用情况及其焊接特点，介绍了镁合金的钨极氩弧焊，电子束焊及电阻点焊，搅拌摩擦焊，激光焊等常用的几种焊接方法及其研究。
总结了各类焊接方法的特点，并指出镁合金焊接研究中存在的问题，并对镁合金焊接研究及应用进行了展望。
关键词：镁合金焊接研究现状Research and development of magnesium alloy welding technologyYu FuqingMechanical College Material Forming and Control Engineering 201007110 Abstrac：Magnesium alloy has a broad application prospects in the field of aerospace, automotive, electronics, welding technology has become a key technology for restricting its application. The physical properties of magnesium alloy and application characteristics. Through the analysis of the research status and achievements of domestic welding, briefly the application of its welding characteristics of magnesium alloy, magnesium alloy gas tungsten arc welding, electron beam welding and resistance spot welding, friction stir welding, laser welding etc. several commonly used welding method and its research status. Summarizes the characteristics of thevarious types of welding methods, and pointed out that the problem exists in the magnesium alloy welding research, and magnesium alloy welding research and application prospects.Key words： magnesium alloy; welding; research status一，镁合金物理化学特性与焊接特性镁合金的密度小,约为1178 g/ cm3 ,是铝的2/ 3 ,钢的1/ 4 。
焊接时镁合金结构件连接的重要方法根据计算得出管径是D325×6mm的煤气管道通常会采用十一公斤的镁阳极来进行保护，每组阳极对管道的保护长度大约是二百七十米左右，根据计算得出需要保护的公路煤气管道需要的阳极组数量，还要根据管道的长度确定测试桩的使用数量。
将测试桩埋在与牺牲阳极相同位置上，并且与牺牲阳极串联在一起，被称为测试桩牺牲阳极；一般情况下测试桩都会被设计安置在两组牺牲阳极之间的位置。
随着社会的的进步，科技的不断发张，管道施工的技术人员都已经开始重视并发展防腐绝缘层与阴极保护等技术，两者相结合使用也是目前最经济也是最科学的的防腐蚀办法。
主要还是为了防止在生产运输或者施工过程中对防腐层的损坏，不能有效的将被保护管道与周围存在的腐蚀因素相隔离。
再者考虑到现在管道上使用的防腐层材料都会有不同程度的吸水和透气性，这样的管道埋进土壤以后，随着时间的推移防腐层逐渐老化退去，不能持续有效的发挥防腐蚀的作用。
因此需要将管道防腐层与阴极保护防腐相结合起来使用对管道进行联合保护。
阴极保护防腐技术属于极化电化学手段，保证率管道上的电化学均匀性，并从根本上组织了腐蚀反应的发生，阴极保护技术不仅仅对新铺设的管道起到保护作用，对已经投入使用的老管线的改造和延长使用时间都有非常大的作用。
焊缝腐蚀防护焊接时镁合金结构件连接的重要方法，已经被普遍使用。
镁合金具有很好的可焊性，可以用不同的方法焊接，比如气焊、在惰性气体中电弧焊、接触焊（分为电焊和滚焊）。
为了保证焊接质量，待含部位应除掉氧化膜。
因此，在焊接的时候乙方不容许发生氧化，要在惰性气体中进行，另一方面生成的氧化膜能被专美溶剂溶解掉。
以前气焊所用的溶剂主要含碱金属和碱土金属的氯化物。
焊缝处残留的焊渣容易引起镁合金腐蚀。
有焊渣再采用任何涂层均不能阻止腐蚀的发生，即使涂三层，也照样发生腐蚀。
因此，现在气焊只用氟化物溶剂，缺点是焊渣难消除。
试述镁及镁合金气焊的焊接工艺。
镁及镁合金的气焊主要用于铸件的焊补。
⑴气焊熔剂采用以氟化物为主的熔剂，其配方（质量分数）为：纯氟化锂36%、纯氟化钙17%、纯氟化钡20%、纯氟化镁18%、纯氟化钠9%、水分不超过1%、杂质不超过1%。
也可采用“CJ401”铝气焊熔剂，但对镁合金的腐蚀性较强，焊后应彻底清理、冲洗。
⑵气焊的焊接工艺参数镁合金气焊用焊接工艺参数见表7-73。
焊件壁厚（mm）焊距型号焊丝尺寸（mm）乙炔流量（L/h）氧气压力（MPa）圆截面方截面3～5 5～10 10～20H01-6H01-12H01-12ф5ф5～ф6ф84×46×68×8200～300300～600600～12000.2～0.230.23～0.280.28～0.35⑶预热预热温度为350～400℃，保温时间以铸件壁厚25mm为1h计算。
⑷气焊火焰采用中性焰的外焰进行焊接，不可将焰心接触熔化金属，焰心距离熔池为3～5mm。
⑸施焊技术开始焊炬和铸件成70°～80°，以便迅速加热焊补处，至表面熔化后再填丝。
焊池形成后，焊炬和铸件表面的倾角减小到30°～45°，焊丝倾斜至40～° 45°，以减少火焰加热金属的热量，加速焊丝的熔化，增快焊接速度。
焊接过程中，用焊丝不断搅拌熔池，破坏熔池表面的氧化膜，并将熔渣引出。
焊接临近结束时，应加快焊速，并减小焊炬的倾斜角度。
94 试述镍及镍基耐蚀合金的焊接性。
镍及镍基合金是各种苛刻腐蚀环境的理想金属结构材料。
常用的镍基合金有Ni-Cu蒙镍尔合金、Ni-Cr-Fe因康镍合金、Ni-Fe-Cr因康洛依合金等。
纯镍及强度较低的镍合金焊接性良好，焊接时的主要问题是焊缝中的热裂纹和气孔。
⑴热裂纹镍及镍合金焊接时，由于S、Si等杂质在熔池中形成Ni-NiS等低熔点共晶及脆性硅酸盐薄膜，促使焊缝产生热裂纹。
⑵气孔镍及镍合金焊接时最常见的气孔是H2O（水）气孔。
由于液态镍能溶解大量氧（1720℃时氧在镍中的溶解度为1.18%），凝固时，氧的溶解度下降（1470℃时仅为0.06%）。
凝固过程中过剩的氧将镍氧化成氧化亚镍（NiO），氧化亚镍和熔池中的氢化合，镍被还原而氢和氧结合成H2O，其反应式为NiO+H2→ Ni+H2OH2O在熔池凝固时来不及逸出，即形成气孔。
95 试述镍及镍合金手弧焊的焊接工艺。
⑴焊条镍及镍合金用焊条牌号有Ni102纯镍焊条、Ni207镍铜合金焊条和Ni317镍基耐热合金焊条，焊条熔敷金属化学成分及用途见表7-74。
牌号化学成分（质量分数）（%）C Ti Mn Fe Nb Si Ni102 ≤0.03 0.7～1.0 0.6～1.05 ≤0.8 1.9～2.2 ≤1.0 Ni207 0.002 2～3 2.35 0.3Ni317 ≤0.07 0.7～1.7 余量0.3～0.8 .0.5≤牌号化学成分(质量分数) (%)用途Ni Cu Cr MoNi102 余量纯镍Ni207 62～67 25～30 镍铜合金Ni317 68～78 13.5～16.59.0～11.0镍基合金,铬镍奥氏体钢⑵焊接工艺参数选用小电流、短弧和尽可能快的焊接速度，焊接电流的选用，见表7-75。
焊条直径（mm） 2.5 3.2 4.0 5.0焊接电流(A) 50～70 80～120 105～140 140～170⑶焊接技术1）运条时焊条不作横向摆动，如必须摆动时，摆幅不应超过焊条直径的2倍。
2）多层焊时要严格控制层间温度在100℃以下，焊完一道焊缝后，要待焊件冷至用手摸后再焊下一道。
允许用水或风强制冷却，必要时也可将焊件置于水中或边焊边用水或风冷却。
3）为防止弧坑裂纹，断弧时要进行弧坑处理（将弧坑铲除或采用钩形收弧），终断弧时，一定要将弧坑填满或把弧坑引出。
96 试述镍及镍合金钨极氩弧焊的焊接工艺。
⑴预热轧制镍基耐蚀合金一般不需焊前预热，但当母材温度低于15℃时，应对接头两侧各250～300mm宽的区域加热至15～20℃，以免湿气冷凝产生气孔。
⑵保护气体可用氩气、氦气或两者的混合气，氩气中加入质量分数为5%的氢气，适用于单道焊接。
⑶焊丝成分应和母材相当，必要时可多加入一些合金元素，以补偿烧损及控制气孔和热裂纹。
⑷电极为保证电弧稳定和足够的熔深，电极端部应磨尖，尖部直径约为0.4mm，夹角30°～60°。
⑸焊接技术焊接过程中焊丝加热端必须处于保护气体中，不能用来搅动熔池。
在保证熔池不接触钨极的条件下，采用尽可能短的电弧长度施焊。
按板材厚度选择合适的焊丝直径和焊接速度，以保证足够的熔透深度、焊缝宽度和焊缝致密性，焊接速度过高或过低均易产生气孔。
单面焊为保证完全焊透需要用带凹形槽的铜衬垫，在铜衬垫和焊件间通以保护气体。
为加强焊接区的保护效果，可在焊嘴后侧加一辅助输送保护气的拖罩。
97 试述镍及镍合金熔化极气体保护焊的焊接工艺。
⑴保护气体氩或氩、氦混合气体。
⑵熔滴过渡形式这和所采用的保护气体有关。
1）喷射过渡用纯氩保护可得最佳效果。
2）短路过渡用氩、氦混合气体保护可得最佳效果。
3）脉冲电弧过渡用氩、氦混合气体保护，其中氦气比例为15%～20%可获最佳效果。
⑶焊接工艺参数各种熔滴过渡形式时的焊接工艺参数，分别见表7-76、表7-77。
焊丝直径（mm）焊接位置过渡形式保护气体氩+氦气流量（m3/h）峰值电压（V）电弧电压（V）焊接电流（A）送丝速度（L/min）镍61 1.61.2 平立喷射脉冲电弧ArAr或Ar+He1.70.85－4630213251305.21.4蒙镍尔60 1.61.2平立喷射脉冲电弧ArAr或Ar+He1.70.8540－2921－3001255.13.6因康镍82 1.61.2平立喷射脉冲电弧ArAr或Ar+He1.70.85－4429212801105.13.6焊丝开路电压(V) 电弧电压(V) 焊接电流(A)送丝速度（m/min）镍61 蒙镍尔60 蒙镍尔67 因康镍82 因康镍625 303028333322222023231101101301151106.07.07.07.07.098 试述镍及镍合金等离子弧焊的焊接工艺。
等离子弧焊适用于2.5～8mm厚度的镍及镍合金焊接。
采用“小孔法”转移弧施焊，用氩、氢（质量分数为5%～8%）混合气作为离子气和保护气，焊接电源为直流正接。
焊接工艺参数，见表7-78。
合金焊件厚度（mm）小孔直径（mm）小孔气流量（m3/h）电流（A）电压（V）焊接速度（m/h）镍200 8.2 3.5 0.283 310 31.5 0.229蒙镍尔400 因康镍600因康洛依800 7.36.03.26.46.65.08.25.83.23.53.53.53.53.53.54.03.53.50.2830.2830.2830.3540.3540.3540.3960.3540.28325024016021021015527018511531.531.531.031.031.031.031.531.531.50.2540.3560.5080.3560.4320.4320.2800.4320.45799 试述铅的焊接性。
铅是一种有色金属，对硫酸具有良好的耐腐蚀性，并能很强地阻止各种射线的能力。
铅焊接的主要特点如下：1）铅的熔点很低，为327℃，热导率也仅为铁的43%，因此焊接时要选用温度低、能率小的热源。
常用的热源是氢氧焰和氧乙炔焰。
2）铅熔化后，熔池表面极易生成一层熔点高达1525℃的氧化铅薄膜，妨碍金属彼此熔合，在焊缝中形成夹渣和边缘未焊透。
3）铅的密度较大，为11.34g/cm3，熔点低，流动性很高，因此横焊及仰焊时很困难，若掌握不好，会使熔化大量坠流。
4）铅的沸点低，只有1619℃。
焊接时，蒸发的铅和空气中的氧化合，生成有毒的氧化物。
因此，施焊过程中要防止铅中毒。
5）铅具有很高的变形能力，焊后焊件内不会产生显著的焊接应力及应力所导致的裂纹和变形。
100 试述铅气焊的焊接工艺。
⑴气焊热源铅气焊用的热源有氢氧焰和氧乙炔焰两种。
氢氧焰温度低为2500℃左右，适用于气焊8mm以下的铅板。
而氧乙炔焰温度较高为3100℃左右，适用于8mm以上的厚铅板。
两种气焊火焰的气体流程见图7-13。
⑵焊丝 选用焊丝的材质和母材相同，当采用不同材质的焊件，应采用其中强度较高的材质作填充焊丝。
⑶焊接火焰 用正常的中性焰或略偏还原焰。
⑷焊嘴及火焰大小的选择 见表7-79。
板 厚 平 焊 坡 焊 横 焊 立 焊 仰 焊火焰长度 焊嘴号 火焰长度 焊嘴号 火焰长度 焊嘴号 火焰长度 焊嘴号 火焰长度 焊嘴号1～3 4～7 8～11 12～15 50～75 90～110 110～140 140～170 2～3 4～5 6 7 40～50 55～65 70～80 90～100 2 3～4 4～ 5 25～40 50～60 65～85 90～100 1～2 2～3 4 5 25～35 35～45 110～140① 140～170①1 2 6① 7① 25～35 30～40 － － 1 2 － － 2、坡焊角为30°3、立、横焊均为搭接。
① 为挡模立焊。
⑸施焊工艺 焰心外缘离焊件约2mm ，焊件背面应有托物。
厚度在1.5mm 以下的铅板可一次焊成，厚板采用多层焊，第一层应少加焊丝，火焰主要对着下部接口，使之熔 透。
当焊缝基本形成后，用焊接火焰在焊缝上左、右摆动，使焊缝表面再熔化，熔化的范围超过原焊缝宽的1/2左右，以消除前层焊缝可能产生的气孔、夹渣、未 焊等缺陷。
101 试述低碳钢和低合金钢的焊接工艺。
⑴焊接性低碳钢具有优良的焊接性，因此，低碳钢和低合金钢焊接时的焊接性仅决定于低合金钢的焊接性。
⑵预热根据低合金钢的要求选用合适的预热温度。
⑶焊接材料选择的原则是焊缝金属的强度、塑性和冲击韧度都不低于被焊钢种中的最低值，具体选择见表7-80。
钢种低合金钢电弧焊电渣焊CO2保护焊焊丝预热条件及温度（℃）屈服点（MPa）手弧焊埋弧焊焊丝焊剂焊条焊丝焊剂低碳钢300 E4315 H08A HJ431 H08A HJ360 H10MnSi 板厚不预热350 E5015 H08MnA HJ431 H08Mn2Si HJ360 H10MnSiδ＞40mm，预热温度≥100℃400 E5015 H08MnA HJ431 H08Mn2Si HJ360 H10MnSi δ①＞32mm，预热温度≥100℃450 E5015 H08MnA HJ431 H08Mn2Si HJ360 H10MnSi102 什么是不锈钢的组织图？焊缝的组织决定于焊缝的成分，而焊缝的成分决定于母材的熔入量，即熔合比。
