镁和镁合金的焊接工艺解析
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采用Al及Al-12Si中间层的AZ31B镁合金TLP接头的组织和性能金伟男;张贵锋;曾祥;张建勋【摘要】采用Al及Al-12Si为中间层对AZ31B镁合金进行过渡液相扩散焊,用环境扫描电镜及万能试验机测试并分析了接头组织与强度之间的关系.研究结果表明:采用Al作为中间层时,随着保温时间的增加,Al12Mg17金属间化合物含量降低,接头强度升高;采用Al-12Si作为中间层时,含硅相Mg2 Si对焊缝的强化提高了接头强度,但保温时间过长时,Mg2 Si偏聚于焊缝中心会降低接头性能.【期刊名称】《失效分析与预防》【年(卷),期】2013(008)001【总页数】6页(P25-29,40)【关键词】AZ31B镁合金;Al中间层;Al-12Si中间层;过渡液相扩散焊【作者】金伟男;张贵锋;曾祥;张建勋【作者单位】西安交通大学金属材料强度国家重点实验室焊接研究所,西安710049;西安交通大学金属材料强度国家重点实验室焊接研究所,西安710049;西安交通大学金属材料强度国家重点实验室焊接研究所,西安710049;西安交通大学金属材料强度国家重点实验室焊接研究所,西安710049【正文语种】中文【中图分类】TG453.90 引言镁是地球上储量最丰富的元素之一,约占地壳总质量的2.3%[1];镁及其合金是结构材料中密度最低的金属,还有减振性、电磁屏蔽能力和抗辐射能力强等一系列优点;因此,镁合金在汽车、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[2]。
镁及镁合金焊接方法主要有气焊、氩弧焊、电阻焊、电子束焊、等离子弧焊和钎焊等[3]。
目前广泛采用的焊接方法是钨极氩弧焊,因为在氩气保护下,可避免焊缝被氧化,能获得高质量的焊接接头;但钨极氩弧焊焊缝熔深较浅,一般只用于镁合金薄板的焊接。
对于焊接镁合金中厚板,一般都要采用大功率的焊接电源或特别的工艺方法。
如常用电子束焊来焊接中厚板,但电子束焊焊接镁合金存在典型的焊接缺陷,如焊缝成形不良、冷隔等[2]。
(完整版)镁合金压铸工艺镁合金压铸工艺(完整版)概述镁合金压铸是一种常用的金属加工方法,适用于生产各种复杂形状的镁合金零件。
本文档将介绍镁合金压铸工艺的完整过程。
原材料镁合金压铸的原材料主要是镁合金。
镁合金具有低密度、高强度和良好的机械性能,因此在航空航天、汽车和电子等领域得到广泛应用。
模具设计在镁合金压铸过程中,模具起着关键的作用。
合理的模具设计可以确保产品的质量和生产效率。
模具应考虑产品形状、尺寸和冷却系统等因素。
铸造工艺1. 预热模具:在进行镁合金压铸之前,需要将模具进行预热,以提高铸造品质和延长模具寿命。
2. 熔化镁合金:将镁合金加热至熔点,形成液态金属。
3. 液态金属注入模具:将液态镁合金迅速注入预热的模具中,填充模具腔体。
4. 压力施加:通过压铸机施加高压,使液态金属充分填充模具腔体,并确保产品的致密性和表面平整度。
5. 冷却固化:待金属冷却固化后,取出模具中的镁合金零件。
加工和表面处理冷却固化后的镁合金零件需要进行加工和表面处理,以达到设计要求和外观要求。
加工过程可以包括切割、打磨、钻孔等操作。
表面处理可以采用喷涂、阳极氧化等方法。
质量检验镁合金压铸工艺中,质量检验是不可或缺的环节。
质量检验可以包括外观检查、尺寸测量、力学性能测试等。
通过质量检验,可以确保产品达到设计要求和客户需求。
结论镁合金压铸工艺是一种高效的金属加工方法,广泛应用于工业生产中。
合理的工艺设计和严格的质量检验是保证产品质量的关键因素。
希望本文档对了解镁合金压铸工艺的完整过程有所帮助。
参考文献- 张三, 镁合金压铸工艺研究, 《金属加工》, 2018.。
5052铝镁合金焊接缺陷5052铝镁合金是一种常用的铝合金材料,具有优良的耐腐蚀性能和高强度,广泛应用于航空、汽车、造船等领域。
然而,在5052铝镁合金的焊接过程中,常常会出现一些缺陷,影响焊接接头的质量和性能。
本文将重点介绍5052铝镁合金焊接中常见的几种缺陷,并探讨其原因和解决方法。
1. 焊缝裂纹:焊缝裂纹是5052铝镁合金焊接中常见的缺陷之一。
裂纹主要出现在焊接热影响区,对接头的强度和密封性产生不良影响。
造成焊缝裂纹的原因主要有焊接过程中的热应力集中、焊接速度过快和焊接材料的选择不当等。
解决焊缝裂纹的方法包括优化焊接参数、采用预热和后热处理等措施。
2. 焊接气孔:焊接气孔是5052铝镁合金焊接中另一个常见的缺陷。
气孔会导致焊缝中的气体和杂质含量增加,降低焊接接头的强度和耐腐蚀性。
气孔的形成主要与焊接过程中的气体溶解度、熔池中的气体释放和保护气体的选择等因素有关。
预防焊接气孔的方法包括提高焊接设备和工艺的精度、选择合适的保护气体和采用真空焊接等。
3. 焊接夹渣:焊接夹渣是指在5052铝镁合金焊接过程中,熔池中残留的夹渣物质。
夹渣会使焊缝的强度和密封性降低,同时还会引起腐蚀和气孔等缺陷的形成。
焊接夹渣的原因主要是焊接电流过小、焊接速度过快和焊接设备的清洁不彻底等。
解决焊接夹渣问题的方法包括增加焊接电流、调整焊接速度和加强设备清洁等措施。
4. 焊接变形:5052铝镁合金焊接过程中,由于焊接热源的作用,会产生热应力和热胀冷缩现象,导致焊接接头的变形。
焊接变形会影响接头的尺寸精度和外观质量,甚至会引起焊缝裂纹和气孔等缺陷的形成。
减少焊接变形的方法包括选择合适的焊接方式、采用预热和后热处理等措施。
5052铝镁合金焊接中常见的缺陷包括焊缝裂纹、焊接气孔、焊接夹渣和焊接变形等。
这些缺陷的形成与焊接过程中的参数选择、焊接材料和设备的质量以及操作技术等因素密切相关。
为了解决这些缺陷,需要优化焊接参数、提高焊接设备的精度和清洁度,同时还可以采用预热和后热处理等措施。
镁铝镁合金铸造镁铝镁合金铸造是一种常见的金属铸造工艺,广泛应用于航空航天、汽车制造、机械制造等领域。
本文将详细介绍镁铝镁合金铸造的工艺流程、特点以及应用。
一、镁铝镁合金铸造的工艺流程镁铝镁合金铸造的工艺流程主要包括原料准备、合金熔炼、铸型制备、铸造和后处理等步骤。
1. 原料准备:根据合金配方,准备好所需的镁和铝原料。
2. 合金熔炼:将镁和铝按照一定比例放入熔炼炉中,加热至合金熔点,搅拌均匀,使其成为液态合金。
3. 铸型制备:根据产品的形状和尺寸要求,选择合适的铸型材料,制作出铸型。
4. 铸造:将熔融的镁铝合金倒入铸型中,待冷却凝固后,取出铸件。
5. 后处理:对铸件进行除砂、修整、去毛刺等工序,以提高表面质量和尺寸精度。
1. 优异的物理性能:镁铝镁合金具有优异的强度、硬度和耐热性能,能够满足高强度、高温环境下的使用要求。
2. 良好的耐腐蚀性:镁铝镁合金具有良好的耐腐蚀性,能够在恶劣的环境中长期使用而不受到严重腐蚀。
3. 轻质高强度:相比于传统的铝合金,镁铝镁合金具有更轻的重量和更高的强度,可以减轻产品的重量,并提高整体性能。
4. 易于加工成型:镁铝镁合金具有良好的流动性和可锻性,可以通过铸造、压铸、挤压等加工工艺制造出复杂形状的零部件。
三、镁铝镁合金铸造的应用1. 航空航天领域:镁铝镁合金具有轻质高强度的特点,被广泛应用于航空航天领域的飞机、导弹等部件制造。
2. 汽车制造:镁铝镁合金具有良好的耐腐蚀性和高强度,可以用于汽车零部件的制造,如发动机、车身等。
3. 机械制造:镁铝镁合金的轻质高强度特点使其成为机械制造中的理想材料,可以用于制造各种机械零部件。
4. 电子领域:镁铝镁合金具有良好的导电性能和耐腐蚀性,被广泛应用于电子设备的制造。
总结:镁铝镁合金铸造是一种重要的金属铸造工艺,具有优异的物理性能、良好的耐腐蚀性、轻质高强度等特点。
它在航空航天、汽车制造、机械制造和电子领域等方面都有广泛的应用。
随着科技的进步和工艺的不断改进,镁铝镁合金铸造将在更多领域发挥重要作用,为各行各业的发展做出贡献。
镁合金的生产工艺流程
《镁合金的生产工艺流程》
镁合金是一种重要的轻金属材料,具有优异的力学性能和耐腐蚀性能,被广泛应用于航空航天、汽车制造、电子设备等领域。
其生产工艺流程主要包括镁矿选矿、精炼、合金化和铸造等环节。
首先是镁矿选矿。
镁矿一般是以镁石和白镁矿为主要原料,通过挖掘、破碎、磨矿等步骤进行选矿,以获得含有较高镁含量的矿石。
接下来是精炼。
选矿后的镁矿需要进行精炼处理,主要包括熔炼、分离、提纯等步骤。
熔炼是将镁矿放入高温熔炼炉中,以将镁矿中的杂质分离出来,提高镁含量。
分离和提纯则是通过化学反应或其他方法,进一步提高镁的纯度。
在镁矿精炼后,需要进行合金化。
镁合金通常是通过在纯镁中添加其他金属元素形成的。
合金化一般通过熔炼、搅拌等方法进行,以获得具有特定性能的镁合金。
最后是铸造。
将合金化后的镁合金液态熔体浇铸成各种产品,包括板材、棒材、型材、铸件等。
铸造过程中需要严格控制温度、压力和铸模等参数,以确保所铸成的产品具有良好的力学性能和表面质量。
除了上述核心环节外,镁合金的生产工艺流程还包括原材料储
存、设备维护、环境保护等环节。
通过严格控制每一个环节,可以确保镁合金的生产工艺流程稳定、高效,满足各种工业领域对于镁合金产品的需求。
DOI:10.14024/ki.1004-244x.2013.05.050第36卷第5期兵器材料科学与工程Vol.36 No.5 2013年9月ORDNANCE MATERIAL SCIENCE AND ENGINEERING Sept., 2013 网络出版时间:2013-9-18 15:39网络出版地址:/kcms/detail/33.1331.TJ.20130918.1539.009.htmlAZ31B 镁合金焊接技术研究现状及发展方向刘奋军,王憨鹰(榆林学院能源工程学院,陕西榆林719000)摘要分析镁合金的焊接特点,综述了近年来AZ31B镁合金的焊接方法,包括激光焊、钎焊、扩散焊、搅拌摩擦焊、TIG 焊、电子束焊等,展望了AZ31B镁合金的焊接研究方向。
关键词AZ31B镁合金;焊接技术;综述文章编号1004-244X(2013)05-0129-04中图分类号TG457 文献标志码AResearch status and development tendency of welding technology of AZ31B magnesium alloyLIU Fenjun,WANG Hanying(College of Energy Engineering,Yulin University,Yulin 719000,China)Abstract Welding characteristics of magnesium alloy are analyzed,and welding processes of AZ31B magnesiumalloy are introduced,including laser welding,brazing,diffusion welding,friction stir welding,TIG,electron beamwelding and so on. The future directions of welding technology of AZ31B magnesium alloy are pointed out.Key words AZ31B magnesium alloy;welding technology;overview镁合金具有密度小、比强度和比刚度高、传热性好、导电性强以及良好的电磁屏蔽性和减振吸冲性等一系列优点,广泛应用于航天航空、电子与汽车等不同领域中,被誉为21世纪的绿色工程材料[1]。
镁合金压铸技术设备工艺缺陷和对策引言镁合金作为一种轻质高强度材料,在汽车、航空航天等领域具有广泛的应用前景。
在镁合金加工中,压铸技术是一种重要的加工方法。
然而,镁合金的压铸过程中常常出现一些工艺缺陷,如气孔、热裂纹等,这些缺陷会影响产品的质量和性能。
本文将针对镁合金压铸技术设备工艺缺陷进行分析,并提出相应的对策,以期提升镁合金压铸产品的质量和性能。
1. 气孔问题及对策气孔是镁合金压铸过程中常见的缺陷之一,主要是由于气体在压铸过程中被困于铸件内部或者与熔体发生反应产生气泡所致。
气孔的存在会降低产品的机械性能,并且对表面质量和涂装性能也会产生负面影响。
针对气孔问题,可以采取以下对策: - 提高熔体的氧化还原性:通过添加合适的气体剂或添加剂,增加熔体的还原能力,减少气泡产生。
- 优化冷却系统:合理设计冷却系统,控制压铸过程中的温度变化,减少气泡形成的机会。
- 改进模具设计:优化模腔结构,减少气体的积聚和滞留,提高熔体的流动性,减少气孔产生。
2. 热裂纹问题及对策热裂纹是镁合金压铸过程中另一个常见的缺陷,主要是由于熔体凝固过程中温度梯度产生的应力导致的。
热裂纹会使产品的强度和韧性降低,并且也对修复和加工造成困难。
针对热裂纹问题,可以采取以下对策: - 控制铸件的壁厚和几何形状:合理设计铸件的壁厚和几何形状,减少熔体凝固过程中的温度梯度,降低应力的产生。
-控制铸造温度和冷却速率:通过调整熔体的温度和冷却速率,控制凝固过程中的温度梯度,减少应力的产生。
- 采用合适的合金配比:选择合适的镁合金配比,使其具有较低的热膨胀系数和较高的热导率,减少热应力的产生。
3. 表面缺陷问题及对策在镁合金压铸过程中,还常常出现一些表面缺陷,如划痕、氧化和烧结等问题。
这些缺陷不仅影响产品的外观质量,还可能导致产品的腐蚀和失效。
针对表面缺陷问题,可以采取以下对策: - 控制模具表面的清洁度:保持模具表面的清洁,避免污染物和异物附着在铸件上,减少缺陷的发生。
er5154铝镁合金焊丝焊接参数
对于ER5154铝镁合金焊丝的焊接参数,需要根据具体的焊接工
艺和设备来确定。
一般来说,焊接参数包括焊接电流、电压、焊接
速度、预热温度等多个方面。
首先是焊接电流和电压。
对于ER5154铝镁合金焊丝,一般推荐
的焊接电流范围是100-200安培,电压范围是18-22伏特。
这些参
数可以根据具体的焊接设备和工件厚度进行微调。
其次是焊接速度。
焊接速度取决于焊接工件的厚度和焊接电流。
一般来说,焊接速度越快,热输入就越小,对焊接工件的影响也越小。
然而,焊接速度过快可能导致焊缝质量下降,因此需要在速度
和质量之间取得平衡。
另外,预热温度也是需要考虑的参数。
对于较厚的工件,预热
可以帮助减少焊接应力和避免裂纹的产生。
一般来说,预热温度在100-200摄氏度之间。
除了上述参数外,还需要考虑焊接材料的清洁度、气体保护、
焊接角度等因素。
保持焊接材料的清洁可以避免氧化物的产生,气
体保护可以保证焊接区域不受氧气污染,而正确的焊接角度可以影响焊接质量和效率。
总的来说,确定ER5154铝镁合金焊丝的焊接参数需要综合考虑材料特性、工件厚度、焊接设备和工艺要求等多个因素,以达到最佳的焊接效果。
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镁合金的生产工艺流程
镁合金是一种轻质、高强度的金属材料,广泛用于汽车、航空航天、3C电子等领域。
下面将介绍镁合金的生产工艺流程。
镁合金的生产工艺主要包括矿石选矿、冶炼提纯、合金配制、合金铸造、热处理和加工等环节。
首先是矿石选矿。
矿石通常是多金属矿石,其中含有镁的矿石被挑选出来。
矿石处理的主要目的是将其中的杂质和非金属物质去除,得到纯净的镁金属。
接着是冶炼提纯。
矿石经过破碎、磨矿等处理后,与盐酸等酸性溶液进行反应,将镁溶解出来。
然后,通过电解的方式将镁沉积在阴极上,得到镁電。
然后是合金配制。
通常将镁合金制备成铝镁合金或锌镁合金。
合金制备的目的是调整镁合金的成分,以改变其力学性能和腐蚀性能。
接下来是合金铸造。
将合金液注入铸模中,通过制定适当的冷却曲线和工艺参数,使合金凝固成型,得到铸件。
合金铸造可分为压力铸造、重力铸造、砂铸等多种方式,不同方式适用于不同形状和尺寸的零件。
然后是热处理。
热处理可以提高合金的机械性能和耐腐蚀性能。
一般热处理过程包括时效处理、固溶处理、淬火处理等步骤,可以根据合金种类及其所需性能制定不同的热处理工艺。
最后是加工。
加工是将铸件或热处理后的合金进行进一步加工,以得到所需的形状和尺寸。
常见的加工方式有压力加工、锻造、挤压、铸造等。
综上所述,镁合金的生产工艺流程主要包括矿石选矿、冶炼提纯、合金配制、合金铸造、热处理和加工等环节。
这一工艺流程可以根据具体需求进行调整和改进,以满足不同应用领域的要求。
镁合金表面处理工艺通常包括以下几种方法:
1. 防腐蚀处理:镁合金具有较高的化学活性,在大气中容易产生腐蚀。
常见的防腐蚀方法包括电化学镀层、阳极氧化和化学镀等。
电化学镀层可以提供一层防腐蚀保护膜,而阳极氧化则能形成一层氧化层防护膜,增强抗腐蚀性能。
2. 表面硬化处理:镁合金的硬度相对较低,容易受到划伤和磨损。
为了提高表面硬度,常常采用热处理,如热压缩、热喷涂和热喷覆等方法,以增加表面层的强度和硬度。
3. 表面涂层处理:为了改善镁合金的耐磨性、防腐蚀性和美观性,可以采用表面涂层处理方法。
常见的涂层包括有机涂层、无机涂层和复合涂层等,可以选择合适的涂层材料和工艺来满足具体要求。
4. 表面改性处理:镁合金在一些特殊应用场景中需要具备特定的表面性能,如减摩、耐磨、耐高温、耐腐蚀等。
可以采用表面改性方法,如表面喷涂、表面机械处理、化学处理等,来实现对表面性能的改善和调控。
需要根据具体的应用需求和镁合金的特性选择适合的表面
处理工艺,以达到所需的功能和质量要求。
同时,在进行镁合金表面处理时,应注意工艺参数的控制、处理剂的选择和环境保护等因素。
镁及镁合金挤压工艺工艺流程与主要特点
目前热挤压是镁合金最主要的塑性加工方法。
与变形铝合金的挤压加工一样,变形镁合金也可采用正向挤压、反向挤压、单动挤压机、双动挤压机、卧式挤压机、立式挤压机、Confrom 连续挤压法、静液挤压法来挤压棒、管、型、线材。
一般来说,凡是用于挤压铝合金制品的挤压机和挤压方法基本上都适用于挤压镁合金制品。
典型镁合金挤压生产工艺流程为:铸锭加热→一次挤压→切中间坯料→加热→二次挤压→人工时效→拉伸矫直→切头尾、取试样→辊式矫直→手工矫直→检查→切成品打印→氧化上色→成品检查→包装→入库。
镁及镁合金挤压工艺与铝合金的挤压工艺大致相同,主要的区别有以下几点:
(1)加热方式:镁合金只允许在空气电阻炉中加热;而铝合金可在空气电阻炉或感应炉中加热。
(2)挤压温度:镁合金挤压温度稍低,为防止镁锭燃烧,各种镁合金允许加热的最高温度为470℃;而铝合金的最高加热温度可达到550℃。
(3)挤压速度:镁合金挤压速度最高可达20m/min,比硬铝合金的快,但仅为软铝合金挤压速度的1/3左右。
(4)模具尺寸:镁合金热挤压材的收缩率比铝合金的大,而且模具承受的变形抗力大,模具设计时要求承受更大的挤压力,并千方百计减少金属挤压时的变形抗力。
(5)张力拉矫:镁合金挤压材要在加热到100℃~200℃条件下拉矫,这需要专用设备;而铝合金挤压材可在室温拉矫。
镁-铝异种合金搅拌摩擦焊的研究现状及展望篇一咱今天就唠唠这镁-铝异种合金搅拌摩擦焊,这玩意儿听起来挺高大上,其实就像是给两种不太对付的金属“拉郎配”,想让它们紧紧抱在一起,为咱工业界出份力。
我记得有一次去参观一个小型的金属加工坊,那老板正为接一批镁合金和铝合金混合部件的活儿发愁呢。
他拿着两块金属片直挠头,跟我念叨:“这俩货,一个软乎乎像个面团,一个硬邦邦像块石头,咋把它们焊得牢实呢?”这就说到点子上了,镁合金和铝合金的物理化学性质差异大,就像两个性格迥异的人,熔点、硬度、热膨胀系数都不一样,要让它们完美结合,可不容易。
目前这搅拌摩擦焊的研究啊,已经有了些成果。
科研人员就像一群智慧的“红娘”,在努力寻找让镁和铝“情投意合”的方法。
从工艺参数来看,搅拌头的形状、旋转速度、焊接速度这些都得拿捏得死死的。
比如说,用个特定形状的搅拌头,像个特制的小勺子,高速旋转着在金属接缝处搅和,产生的摩擦热就能让材料软化,在压力作用下融合在一起。
有研究团队通过大量实验发现,当搅拌头旋转速度在一定范围内,焊接速度也配合得恰到好处时,镁-铝焊接接头的强度能有明显提升,这就好比找到了两个人相处的最佳模式,不温不火,感情才能长久。
不过这过程中也有不少难题。
焊接过程中的温度控制就是个大问题,温度高了,镁合金容易烧损,铝合金也可能出现过热组织,就像炒菜火大了,菜就糊了。
而且焊接后的接头性能稳定性也有待提高,有时候刚开始测试强度还行,过段时间就不行了,就像人刚谈恋爱时山盟海誓,没多久就闹矛盾。
展望未来呢,我觉得一方面要在新材料的研发上使劲儿。
比如说研发一种新的中间层材料,放在镁和铝之间,就像给两个不太熟的人找个共同的好朋友,让它们更好地融合。
另一方面,智能化焊接也是个方向。
想象一下,有个智能系统能实时监测焊接过程中的温度、压力、金属流动情况,然后自动调整参数,就像有个经验丰富的老工匠在旁边把关,那这焊接质量肯定蹭蹭往上涨。
这镁-铝异种合金搅拌摩擦焊啊,虽然现在还有些小脾气,但只要科研人员继续琢磨,未来肯定能在航空航天、汽车制造等领域大放异彩,成为金属连接界的“明星组合”。
镁的工艺流程镁是一种轻质金属,具有低密度、高强度、耐腐蚀等特点,广泛应用于航空航天、汽车制造、电子工业等领域。
镁的工艺流程主要包括提炼镁、熔炼镁合金、铸造成型、热处理等步骤。
首先是提炼镁的工艺流程。
镁是一种高活性金属,常见于镁矿中。
镁的提取主要有焙烧法和电解法。
首先,将含镁的矿石破碎成适当的粒度,然后进行焙烧处理,将氧化镁转化成氧化镁。
接下来,将氧化镁与氯化镁反应,生成氯化镁。
最后,通过电解法将氯化镁电解,得到纯度较高的镁。
接着是熔炼镁合金的工艺流程。
镁合金是镁和其他金属元素的混合物,可以通过熔炼法制备。
首先,将提纯的镁和其他金属加入熔炉中,进行高温熔炼。
在熔融状态下,镁和其他金属元素会相互溶解,形成均匀的合金液。
然后,对熔融的镁合金进行化验,检测合金的成分和质量。
最后,将合金液注入模具中,冷却凝固,得到所需的镁合金成品。
铸造成型是镁工艺流程的重要一环。
铸造是将熔融的金属液倒入模具中,通过冷却凝固得到所需形状的工艺。
对于镁铸造,常用的方法有重力铸造和高压铸造两种。
重力铸造是将熔融的镁合金直接倒入模具中,借助自身重力流动。
高压铸造则是在熔融的镁合金中加入压力,使其充分填充模具,得到更加紧密的铸品。
最后是热处理的工艺流程。
热处理是对铸造好的镁合金进行热处理,改变其组织结构和性能。
常用的热处理方法有退火、淬火和时效三种。
退火是将铸造好的镁合金加热至一定温度,然后缓慢冷却,使其获得较为均匀的组织结构。
淬火是将镁合金加热至一定温度,然后迅速冷却,使其组织变硬。
时效则是在退火或淬火的基础上,将镁合金保持一定时间,使其进一步稳定组织结构,提高强度和耐腐蚀性能。
综上所述,镁的工艺流程主要包括提炼镁、熔炼镁合金、铸造成型和热处理等步骤。
这些工艺流程在镁的生产过程中起着至关重要的作用,能够确保镁的纯度和质量,满足不同领域对镁材料的需求。
随着技术的不断进步,镁工艺流程也在不断创新和完善,为镁的应用提供更加优质的材料基础。
渤海船舶职业技术学院 18 毕 业 设 计(论文) 、 题 目 镁和镁合金的焊接工艺 专 业 焊接技术及自动化 班级学号 11G51218 姓 名 刘东洵 指导教师 赵丽玲
2014 年 06 月 06 日 渤海船舶职业技术学院
18 目 录 1 绪论 ………………………………………………………………………………… 4 2 课题的背景 ………………………………………………………………………… 5 3 材料介绍 …………………………………………………………………………… 6 4 激光焊接技术………………………………………………………………………… 7 1) 同种镁合金的激光焊接………………………………………………………… 7 2) 镁合金与铝合金的激光焊接…………………………………………………… 7 5 等离子弧焊技术………………………………………………………………………… 8 1) 同种镁合金的变极性等离子弧焊……………………………………………… 8 2) 镁合金的变极性等离子弧缝焊………………………………………………… 9 6 低能耗激光诱导增强电弧复合焊接技术……………………………………………… 9 1) 同种镁合金板材的焊接………………………………………………………… 9 2) 同种镁合金薄板的焊接………………………………………………………… 10 3) 异种镁合金板材的焊接………………………………………………………… 10 4) 镁合金与钢异种金属的焊接…………………………………………………… 11
7活性焊接技术……………………………………………………………………………… 12 1) 镁合金活性焊接…………………………………………………………………… 12 2) 镁合金活性焊丝填丝焊接………………………………………………………… 12 8 熔化胶接焊焊接技术……………………………………………………………………… 13 1) 镁合金等离子弧胶接焊…………………………………………………………… 14 渤海船舶职业技术学院 18 2) 镁合金与铝合金的激光胶接焊…………………………………………………… 14
9 镁合金与铝合金的扩散焊接技术……………………………………………………… 15 10 镁合金焊接接头电弧喷涂防护技术…………………………………………………… 16 11 镁合金焊接技术的应用及展望………………………………………………………… 17 12 结论 ………………………………………………………………………………… 18 13 参考文献 …………………………………………………………………………… 19 14 致谢 ………………………………………………………………………………… 20 渤海船舶职业技术学院
18 1. 绪论 近10年来,由于受到能源节约以及环境保护的巨大推动,镁合金及其焊接技术的发展比任何时期都快,从焊接方法、焊接材料到焊接设备等方面都不断有新的突破,为镁合金焊接生产向优质、高效、低成本的方向发展提供了前所未有的良好条件,并大大促进了镁合金的产业化进程。 镁合金由于其自身的物理化学特点,导致其焊接有很大困难,满意的焊接质量不易获得。镁合金的结晶温度区大,易于产生热裂纹;镁的沸点低,温度进一步升高后,其蒸气压比在相同温度下的铝合金要高4-5倍,因而焊接时温度一旦过高,镁会气化,产生爆炸形成飞溅;镁对氧的亲和力大,其氧化物密度较大,而容易形成夹杂;镁在接近熔化温度时,能与空气中的氮强烈化合生成脆性的镁的氮化物,显著降低接头力学性能;因此,实现镁合金优质焊接是比较困难的,在焊接时容易产生裂纹、气孔、飞溅等缺陷。但是由于工业的迫切需要,许多科学工作者做出了很大的努力,并取得了一些重要成果。 渤海船舶职业技术学院
18 2.课题背景 随着工业技术的发展,对汽车、摩托车、飞机的性能要求越来越高,降低结构重量成为提高性能的重要措施。镁及其镁合金具有比重轻,比强度高,重复利用性强等优点被誉为二十一世纪最有发展潜力的基础材料之一。 我国镁资源储备位居世界第一,同时也是界上最大的镁生产国和出口国。前我国已占全球镁生产能力的3/4,产量的1/2。但镁合金应用开发严重滞后,80%以上作为初级原料低价出口,造成我国镁资源的极大浪费。随着我国加入世贸组织以及国际产业结构的调整,发展镁合金产业正面临重大的历史机遇与挑战。加快镁合金应用与产品制备核心技术的开发, 将成为我国制造并抢占相关领域技术制高点, 形成具有国际竞争力的新产业群体,并起到至关重要的作用。材料的发展, 离不开连接问题。良好的连接是简化产品设计、降低产品成本的有效措施之一,连结技术的发展程度将直接影响镁合金的广泛应用。 镁合金焊接方向,国内外的研究主要集中在氩弧焊、激光束。由于镁合金具有熔点低, 导热率高,线膨胀系数高,表向张力小等特点,氩弧焊等传统的焊接技术在高技术制造领域所占的比重日趋减少。而激光焊接具有速度高,接头质量好等优点,得到了实际应用,但激光焊接设备投资和维护的本高, 能量利用率低(尤其对铝、镁等具有高反射率的材料),焊接时对被焊工件的组对间隙及位置精度要求很高,广泛应用受到了很大的限制。 根据现有焊接工艺存在的优缺点,大连理工大学首次提出采用激光一电弧复合热源焊接镁合金工艺。实验发现,新工艺不仅综合了氩弧焊和激光焊两种焊接工艺的优点,克服两者存在的不足,还能显著增大焊接熔深、提高焊接质量,是一种很有发展前途的焊接工艺。 本文对比分析镁合金氩弧焊、激光焊及激光一氩弧复合热源焊焊缝成犁、接头组织和力学性能,探索高效、优质的镁合金焊接工艺,为镁合金的广泛应用提供技术支撑。 渤海船舶职业技术学院
18 3.材料介绍 众所周知,由于镁和镁合金的焊接性能不好,所以,近年来,分别采用钨极氩弧焊、激光焊、激光一氩弧复合热源焊接,使其变形成镁合金AZ 31B,系统分析焊接接头的组织及性能。结果发现,氩弧焊的焊缝表面成型较好,但接头深宽比小、热影响区宽且组织晶粒粗大,试样的抗拉强度较低;激光焊接头深宽比大、几乎不存在热影区、组织晶粒细小、基本无焊接变形,试样的抗拉强度较高;激光一氩弧复合热源焊接技术焊缝的表面成型接近氩弧焊,其深宽比及组织晶粒度接近于激光焊,且焊接变形小,接头强度抗拉强度接近母材。激光一氩弧复合热源焊接技术充分利用了激光和电弧相互作用的优势,克服了二者的不足,无论是在接头质量,还是在生产效率上都具有明显的优势,是一种高质高效的镁合金焊接工艺。 渤海船舶职业技术学院
18 4.激光焊接技术 1) 同种镁合金的激光焊接 激光焊接作为一种先进的连接技术,具有速度快、线能量低、焊后变形小、接头强度高等优点,得到了人们极大的关注。采用脉冲YAG激光对AZ31B变形镁合金进行对接焊,结果表明,镁合金激光焊焊缝变形小,成型美观,无裂纹等表面缺陷、背面熔透均匀,如图1所示。焊接接头热影响区不明显,无晶粒长大现象;焊缝区由细小的等轴晶组成,如图2所示。在本试验条件下,接头的抗拉强度可达母材的95%以上,实现了镁合金的良好连接。研究表明,激光焊接对焊接工艺参数要求严格,同时镁合金激光焊接过程中易出现裂纹、气孔、热影响区脆化和激光能量吸收率低等系列问题。
图1 激光焊焊缝表面形貌 图2 镁合金激光焊接接头组织
2) 镁合金与铝合金的激光焊接 镁铝异种金属可以通过真空扩散焊、爆炸焊、搅拌摩擦焊等方法实现一定程度的连接,但其结合强度并不理想。造成这种结果的主要原因是两种材料焊接时在熔池内部形成了高硬度高脆性的金属间化合物。 SiC颗粒在铸造领域常常与镁、铝合金结合形成复合材料,可以细化材料的微观组织并且全面地提高机械性能;其在表面熔覆的工艺中也经常得到应用。针对SiC的性质及其在镁、铝复合材料中应用研究的基础上,提出SiC作为中间层进行激光镁铝搭接焊工艺,将SiC颗粒作为中间层进行镁铝激光搭接焊,来达到提高镁铝焊接接头性能的目的。 对比镁合金与铝合金的直接激光焊接与加入SiC颗粒的激光焊接,其宏观焊缝横截面如图3所示。在相同激光功率条件下,焊接熔池横截面宏观形貌发生了改变。与激光直接焊接相渤海船舶职业技术学院 18 比,加入SiC夹层后熔池内部搅拌能力降低并且镁铝板材界面处熔宽增加。对焊接试件进行剪切试验,结果表明SiC的加入改变了熔池的微观组织,使金属间化合物反应层厚度降低,焊缝的抗剪切拉伸性可达激光直接焊接的三倍以上。
图3 焊缝宏观横截面 A. 直接激光焊接 B. 加入SiC夹层的激光焊接
5.等离子弧焊技术 1) 同种镁合金的变极性等离子弧焊 等离子弧(Plasma Arc)是一种受到约束的非自由电弧,温度和能量密度都显著高于普通电弧,是一种高效的焊接方法。采用变极性等离子弧焊接镁合金时,可以在背面无垫板的情况下实现对接接头的连接,具有熔深大、焊前准备少、焊接质量高、工件变形小及焊道数目少等优点。图4为变极性等离子弧焊接镁合金AZ31B的接头宏观形貌,接头成形美观,背面熔透均匀。焊接接头没有明显的热影响区,焊缝组织均匀,晶粒细小,如图5所示;经测试焊接接头拉伸强度达到母材的95%以上。
图4 镁合金变极性等离子弧焊宏观接头形貌 图5 变极性等离子弧焊缝接头微观组织
2) 镁合金的变极性等离子弧缝焊 采用变极性等离子弧焊对5mm厚的镁合金板材进行了缝焊,工艺原理图如图6所示,焊缝