[發明專利]一種鎂合金薄壁管的微束鎢極氬弧焊方法

無效

• 申請號: 201210034760.5
• 申請日: 2012-02-16
• 公開（公告）號: CN102554418A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 李亞江;李嘉寧;王娟
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: B23K9/167
• 分類號: B23K9/167;B23K9/067;B23K35/28;B23K101/06;B23K103/08
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 王立曉

技術領域

本發明涉及一種有色金屬的焊接方法，尤其涉及鎂合金薄壁管的微束鎢極氬弧焊方法，屬于焊接技術領域。

背景技術

鎂合金是用于航空、電子、通訊等高新技術領域中的輕金屬。鎂是比鋁還輕的一種有色金屬，其熔點(650℃)、密度(1.738g/cm³)均比鋁低。鎂合金具有較高的比強度和比剛度，并具有高的抗震能力，能承受比鋁合金更大的沖擊載荷。鎂合金還具有優良的切削加工性能，而且易于鑄造和鍛壓，所以鎂合金的開發及應用近年來受到世界各國的關注。

鎂的蒸氣壓高、易氧化，鎂及鎂合金的焊接難度主要是熱裂紋、氧化、未熔合和氣孔、易燒穿等。隨著結構輕量化和焊接技術的發展，鎂合金的應用越來越受到重視，新的焊接方法也不斷應用到鎂及鎂合金的焊接中，例如攪拌摩擦焊、電子束焊、釬焊和擴散焊等。

但是，對于鎂合金管的焊接仍有很大難度，特別是針對鎂合金薄壁管焊接難度更大。攪拌摩擦焊是依靠攪拌頭摩擦產生熱量，使元素擴散和晶粒再結晶從而實現金屬的結合，特別適用于鋁合金、鎂合金等熔點較低的金屬。但是，攪拌摩擦焊對工件定位嚴格，難以實現薄壁管結構和復雜接頭的連接。電子束焊和擴散焊也難于實現鎂合金薄壁管的焊接，釬焊可以實現其連接，但接頭強度低，難以滿足使用要求。解決鎂合金薄壁管的焊接難題，對鎂合金結構的應用將產生推動作用。

發明內容

本發明的目的是針對現有鎂合金薄壁管焊接技術的不足，而提供一種鎂合金薄壁管的微束鎢極氬弧焊方法，該方法簡便易行、焊接效率高，可獲得無裂紋、無鎂鋁化合物脆性相的焊接接頭，接頭抗拉強度大于鎂合金管母材的抗拉強度，伸長率大于20％，能夠滿足鎂合金薄壁管結構在生產中的使用要求。

本發明采取的技術方案為：

一種鎂合金薄壁管的微束鎢極氬弧焊焊絲，它為低鎂鋁合金焊絲，其質量百分比組成為：Al?9.5％～11.6％，Zn?0.6％～1.75％，Mn?0.15％～0.35％，Cu?0.01％～0.05％，Si?0.02％～0.05％，其余為Mg。

一種鎂合金薄壁管的微束鎢極氬弧焊方法，采用上述低鎂鋁合金焊絲作為填充材料，在惰性氣體保護下以微束鎢極氬弧焊工藝進行焊接：對接、引弧、焊接、收弧、冷卻，微束鎢極氬弧焊的焊接參數為：直流反極性，焊接電流20A～120A，焊接電壓14V～22V，焊接線速度60cm/min～180cm/min，氬氣流量10L/min～120L/min，鎢極伸出長度4mm～6mm，噴嘴孔徑10mm，焊槍噴嘴離施焊點的距離6mm～8mm。

所述的低鎂鋁合金焊絲直徑為0.8mm～1.6mm，鎢極直徑為1.0mm～2.0mm。

所述惰性氣體是氬氣，其純度大于99.9％。所述的鎂合金薄壁管件的厚度0.6mm～2.0mm。

上述的低鎂鋁合金焊絲在施焊前，用細砂紙打磨后用無水乙醇擦拭；批量生產中用堿洗法清洗，清理后的焊絲應在12h內使用。

所述堿洗法清洗步驟是：先用丙酮除去焊絲表面油污，再以質量百分比為15％的NaOH溶液在不低于15℃的室溫條件下清洗10min～15min，之后再用清水沖洗，然后在體積百分比為30％的硝酸水溶液中清洗，再用水沖洗后，在40℃～60℃條件下烘干。

所述的對接接頭處用刮刀、自轉式坡口機或車床加工，不開坡口，管件直接對接，將對接管件裝卡在臥式車床或專用可轉動卡具中進行焊接，焊接過程中保持管件勻速轉動。薄壁管件外徑超過40mm的應在薄壁管內填充銅制圓型襯棒。

所述的引弧采用高頻脈沖(150kHz～210kHz)引弧，引燃焊接電弧前先打開氬氣，保持流通20s～30s以排除空氣，并利用氬氣流帶走附著在導氣管內壁上的水分，找準引弧點，在薄壁管件接頭處引燃電弧，電弧長度保持0.8～1.2mm；收弧時，為了防止焊穿或產生弧坑裂紋和縮孔，收弧處要多填充焊絲，然后控制焊接電流逐漸延時衰減，以防止弧坑開裂。斷弧后氬氣要繼續流通10s～20s，以防止鎢極和焊縫氧化。

所述的焊接應注意保持焊槍、焊絲和焊件三者之間的空間位置，焊絲與鎂合金薄壁管焊件之間的夾角優選是15°～35°，焊槍與鎂合金薄壁管焊件之間的夾角優選是75°～90°。

在所述鎂合金薄壁管的微束鎢極氬弧焊方法中，冷卻方式優選水冷。

在所述鎂合金薄壁管的微束鎢極氬弧焊方法中，采用快送和少加焊絲的填絲方法，焊絲端部要始終處于氬氣的保護范圍之內，防止氧化膜形成。