[發明專利]鎂合金管與鋁合金管的填絲惰性氣體保護焊方法

有效

• 申請號: 201210035183.1
• 申請日: 2012-02-16
• 公開（公告）號: CN102615396A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 李亞江;王娟;李嘉寧
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: B23K9/167
• 分類號: B23K9/167;B23K35/28;B23K103/18
• 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

本發明涉及一種異種有色金屬的焊接方法，尤其涉及鎂合金管與鋁合金管的填絲惰性氣體保護焊方法，屬于焊接技術領域。

背景技術

隨著鎂合金的開發與應用，鎂合金管與鋁合金管異種金屬的焊接問題受到人們的關注。由于鎂和鋁應用的交叉性和輕量化特點，將鎂合金與鋁合金連接形成復合結構，可以發揮各自的性能優勢，具有很好的應用前景。例如，自行車正朝著輕便、高強度、高舒適度和低成本的方向發展。鎂合金的性能可以滿足自行車車架的要求。同時，車架更新換代很快，采用鎂合金和鋁合金焊接車架，生產效率高，輕便耐用。

但是由于鎂和鋁的相互溶解度、熔點、線脹系數不同，鎂和鋁都很容易形成氧化膜，這不僅阻礙兩種金屬的連接，而且促使接頭區易產生夾雜、裂紋等缺陷，使接頭性能變差；此外，鎂具有較大的熱脆性，使得鎂與鋁的焊接十分困難，特別是針對鎂合金管與鋁合金管的焊接難度更大。

對于鎂與鋁異種金屬的焊接，目前采用的焊接方法主要是熔焊和固相焊，例如鎢極氬弧焊、電子束焊、攪拌摩擦焊、擴散焊、電阻點焊等。采用熔焊方法對鎂與鋁進行焊接時，選擇填充材料不當會使熔合區附近形成高硬度的鎂鋁化合物脆性相，促使焊接接頭脆性增大，降低接頭的力學性能，并且由于焊接時較大的熱輸入，導致出現裂紋和產生較大的變形。解決鎂合金管與鋁合金管的焊接難題，對鎂與鋁異種金屬焊接結構的應用將產生推動作用。

中國專利CN?1326655C公開了一種鎂鋁異種金屬間的熔焊方法，該方法采用低鎂含量(質量百分比Mg?0.5％～3.0％)的焊絲焊接鎂和鋁異種金屬板材取得良好的效果。但是，該項技術針對鎂合金管與鋁合金管的焊接仍存在一些問題，特別是在焊接起弧和收弧處易產生燒穿、夾雜等缺陷。因此，針對鎂合金與鋁合金管材的焊接，提出一種適用和有效地焊接方法是十分必要的。

發明內容

針對現有鎂合金管與鋁合金管異種金屬焊接技術的不足，本發明提供了一種鎂合金管與鋁合金管的填絲惰性氣體保護焊方法，該種方法簡便易行、焊接效率高可獲得塑韌性好、無鎂鋁化合物脆性相的焊接接頭，焊接成品率高，能夠滿足鎂合金管與鋁合金管異種結構的使用要求。

本發明采取的技術方案為：

鎂合金管與鋁合金管的填絲惰性氣體保護焊焊絲，質量百分比組成為：Mg4.2％～5.3％，Zn0.2％～0.3％，Mn0.5％～1.5％，Cu0.05％～0.10％，Si0.25％～0.45％，Ti0.05％～0.20％，其余為Al。

鎂合金管與鋁合金管的填絲惰性氣體保護焊方法，采用上述鎂合金管與鋁合金管的填絲惰性氣體保護焊焊絲作填料，在惰性氣體保護下鎢極電弧焊接：對接、引弧、焊接、收弧、冷卻；采用IGBT逆變式氬弧焊機交流施焊，鎢極電弧焊接的焊接參數為：焊接電流60A～120A、焊接電壓18V～24V，焊接線速度40cm/min～130cm/min，惰性氣體氣流量10L/min～20L/min，鎢極伸出長度5mm～8mm，噴嘴孔徑10mm，焊槍噴嘴離施焊點的距離8mm～10mm。

所述的鎂合金管與鋁合金管的填絲惰性氣體保護焊焊絲直徑為1.2mm～2.0mm。

所述惰性氣體是氬氣(Ar)，其純度大于99.9％，或Ar+He混合氣體。采用Ar+He混合氣體時，電弧兼具有氬弧及氦弧的優點，特別適合于鎂合金管與鋁合金管焊縫質量要求高的場合。采用的Ar+He混合氣體體積百分比組成為20～25％Ar，75～80％He。

所述的被焊接鎂合金管與鋁合金管的壁厚2mm～6mm。

上述的鎂合金管與鋁合金管的填絲惰性氣體保護焊焊絲在施焊前需用細砂紙打磨并用無水乙醇擦拭；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，再以質量濃度為15％的NaOH水溶液，在不低于15℃的室溫條件下清洗10min～15min，之后用清水沖洗，然后在體積濃度為30％的硝酸水溶液中清洗，再用水沖洗后，在40℃～60℃條件下烘干。

上述的對接接頭處不開坡口，施焊前用刮刀刮削接頭處邊緣去除氧化膜，然后異種金屬管件直接對接，將鎂合金管與鋁合金管的對接管件裝卡在臥式車床或可轉動卡具中進行焊接，焊接過程中保持對接管件勻速轉動。