[發明專利]Mg-Gr-Y稀土鎂合金的激光焊接方法

有效

• 申請號: 201310206014.4
• 申請日: 2013-05-29
• 公開（公告）號: CN103286451A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 戴軍;楊莉;郭國林;于學勇;鮑愛蓮;李英;郭蘭中
• 申請（專利權）人: 常熟理工學院
• 主分類號: B23K26/24
• 分類號: B23K26/24;B23K26/42;B23K26/12
• 代理公司: 常熟市常新專利商標事務所 32113
• 代理人: 朱偉軍

技術領域

本發明屬于焊接技術領域，具體涉及一種Mg-Gr-Y稀土鎂合金的激光焊接方法。

背景技術

由于鎂合金具有電磁屏蔽性能好、物理化學性能優異和機械性能理想等長處，因而被廣泛應用于交通運輸、電子、國防乃至航空航天等領域。前述的Mg-Gr-Y稀土鎂合金是在普通鎂合金的基礎上發展起來的可熱處理強化的變形鎂合金。

采用軋制技術開發的Gr的質量%含量為15%、Y（釔）的質量%含量為3%和余為鎂的稀土鎂合金Mg-15Gr-3Y即前述的Mg-Gr-Y稀土鎂合金的抗拉強度為420-480MPa并且δ（伸長率）為8-13%，由于這種稀土鎂合金具有比強度高、加工性能好、耐高溫、抗腐蝕性能好等優點，因而廣泛應用于汽車、火箭、衛星等的制造，是現代工業領域中不可缺少的重要材料。

Mg-Gr-Y稀土鎂合金在制備各類高性能的零部件時，必然會牽涉到連接技術，而連接接頭的性能將會影響到整個結構件的性能。因此焊接加工已經成為Mg-Gr-Y稀土鎂合金擴大應用的關鍵工藝。但傳統的電弧焊（TIG焊、MIG焊等）焊接鎂合金時，焊縫中容易形成未熔合、夾雜、氣孔、結晶裂紋等缺陷。

此外，由于鎂合金的線膨脹系數大和導熱導電性強，因此焊接時容易出現咬邊、翹曲變形之類的情形。就前述的可熱處理強化的變形鎂合金即Mg-Gr-Y稀土鎂合金而言，由于焊后接頭熱影響區會發生過時效軟化，因此接頭處的力學性能下降較為嚴重。由此可知，由于傳統的電弧焊焊接不能適應Mg-Gr-Y稀土鎂合金的強韌性特點，從而導致焊縫隙強度遠遠低于母材基體的強度。

激光焊是利用高能量的激光脈沖對材料進行微小區域內的局部加熱，激光輻射的能量通過熱傳導向材料的內部擴散，將材料熔化后形成特定熔池以達到焊接的目的。高功率CO₂激光焊的功率密度可達10⁷W/cm²，而傳統氬弧焊僅為10²-10⁴?W/cm²。與傳統的TIG焊、MIG焊相比，激光焊接具有以下長處：其一，焊接質量高、精度高、速度快的特點；其二，功能多，適應性強，可靠性高，易實現焊接過程的自動化與精密控制；其三，由于其屬于非接觸焊，不用電極，因而可節省工時及成本；其四，不需要象電子束焊接那樣依賴真空氣氛，且保護氣和壓力可選擇，被焊工件的形狀不受電磁影響，不產生X射線。

因此，采用激光焊接的方法焊接Mg-Gr-Y稀土鎂合金時，由于激光焊接能量密度高，熱輸入量小，焊接變形小，因而能得到很窄的熔化區和熱影響區以及熔深大的焊縫；冷卻速度快，焊縫組織微細，故焊接接頭性能良好。?

在公開的中國專利文獻中，可見諸借助于激光對鎂合金進行焊接的技術信息，如：文獻A）.中國專利授權公告號CN1274454C（鎂合金激光TIG焊接方法）；文獻B）.CN102615426A（一種用于鎂合金激光焊接的新型焊接方法）；文獻C）.CN101434011B（厚度鎂合金CO₂激光-MIG復合焊接工藝）。由于文獻A）和文獻B）需要依賴焊機，因而在焊接過程中對焊機參數的調整較為麻煩，并且難以保障所調參數的精確程度，從而影響焊接部位的質量穩定性和可靠性。又，由于文獻C）需要添加SiO₂活性劑，因此工藝煩瑣。

發明內容

本發明的任務在于提供一種有助于摒棄焊機而藉以體現方便操作、有利于顯著減小焊縫寬度并且提高焊縫性能、有益于保障焊接速度和焊接可靠性并且節約焊接成本、有便于避免在焊接時被焊工件受電磁影響并且在焊接時不會產生X射線而得以保障安全的Mg-Gr-Y稀土鎂合金的激光焊接方法。

本發明的任務是這樣來完成的，一種Mg-Gr-Y稀土鎂合金的激光焊接方法，包括以下步驟：

A）焊前處理，將需要彼此焊接連接的一對Mg-Gr-Y稀土鎂合金板在靠近焊縫的邊緣部位的一側以及另一側的表面進行電化學沉積毛化處理，得到毛化處理的一對Mg-Gr-Y稀土鎂合金板；

B）焊接，將由步驟A）得到的一對毛化處理的Mg-Gr-Y稀土鎂合金板設置于焊接操作機構上，并且使該一對毛化處理的Mg-Gr-Y稀土鎂合金板的焊縫對齊，當由激光束對焊縫實施焊接時，向焊縫朝向所述焊接操作機構的一側采用第一惰性氣體保護，同時向焊縫朝向激光束的一側采用第二惰性氣體保護，其中：所述的第一、第二惰性氣體是彼此不同的惰性氣體。