[發明專利]一種鎂合金焊縫熱碾壓強化工藝

有效

• 申請號: 201310450337.8
• 申請日: 2013-09-27
• 公開（公告）號: CN103526142A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 楊莉;劉華;王堯
• 申請（專利權）人: 重慶鋼鐵（集團）有限責任公司
• 主分類號: C22F1/06
• 分類號: C22F1/06;C21D9/50
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

技術領域

本發明屬于用熱處理法或用熱加工或冷加工法改變有色金屬或合金的物理結構技術領域，特別是涉及一種鎂合金焊縫熱碾壓強化工藝。

背景技術

鎂合金作為最輕質的金屬結構材料具有低密度、高比強度、高比剛度以及優良的阻尼性能和電磁屏蔽性能，在電子領域、航空工業、汽車及軌道交通制造中具有廣闊的應用前景，然而鎂合金具有化學活潑性高、熔沸點低、導熱系數及熱膨脹系數大等特點，焊接過程容易產生夾渣、氣孔、變形、裂紋及過熱等問題，嚴重阻礙了其焊接結構件的應用，焊縫強度顯著低于鎂合金母材，這是由于熔化焊的鎂合金焊縫處為快冷鑄態組織，晶粒粗大，且存在大量第二相，受力時在第二相附近產生應力集中，導致焊接件強度較低，由于焊縫為薄弱區，拉伸時，變形更多地集中在焊縫，并最終斷裂在焊縫處，焊件所表現出來的強度、延伸率都較低。

中國東南大學論文《熱壓形變參數對AZ31鎂合金接頭微觀組織和力學性能的影響》中通過對焊接接頭余高處進行垂直熱壓，壓力為100MPa，熱壓至與母材平整，并經20分鐘保壓以繼續發生蠕變變形進行試驗觀察，該試驗結構揭示了熱壓溫度對焊接接頭的力學性能影響較大，試驗條件下，隨著熱壓溫度的升高，抗拉強度先升高后降低。熱壓溫度為250℃時，由于焊接接頭組織與焊態接頭組織大體相同，未出現再結晶組織，導致接頭抗拉強度較低，僅為母材的60%，伸長率低至6%，斷裂位置在熱影響區；熱壓溫度為350℃時，接頭抗拉強度達到了228MPa，幾乎與母材抗拉強度一致，伸長率為10.2%，斷裂同樣發生在熱影響區；熱壓溫度為400℃時，抗拉強度有所降低，為母材抗拉強度的70%，伸長率為7%，斷裂也發生在熱影響區，這表明熱影響區是焊接接頭的薄弱環節，隨著熱壓溫度的增加，熱影響區晶粒長大、粗化，導致力學性能降低。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種鎂合金焊縫熱碾壓強化工藝，該工藝通過對焊縫余高進行多次熱碾壓，激發動態再結晶，使第二相溶入基體、彌散分布，提高固溶強化、第二相強化效果，增加焊縫區的孿晶量，增加焊縫加工硬化，使焊后的薄弱區變成增強區，使焊縫處抗拉強度高于母材強度，將斷裂位置轉移至母材。

為了達到上述目的，本發明提一種鎂合金焊縫熱碾壓強化工藝，其如下步驟：

1）采用惰性氣體保護焊，雙面焊接鎂合金件；

2）將鎂合金焊接件置于熱處理爐中，溫度在200℃～350℃之間，進行0.5～2h的焊后去應力退火；

3）對退火后鎂合金焊接件焊縫余高進行不少于2次熱碾壓，直至焊縫與基體平齊，每次熱碾壓前將鎂合金焊接件加熱到350℃～400℃，保溫預熱10min～0.5h，在250℃～350℃下進行熱碾壓。

進一步，在步驟1）中，所述焊縫余高設置為0.5mm～3.0mm。

進一步，在步驟1）中，所述鎂合金件設置為3mm厚的AZ31鎂合金板，焊縫兩側應各留1mm余高。

進一步，在步驟2）中，所述AZ31鎂合金焊接板去應力退火溫度為295～305℃，退火時間為2h。

進一步，在步驟3）中，對退火后AZ31鎂合金焊接板焊縫余高進行4次熱碾壓，每次熱碾壓壓下量設置為焊縫余高1/4。

進一步，在步驟1）中，所述惰性氣體保護焊采用鎢極惰性氣體保護焊，焊絲直徑2mm，,焊接方向平行板材擠壓方向，焊接工藝參數為：焊接電流75～100A，焊接速度4～8mm/s，填絲速度2～4mm/s，電弧長度1～2mm，保護氣為氬氣，流量10L/min。

本發明具有如下有益效果：

1、本發明一種鎂合金焊縫熱碾壓強化工藝通過TIG或MIG雙面焊，得到無明顯焊接缺陷且具有足夠焊縫余高的鎂合金焊件，TIG/MIG焊在保護氣下進行，可有效防止鎂合金板材在焊接過程中的氧化，交流TIG焊在得到一定熔深的同時，可起到陰極霧化作用，清除板材表面的氧化夾雜，且相對于攪拌摩擦焊來說，TIG焊/MIG焊可以有效得到足夠的焊縫余高，為熱碾壓提供足夠的條件，然后對其進行熱處理及熱碾壓，使得焊縫處由極為細小的再結晶晶粒和一定的孿晶組成，這種組織具有較高的強度、硬度，高于母材，受力時能有效抵抗變形。

2、本發明一種鎂合金焊縫熱碾壓強化工藝簡單，其工藝過程是使固溶強化、細晶強化及加工硬化多種合金強化原理相結合而形成，在提高鎂合金焊接件焊縫強度的同時，由于焊縫處的壓入，提高了焊接件的美觀性，適用于可焊透的鎂合金材料，如AZ31、AZ61、AZ80等鎂合金材料。