[發明專利]一種鎂合金薄板的焊接方法

有效

• 申請號: 201410317235.3
• 申請日: 2014-07-04
• 公開（公告）號: CN104117759B
• 公開（公告）日: 2016-10-19
• 發明（設計）人: 張丁非;柴森森;張雨禾;潘復生
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: B23K9/16
• 分類號: B23K9/16;B23K9/035
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 張先蕓

技術領域

本發明涉及鎂合金板的焊接方法工，屬于有色金屬中鎂合金生產加工領域，特別是一種鎂合金薄板的焊接方法。

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背景技術

鎂合金自開發以來，因具有高的比強度、比剛度、優良的阻尼性能，以及防磁、屏蔽、散熱、易切削加工、易回收等許多特性，在交通、電子信息、航空航天等很多方面，有代替其他合金的潛質，一直倍受關注。鎂合金板材更是有很廣闊的應用前景。然而，由于鎂的化學性質活潑，熔點、沸點相對較低，導致鎂合金的焊接性能較差。特別是鎂合金薄件產品的焊接，更加難以掌控。即便是較為適宜鎂合金的氬弧氣體保護焊，也很難焊接鎂合金薄板等產品。焊穿，是焊接鎂合金薄件最易出現，也是最嚴重的焊接問題，一旦出現焊穿，整個工件的性能嚴重下降，如果是自動焊過程中某處出現焊穿，將會出現斷弧，后續的焊接都將無法進行。CN200510009696.5公開的“鎂合金薄板真空擴散焊接方法”?，采用放置到真空擴散爐內加壓的方法，保溫0.5～24小時。該方法雖然在一定程度上解決了鎂合金薄板的焊接問題，但是該方法存在設備要求高（需要特定的擴散焊裝置及夾具）、加工周期長（通過擴散的方法得到焊接接頭，保溫時間較長，某些工藝甚至需要24小時，在實際加工中嚴重影響生產效率）、焊接質量不易掌控（鎂合金表面的粗糙度、氧化程度都會影響擴散焊的效果，焊接質量不好控制）等問題。

鎂合金薄板在焊接過程中，所需的熱輸入相對較少。惰性氣體保護焊中，熱輸入通常以線能量的大小表征，與焊接電流、焊接電壓成正比，與焊接速度成反比。焊接鎂合金薄板過程中，如果要降低熱輸入，則需要較低的電流和較大的焊接速度。然而電流過低，起弧困難，且易出現焊接過程中斷弧的現象；焊接速度過大，則易出現焊接不良，局部未焊透等缺陷。因此，如何解決鎂合金薄板焊接困難和減小熱輸入的問題，是本領域技術人員有待解決的問題。

發明內容

針對現有技術存在的上述不足，本發明的目的是提供一種簡單易行、并能解決熱輸入問題的一種鎂合金薄板的焊接方法。

實現上述目的，本發明采用如下技術方案：一種鎂合金薄板的焊接方法，其特征在于，包括如下步驟：

1）首先，焊接前，在焊縫下方墊同種材料的鎂合金墊條，墊條與被焊接板材接觸，將薄板、墊條固定。墊條厚度在1mm~10mm，寬度在10mm~20mm為宜，長度與焊縫長度相同。

2）然后，采用氬弧氣體保護焊焊接板材。焊絲采用與母材成分相同的鎂合金焊絲。焊絲直徑與被焊板的厚度相近為宜。焊接過程中，應在保證焊透的情況下，盡量采用低的焊接電流，及高的焊接速度，以減小熱輸入。適當的焊接參數，墊條在焊接過程中部分熔化，最終使得墊條與板材連接到一起。焊接電流控制在60~90A，焊接速度5~10mm/s。

3）最后，采用機加工的方法，如車、銑、線切割等方法，將墊條切掉。若墊條不影響焊接板的使用，則可忽略此步驟。

相比現有技術，本發明具有如下有益效果：

1、本發明方法簡單易行、容易控制，將難以焊接的鎂合金薄板，通過最常用的氬弧焊焊接起來，而不易發生焊透現象。本發明適用于一般鎂合金薄板的焊接，如AZ31、AZ61等鎂合金薄板。有效解決鎂合金薄板的焊接很難控制，經常出現由于熱輸入略大而導致的焊穿的問題。

2、通過研究總結，本發明的內在機理為：

1）焊接方法的選擇：鎂合金活性較強，在焊接過程中極易氧化，由于鎂的蒸發、熔化收縮等原因，還易形成氣孔、縮孔等缺陷，焊接適宜在惰性保護氣體下進行，所以采用鎢極氬弧氣體保護板（TIG）或MIG焊。攪拌摩擦焊不適合薄板焊接，所以不予考慮。

2）焊絲、墊條的選擇：由于母材、焊絲及墊條會在焊接過程中同時熔化，在熔池中混合，為了不影響板材整體的合金成分分布，焊絲與墊條的合金成分與母材一致或接近。

3）墊條的作用：墊條的作用主要有兩個，一是在焊接過程中幫助控制熱輸入，如果焊接板的厚度過薄，則很容易焊穿，然而墊條的存在顯著增大了焊縫處的厚度，在焊接薄板時，大大降低了對于焊接參數的嚴格要求，只要焊接速度足夠，則不會出現焊穿。二是同種成分墊條不僅參與了導熱，也發生了熔化，熔化過程吸收了大量熱量，增加了垂直方向的散熱速度，降低了熱量在板材平面的散熱傾向，有利于減小熱影響區寬度。

附圖說明

圖1為本發明鎂合金薄板的焊接方法中焊板、墊條位置示意圖。

圖2為發明焊接接頭的焊縫-熱影響區-母材顯微組織金相照片。

圖3為采用本發明實施例ZM61鎂合金焊接接頭的工程應力-應變曲線。

具體實施方式