镁合金焊接的十大工艺

更新日期:2017-10-10
摘要:

镁合金焊接在焊接行业中是一种常见的工艺,镁合金在进行焊接的时候,其实过程是很复杂的。

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镁合金焊接在焊接行业中是一种常见的工艺,镁合金在进行焊接的时候,其实过程是很复杂的。目前镁合金焊接有十种工艺选择,接下来我们来了解一下十大工艺分别有哪些,如下:

 

1、钨极氩弧焊

 

钨极氩弧焊是现在焊接镁合金最常用的焊接办法,它是在惰性气体的维护下,使用电弧热熔化母材和填充金属。直流电源焊接时要选用反极性接法,以便使用阴极雾化效果损坏、除掉母材外表上的氧化膜,削减或防止焊缝中的氧化物夹杂。氩弧焊的热影响区尺寸及变形比较小,焊缝的力学功能和耐腐蚀功能也比较高。

 

TIG焊办法在有无填充金属的情况下都能够进行镁合金的焊接,由于电极与填充丝独立,能克服MIG办法焊接标准规模窄的缺点,能够在较宽的工艺条件下进行安稳焊接,所以 TIG焊在镁合金的焊接方面比MIG运用更广,特别适合于镁合金薄板的焊接。但是由于镁合金热膨胀系数大,易发作焊接裂纹、焊后变形等缺点,因而需求选用夹具固定、坡口处理、焊前焊后热处理等办法,以确保取得完好的焊接接头。研讨发现,选用沟通TIG办法焊接AZ31B镁合金薄板后首要存在波涛变形、焊后错边、焊瘤、外表“麻点”现象和弧坑裂纹等缺点,经过调整焊接次序,选用大电流、快速焊和刚性固定等办法能够取得较好的焊接接头,接头强度能够到达母材的80%以上。

 

关于镁合金厚板的焊接,为了取得较大的熔深,许多研讨都集中于活性钨极氩弧焊(A 2 TIG)。这种办法是焊前在待焊资料外表涂敷单一活性剂 TiO 2 或氯化物(LiCl,CaCl 2,CdCl 2,PbCl 2,CeCl 3 ),然后施焊,能够使焊缝熔深比惯例TIG焊添加2倍,接头的微观安排与未涂敷时没有显着差异,焊缝熔合杰出,没有裂缝、气孔、夹渣等缺点。其原理是添加活性剂可进步电弧电压和电弧温度,并且在焊接方向上添加了电弧宽度,使得焊接过程中在增大热输入的一起伴随着暖流的从头散布。

 

镁合金TIG焊一般用沟通焊机或电流强度接连可调的直流焊机,其挑选首要取决于母材合金成分、板料厚度及反面有无垫板等。焊接薄板时,可选用沟通或DCEP电源;焊接厚度大于418mm的镁合金时,沟通焊机因熔深较大而占优势。此外,选用沟通焊时一般需叠加高频脉冲电流以便稳弧,但若选用方波沟通电,则无需叠加高频电流,且可发作较强的阴极雾化效果。

 

电极的挑选首要取决于所用电源类型和焊接电流巨细,一般来说,Φ0。25 mm~6。35 mm的纯钨极、锆钨极和钍钨极常被用于TIG焊接。

 

2、熔化极氩弧焊

 

焊镁合金的MIG焊接办法具有以下特点:

 

① 与TIG焊比较,焊接速度快,生产率高,全自动焊速度高达1 m/min 左右;

 

② 由于以焊丝作电极,适宜的焊接标准较窄;

 

③ 由于熔融镁的外表张力小,电极丝前端的熔滴难以脱离且焊接电流过高时熔滴爆破蒸腾构成飞溅;

 

④ 由于电极丝软,送丝安稳性差,在焊接过程中要选用推拉方式的特殊送丝设备;

 

⑤ 市场上直径小于1。6mm 的焊丝很少有货,关于焊接厚度小于2mm 的工件,难以找到适配焊丝。

 

镁合金MIG焊时能够有三种熔滴过渡形式:短路过渡、脉冲喷发过渡和喷发过渡。

 

焊接时呈现哪种过渡形式取决于多方面因素,包含焊丝的熔化速度、焊接电流、送丝速度以及焊丝直径等。其间,脉冲喷发过渡介于短路过渡和喷发过渡之间,需加脉冲电流才干完成。否则在特定的电流规模、送丝速度以及焊丝球形端面条件下得到的是粗滴过渡形式,电弧不安稳,易发作飞溅。

 

脉冲喷发过渡所需线能量小于接连喷发过渡的,适用于中等厚度板材;短路过渡适用于薄板焊接;喷发厚度适用于厚板焊接。镁合金的MIG电弧焊一般选用DCEP电源,恒压源可用于短路过渡和大部分的喷发过渡;恒流源用于喷发过渡,有利于削减飞溅。而脉冲MIG电弧焊有必要选用特殊的脉冲电流恒压源。

 

有研讨标明,选用适宜的焊接电源和热输入,镁合金接头的静载强度能够近似等于母材的强度,去掉焊缝余高后,疲惫强度比母材的高75%。

 

熔化极和非熔化极氩弧焊焊丝挑选:

 

WE-33M镁合金焊丝是由美国R&D工业公司1987年研发,用于处理各种变形镁合金及铸造镁合金在修理中的运用,2010年由威欧丁(天津)焊接技能秒速时时彩引入中国大陆,首要用于处理常见的AZ31,AZ61,ZA91,AZ93等镁合金的焊接,多用于厨具,汽车配件,自行车,航空航天等范畴。

 

WE-33M镁合金焊丝适用于气焊和TIG氩弧焊各种锻造镁合金,铸造镁合金的焊接,关于常见镁合金具有很好的抗裂功能,焊层能够适宜于热处理。

 

WE-33M用于各种锻压镁合金及铸造镁合金,广泛运用于光学仪器,航空航天,汽车配件及民用镁制品和工艺品的焊接,是用于焊修镁合金开裂,裂纹,沙眼气孔的专用镁合金焊丝。

 

镁合金氩弧焊安全规程:

 

1) 焊接作业场地有必要备有防火设备,如砂箱、灭火器、消防栓、水桶等。易燃物品间隔焊接场所不得小于5m。若无法满足规则间隔时,可用石棉板、石棉布等妥善掩盖,防止火星落入易燃物品。易爆物品间隔焊接所不得小于10m。氩弧焊作业场地要有杰出的自然通风和固定的机械通风设备,削减氩弧焊有害气体和金属粉尘的损害。

 

2) 手工钨极氩弧焊机应放置在枯燥通风处,严厉依照运用说明书操作。运用前应对焊机进行全面查看。断定没有危险,再接通电源。空载运转正常后方可施焊。确保焊机接线正确,有必要杰出、牢固接地以确保安全。焊机电源的通、断由电源板上的开关操控,禁止负载扳动开关,防止形状触头烧损。

 

3) 应常常查看氩弧焊枪冷却水体系的作业情况,发现阻塞或走漏时应马上处理,防止烧坏焊枪和影响焊接质量。

 

4) 焊人员脱离作业场所或焊机不运用时,有必要切断电源。若焊机发作毛病,应由专业人员进行修理,检修时应作好防电击等安全办法。焊机应至少每年除尘清洁一次。

 

5) 钨极氩弧焊机高频振荡器发作的高频电磁场会使人发作必定的头晕、疲倦。因而焊接时应尽量削减高频电磁场效果的时刻,点燃电弧后当即切断高频电源。焊枪和焊接电缆外运用软金属织造线屏蔽(软管一端接在焊枪上,另一端接地,外面不包绝缘)。如有条件,应尽量选用晶体脉冲引弧替代高频引弧。

 

6) 氩弧焊时,紫外线强度很大,易引起电光性眼炎、电弧灼伤,一起发作臭氧和氮氧化合物影响呼吸道。因而,焊工操作时应穿白帆布作业服,戴好口罩、面罩及防护手套、脚盖等。为了防止触电,应在作业台邻近地上掩盖绝缘橡皮,作业人员应穿绝缘胶鞋。

 

3、等离子弧焊

 

等离子弧是一种遭到束缚的非自在电弧,也称紧缩电弧,其温度和能量密度都明显高于一般电弧的,穿透力较强,适合于厚板与弧长要求较大的场合。选用等离子弧焊焊接镁合金时,能够在反面无垫板的情况下完成厚板对接的一次全焊透,且焊缝外表润滑,表现出杰出的疲惫力学功能。有研讨标明镁合金变极性等离子弧焊的可调焊接参数区间比较窄 ,且参数改变的影响较大。改变正负极性的时宽比,工件的阴极整理效果会发作改变,然后对接头的抗拉强度发作必定的影响。经过合理挑选焊接参数,能够取得抱负的焊接效果,接头强度到达母材的90%以上。

 

4、气焊

 

气焊的热源是火焰 (氧2燃气混合焚烧构成),热量不集中,焊件被加热区较宽,简单在接头区导致较大的缩短应力,构成裂纹等缺点。一起残留在焊缝中的助焊剂简单发作夹渣和发作腐蚀,因而气焊首要用于没有适宜熔焊设备的现场或不太重要的薄板构件以及铸件的焊补。镁及镁合金气焊可选用QJ401助焊剂,实验标明,该熔剂工艺性尚好,但对镁的腐蚀性强,焊后应彻底整理洁净。厚度小于3 mm的镁合金件焊接时,气焊焊炬和焊丝应作纵向运动,不宜选用横向摇摆。焊件厚度较大时,答应气焊焊炬和焊丝略作横向摇摆。关于厚度大于5 mm 的焊件,应全体或局部预热至300 ℃~400 ℃后再进行焊接;厚度大于12 mm时可选用多层焊,一般在焊下一层之前应先用细黄铜丝刷铲除焊渣。焊接过程中可用焊丝不断地搅动熔池,以损坏熔池外表上的氧化膜,并将焊渣引出熔池外。

 

5、电子束焊

 

电子束的能量密度高,穿透力很强,具有焊接速度快,热输入少,焊道宽度及热影响区窄,焊道熔深大,变形小,焊缝纯洁度高级长处。焊接镁合金时在电子束下方会马上发作镁蒸气,熔融金属随即进入所发作的小孔中。由于镁合金的熔点低、蒸气压高,因而所生成的小孔也比其他的金属要大,简单在焊缝根部构成气孔,因而要求有一套准确的操作工艺以防止气孔与过热。焊接过程中电子束的周向摇摆和聚集点方位的调节有利于消除气孔,取得优质焊缝。此外,在焊缝周围预置同质填充金属、在反面选用严密贴合的衬垫都能削减气孔。选用添丝方式焊接能够简单得到无缩松、缩孔和气孔等缺点的焊缝,接头的静载强度能够与母材恰当,接头的抗腐蚀功能甚至好于母材的。

 

电子束焊一般在真空腔内进行,但焊接镁合金时金属的蒸发对真空室污染很大,使其运用遭到限制,实践运用的比如很少,有在AZ3l镁材上研讨的实例,标明焊接效果杰出。有研讨标明非真空电子束能够用于镁合金的焊接,关于AZ31变形镁合金、AM50A以及AZ91D铸造镁合金,在恰当的焊接工艺下均可得到杰出的接头。相对较高的能量密度能够答应焊接速度到达15 m / min ,热输入少而焊接功率高。非真空电子束焊接能够得到杰出的焊缝成形,有利于进步接头的疲惫强度。高速、高效、可高度完成自动化的非真空电子束焊接办法,有期望为镁合金结构件的广泛运用提供确保。

 

电子束焊焊缝的形状受焊接参数的影响较大,特别是电流的巨细。随着电流的增大,焊缝和热影响区的宽度也增大。有研讨标明,对AZ91D合金选用不同的焊接办法,对比发现电子束焊接头的力学功能最高,并且高于母材的,这首要是与其焊缝区晶粒非常细微、热影响区很窄有关。

 

6、激光焊

 

激光焊是使用高能量密度激光束作为热源进行焊接的一种高效精细加工办法。与其他熔焊办法比较 ,激光焊具有能量密度高,热输入少,接头区残余应力和变形小,熔化区和热影响区窄,熔深大、焊缝安排细微、接头功能好等长处。此外激光焊不需求真空条件,维护气体品种及压力规模可便利挑选,可凭借偏转棱镜或光导纤维将激光束引导到难以接近的部位进行焊接、操作灵敏,可穿过通明资料聚集焊接等,这些都是电子束焊难以具有的。激光束可灵敏操控,易于完成工件的三维自动化焊接。研讨标明变形镁合金的激光焊焊缝强度可与母材的附近,经过选用恰当的工艺参数可防止气孔与咬边的发作。

 

7、激光-TIG复合焊

 

激光-TIG 复合热源焊是在 1970 年提出的,但是,真实的运用直到近几年才呈现,这首要得益于激光技能以及弧焊设备的开展,特别是激光功率和电流操控技能的进步。激光电弧复合对焊接功率进步非常明显。这首要基于两种效应:一是较高的能量密度导致了较高的焊接速度,工件对流丢失减小;二是两热源相互效果的叠加效应。焊接时,激光引发的等离子体使电弧更安稳,一起,电弧能进入熔池小孔,减小了能量的丢失。

 

激光-TIG复合焊可明显添加焊速,约为TIG焊接的2倍,并且钨极烧损大大减小,寿命添加;坡口夹角亦减小,焊缝宽度与激光焊时附近。国内大连理工大学焊接技能研讨所研发出了具有自主知识产权的激光-TIG 复合焊接设备,能有效地将激光焊与氩弧焊有机结合起来,充分发挥各自长处,且进一步进步其归纳功能,完成高速焊接。选用激光氩弧复合热源焊接工艺,可取得高质量焊接接头,接头的拉伸强度、疲惫强度、冲击韧性均与母材的恰当,较现在选用的氩弧焊办法,接头功能(特别是疲惫强度、冲击韧性)有明显进步。

 

8、电阻点焊

 

镁合金薄板和揉捏件都能够选用惯例的电阻焊,如缝焊、点焊和亮光对焊进行焊接,其间点焊最常用。Mg2 Al 系和 Mg2 Zn 系合金的电阻焊功能较好。电阻点焊一般用于承受低载荷的工件焊接,如某些镁合金框架、仪表舱、隔板等常选用电阻点焊。只要焊机功率能确保瞬时快速加热,直流脉冲点焊机及一般的沟通点焊机均可适用于镁合金的点焊。

 

镁合金电阻点焊的工艺特点如下:

 

(1) 镁合金具有杰出的导电性和导热性,点焊时,须在较短的时刻内经过大电流;

 

(2) 镁的外表易氧化,被焊面间的触摸电阻较大,当经过大的焊接电流时,往往发作飞溅;

 

(3) 由于导热性好及线膨胀系数大,断电后熔核冷却缩短快,易引起缩孔及裂纹等缺点。

 

9、摩擦焊

 

现在,铸造镁合金特别是压铸镁合金运用比较广泛。但是,残留许多微气孔是压铸合金产品存在的致命问题,这些气孔因受热而呈现聚集长大,严重地影响了合金的力学功能。因而这类镁合金的熔化焊一般难以取得抱负的焊缝。所以,镁合金的冲突焊成为了重视热门之一。

 

摩擦拌和焊接是运用机械式的旋转拌和棒,经过旋转冲突和拌和效果,将金属从固态转变成塑性状态,再辅以揉捏效果使资料接合在一起。这种使用拌和棒构成金属塑性活动的办法能够运用于板状构件对接和搭接,特别适用于铝、镁等低熔点金属的焊接。

 

现在已有研讨者选用拌和摩擦焊成功地完成了镁合金薄板的衔接,接头构成后几乎没有任何变形,接头上下外表润滑、无堆高 ,没有裂纹、气孔和反面未焊透等缺点。此外,已成功地选用拌和冲突焊进行AZ61A、AM60 镁合金的同种原料焊和异种原料焊。初步研讨标明,拌和摩擦焊还能够用于镁和铝异种原料间的衔接 。

 

10、钎焊

 

镁合金的钎焊工艺与铝合金类似。可选用火焰钎焊、炉中钎焊及浸渍钎焊等办法,其间以浸渍钎焊运用最为广泛。钎焊时所用钎料一般都是镁基合金组分,如 Mg 2 Al 2 Zn 钎料 ,适配钎剂为氯化物和氟化物的混合粉末。现在,无镀层镁合金的钎焊工艺一般仅限于硬钎焊,由于还没有找到适宜的去膜及界面活化软钎剂。因而,关于无镀层镁合金的无钎剂软钎焊仅限于焊接角接头和填补变形件及铸件喷涂前的非要害面上的外表缺点。而带有镀层的镁合金能够选用常用的软钎焊技能。

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