您好,欢迎访问湖北宜化集团化工机械设备制����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������造安装有限公司!
化工设备
联系我们
宜化化机
邮箱:yihuahuaji123@163.com
电话:186-7173-0943
地址:湖北省宜昌市猇亭大道399号
当前位置: 首页 > 解决方案 > 化工设备

化工设备

镁合金怎么焊?此文有妙招!
发布时间:2023-06-08 12:03:48����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������浏览次数:

镁合金应用于汽车制造中,可满足����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������汽车行业低排量、低油耗的发����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������展需求。要想进一步推广镁����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������合金在汽车领域的大量使用,需要对焊接技术����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������进行更深一步的创新研究。


镁合金怎么焊?此文有妙招!(图3)


一、镁及镁合金的焊接性分析����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������


镁合金的性能与其他材料相比具有显著����� �������Ƴ����������� �������Ƴ�������特点,焊接性较为特殊。由于镁合金密度����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������低、熔点低、热导率和电导率大、热膨胀系数大、化����� �������Ƴ����������� �������Ƴ�������学活泼性很强、易氧化且氧化物的熔点����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������很高,因此,镁合金在焊接过程中会产生一系����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������列困难,主要表现在以下几方面:

1.

氧化和蒸发



由于镁的氧化性极强,在焊接过程中����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������易形成氧化膜(MgO),MgO熔点高(2500℃����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������)、密度大(3.2g/cm3),易在焊缝����� �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ������中形成杂质,降低了焊缝性能。在高温下,镁还容����� �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������易和空气中的氮发生化学反应生成镁的氮化物,弱����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ�������化接头的性能。镁的沸点不高����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������,这将导致在电弧高温下很容易蒸����� �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������发。

2.

晶粒粗大


由于热导率大,故焊接镁合金时要用大功率热源、����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������高速焊接,易造成焊缝和近焊缝区金属过热和晶粒����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������长大。

3.

热应力


镁合金热膨胀系数较大,约为铝的1~����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������2倍,在焊接过程中易产生大的焊接变形,引����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������起较大的残余应力。

4.

焊缝金属下塌


由于镁的表面张力比铝小,焊接时很����� �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ�������容易产生焊缝金属下塌,影响焊缝成形质量。

5.

气孔


与焊接铝合金相似,镁合金焊接时易产生氢气����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������孔。氢在镁中的溶解度随温度的降低而减小,而����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������且镁的密度比铝小,气体不易逸出,����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ�������在焊缝凝固过程中会形成气孔。

6.

热裂纹


镁合金易与其他金属形成低熔点共����� �������Ƴ����������� �������Ƴ�������晶组织,在焊接接头中易形成结晶裂纹。当接头处����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������温度过高时,接头组织中的低熔点化合物在晶界处会����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������熔化出现空穴,或产生晶界氧化等,即所谓的“过����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������烧”现象。

此外,镁及镁合金易燃烧,所以在熔化焊接����� �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������时需要惰性气体或焊剂的保护。����� �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ�������

二、镁合金的焊接现状及发展趋势


镁合金适用于很多焊接方法,如钨����� �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ������极氩弧焊、电子束焊、激光焊、搅拌摩擦焊、爆炸����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������焊和电阻点焊。无论哪种焊����� �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������接方法,镁合金焊接后的微观组织大多同时包含����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������树枝晶和等轴晶。一种普遍接受的观点认为����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������等轴晶的性能优于柱状晶或树枝晶,所以金属凝固组织����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������中希望得到小尺寸的等轴晶,同时尽可能减小柱����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������状晶/树枝晶的百分比。

1.

钨极氩弧焊(TIG)


钨极氩弧焊(TIG)是目前镁合金常用的一种焊接����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������方法。由于镁合金容易氧化,TIG电弧焊����� �������Ƴ����������� �������Ƴ�������接镁合金通常利用交流电的阴极清理效应去除����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������氧化膜,直流TIG焊接镁合金较����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������少使用。然而与直流相比,交流TIG焊接的热输入较����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������低,加之镁合金导热很快,焊缝熔深浅,使交流TI����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������G焊接镁合金厚板存在一定问题。因此,焊����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������接镁合金中厚板时需要采用多层多道焊或者双面施����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������焊,增加了施焊难度,而且降����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������低了生产效率。

镁合金氩弧焊存在的主要缺陷是气����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������孔和疏松。在焊接过程中通过增加保护气体的流量可以����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������显著减小气孔的数量、体积,并能减小����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ�������焊缝中镁含量的损失,从而提高接头的力学性能。另����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������外,对于气孔的防治,还可以通过焊接����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ������时尽量压低电弧(2mm左右),以充分发����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������挥电弧的阴极破碎作用并使熔池受到搅拌,����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������从而使气体逸出熔池。

2.

激光焊


激光焊接镁合金是利用高能量密度的激光束作为热源进����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������行焊接的一种高效精密加工����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������方法,其研究主要集中在激光器的选择(如CO2、����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������diode、Nd:YAG及fiber激����� �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ�������光器),激光功率、聚焦位置、焊接����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������速度、熔深、保护气体种类和填充材料等方面。

采用Nd:YAG激光器和CO����� �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ�������2激光器对6种铸造镁合金和4种挤压����� �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������镁合金进行激光焊接性研究,结果发现对相同成份和不����� �������Ƴ����������� �������Ƴ������同成份的镁合金,厚度从2~8mm,均����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������可利用激光焊接,并可得到很窄的焊缝和很大的����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������熔深。

激光焊接镁合金的缺陷主要为气����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������孔、热影响区热裂纹及凝固裂纹。另外,镁合金����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������对激光的反射率较大也是镁合金激光焊中����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������需要注意的问题,这使激光焊接镁合金����� �������Ƴ����������� �������Ƴ�������熔深较浅。相比而言,电子束焊����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������接得到的熔深大,且远超过激光焊接����� �������Ƴ����������� �������Ƴ�������。

3.

电子束焊


电子束可以焊透30mm的镁合金板,熔化区的组织几����� �������Ƴ����������� �������Ƴ�������乎都是10mm左右的等轴晶。电子束焊接可����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ�������以避免很多焊接缺陷,如孔洞、咬边、根部凹陷及较宽����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������的热影响区等。经过工艺优化,如调整聚焦位����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������置到根部,优化焊接参数等,焊缝的����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������极限抗拉强度可以达到母材����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������83%(有表面应力集中)和96%(无����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������应力集中)。

电子束焊接通常为真空焊接,金属气体的挥发对真空����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ�������室的污染很大。研究发现非真空电子束非常适用����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������于镁合金的焊接。AZ31����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������变形镁合金和AM50A以及AZ91D铸造����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������镁合金在适当的焊接工艺下均可得到良好����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������的接头。相对较高的能量密度可以允许焊接速度达到����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������15m/min,这样热输入较小,焊接����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������效率高。通过填丝可以得到无疏����� �������Ƴ����������� �������Ƴ������松、缩孔和气孔等缺陷的焊缝,接����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������头的静载荷可以与母材相当,接头的抗腐蚀性能甚����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������至好于母材。高速、高效且可以实现高自����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ�������动化的非真空电子束焊接为镁合金的大面积应用提����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������供了新的途径。

4.

电阻点焊

电阻点焊因其成本极低、工艺稳定成为汽车工业����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������中主要的焊接方法。镁合金导热率高、电阻值小,电阻����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������点焊镁合金时需要在短时间内通很高的电流,使产����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������热速率远大于散热速率。这个性能与����� �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������铝合金性能相似,因此能够焊接铝合金的点焊����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������设备也能够焊接镁合金。电焊����� �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ�������机的成本与变压器次级线圈电����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������流负荷成正比。相同板厚下,����� �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������电阻点焊钢所需的电流远小于镁合金,因此����� �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ������镁合金的焊接设备昂贵。焊接电流、焊����� �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������接时间及电极压力是电阻点焊镁合金重要的三个参数����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������。这三个参数能够有效控制熔核大小和接头强度。铝����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������合金热导率和电导率都很高,����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������所需焊接电流是钢的2~3倍����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������。

镁合金的熔核生长分为3个阶段:孕育、����� �������Ƴ����������� �������Ƴ����������� �������Ƴ�������长大和稳定。在个周波内熔核便完成����� �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������孕育,接着开始长大。随着熔核长����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������大,导电通道增加,电流密����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������度降低;电极-板材接触面积增大,散热����� �������Ƴ����������� �������Ƴ�������增加。这两点导致长大速率逐渐变缓。����� �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������当产热和散热达到平衡,熔核趋于稳定����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������。铝合金与镁相似,孕育时间很短,几乎在个����� �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������周波就出现熔化;钢直到第5个周����� �������Ƴ������������ �������Ƴ����������� �������Ƴ�������波才开始熔化,模拟结构说明,贴合面的接触电����� �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������阻是造成这种差别的主要原因。温度沿径向分布����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������的差异也是原因之一,其中����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������钢较铝、镁平坦,因而铝、镁产热更为集中,有利于����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������熔核的形成。

镁合金点焊接头通常分为4个区域:母材、热影响区、����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������塑性环和熔核。热影响区有再结晶和����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������晶粒长大发生。和铝合金类似,镁合金焊接热影响区����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ������也容易产生野花裂纹。塑性环在热影响����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������区的贴合面处,是电阻点焊的特有区域。由于该区域����� �������Ƴ����������� �������Ƴ����������� �������Ƴ������的高温高压(电极压力),塑性环处经常发生动态����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������再结晶。通常熔核有两种组织:柱状树枝晶和等轴����� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������晶。

镁合金在汽车上的大量使用,����� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������使得镁合金的连接技术成为解决镁合金应用的迫����� �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ������������ �������Ƴ�������切问题,各种焊接方法的研究都会得到广大研究者的����� �������Ƴ����������� �������Ƴ������������ �������Ƴ�������进一步关注。