镁合金焊接的常用工艺有哪些?

小编 2022-05-24 11:38:10 710

  一般来说,钨极惰性气体保护焊和MIG电弧焊是镁合金常用的焊接方法。此外,镁合金可以通过电阻点焊(RSW、摩擦焊FW)、搅拌摩擦焊(FSW)、激光焊(LBW)和电子束焊(EBW)进行焊接。因为镁的比热容和熔化潜热小,所以焊接过程中所需的输入热量小,焊接速度高。在大多数情况下,镁合金部件可以通过熔焊来焊接,例如电弧焊、激光焊、电子束焊和气焊。

镁合金焊接的常用工艺有哪些?

  (1)等离子弧焊接

  等离子弧是一种受约束的非自由弧,也称为压缩弧。其温度和能量密度明显高于普通电弧,穿透力强,适用于对厚板和弧长要求较大的场合。采用等离子弧焊焊接镁合金时,厚板对接接头无需垫板即可一次完全熔透,焊缝表面光滑,表现出良好的疲劳力学性能。研究表明,镁合金变极性等离子弧焊的可调焊接参数范围较窄,参数变化的影响较大。改变正负极性的时间宽度会改变工件的阴极清洗效果,对接头的抗拉强度有一定的影响。通过合理选择焊接参数,可以获得理想的焊接效果,接头强度可以达到母材的90%以上。

  (2)钨极氩弧焊

  镁合金焊接的MIG焊方法具有以下特点:

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

  ②由于采用焊丝作为电极,适宜的焊接规格较窄;

  ③由于镁液表面张力低,电极丝前端熔滴难以分离,焊接电流过大时熔滴爆炸蒸发,造成飞溅;

  ④由于电极丝较软,送丝稳定性差,焊接过程中应采用推拉式的专用送丝装置;

  ⑤市面上很少有直径小于1.6mm的焊丝,焊接厚度小于2mm的工件很难找到合适的焊丝。

  镁合金MIG焊熔滴过渡形式有三种:短路过渡、脉冲喷射过渡和喷射过渡。

  焊接中出现哪种过渡形式取决于很多因素,包括焊丝熔化速度、焊接电流、送丝速度和焊丝直径等。其中脉冲注入过渡介于短路过渡和注入过渡之间,只能通过外加脉冲电流来实现。否则,在特定的电流范围、送丝速度和焊丝球形端面的条件下,会得到粗大的熔滴过渡形态,电弧不稳定,容易产生飞溅。

  如果脉冲喷涂过渡所需的线能量小于连续喷涂过渡所需的线能量,则适用于中厚板。短路适用于薄板焊接;喷涂厚度适用于厚板焊接。镁合金MIG电弧焊通常使用DCEP电源,恒压源可用于短路过渡和大部分喷涂过渡;喷雾过渡采用恒流源,有利于减少飞溅。脉冲MIG电弧焊必须使用特殊的脉冲电流恒压源。研究表明,通过选择合适的焊接电源和热输入,镁合金接头的静载强度可以近似等于母材的强度,去除多余焊缝高度后的疲劳强度比母材高75%。

  熔化极和非熔化极氩弧焊焊丝的选择

  WE-33M镁合金焊丝是美国R&D工业公司于1987年为解决各种变形镁合金和铸造镁合金在维修中的应用而开发的。2010年由威欧鼎(天津)焊接技术有限公司引入中国大陆,主要用于解决AZ31、AZ61、ZA91、AZ93等普通镁合金的焊接。,多用于厨具、汽车配件、自行车、航空航天等领域。

  WE-33M镁合金焊丝适用于各种锻造镁合金和铸造镁合金的气焊和TIG氩弧焊。对普通镁合金具有良好的抗裂性,焊接层可适用于热处理。

  WE-33M用于各种锻造镁合金和铸造镁合金。广泛应用于光学仪器、航空航天、汽车零部件、民用镁制品和工艺品的焊接。是一种修复镁合金裂纹、砂眼、气孔的专用镁合金焊丝。

  镁合金氩弧焊安全规程

  1)焊接工作现场必须配备防火设备,如砂箱、灭火器、消防栓、水桶等。易燃物品离焊接地点不得小于5m。如果不能达到规定的距离,则使用石棉板、石棉布等。可以适当遮盖,防止火星落入易燃物中。炸药离焊接地点不得小于10m。氩弧焊工作场所应有良好的自然通风和固定的机械通风装置,以减少氩弧焊时有害气体和金属粉尘的危害。

  2)手动TIG焊机应放置在干燥通风处,并严格按照说明书操作。使用前,应对焊机进行彻底检查。确定没有隐患,再接通电源。焊接前空载运行正常。确保焊机接线正确,必须接地良好牢固,确保安全。焊机电源的通断由电源板上的开关控制。禁止在负载下扳动开关,以免烧坏形状触点。

  3)经常检查氩弧焊冷却水系统的工作情况。如发现堵塞或泄漏,应立即解决,以免烧坏焊缝,影响焊接质量。

  4)当焊机离开工作场所或焊机不使用时,必须切断电源。焊机出现故障,应由专业人员维修,维修时应采取防触电等安全措施。焊机应至少每年除尘和清洁一次。

  TIG焊机的高频振荡器产生的高频电磁场会使人感到头晕、疲劳。因此,焊接时应尽可能减少高频电磁场的时间,点燃电弧后应立即切断高频电源。并且焊接电缆应采用软金属编织线屏蔽(软管一端接焊接,另一端接地,外部不绝缘)。如果条件允许,应采用晶体脉冲引弧代替高频引弧。

  6)氩弧焊时紫外线强度很大,容易引起电光性眼炎和电弧灼伤,同时产生臭氧和氮氧化物刺激呼吸道。因此,焊工在操作时应穿白色帆布工作服、口罩、防护手套和脚套。为防止触电,工作台附近的地面应覆盖绝缘橡胶,工作人员应穿绝缘胶鞋。

  (3)钨极氩弧焊

  钨极氩弧焊(TIG)是目前焊接镁合金最常用的焊接方法。在惰性气体保护下,利用电弧热熔化母材和钎料。DC电弧焊应采用反极性连接,使母材表面的氧化膜被阴极雾化破坏和去除,减少或避免焊缝中的氧化物夹杂。氩弧焊热影响区的尺寸和变形相对较小,焊缝的力学性能和耐腐蚀性能也相对较高。

  TIG焊接可以在有或没有填充金属的情况下焊接镁合金。由于电极和填充丝是独立的,因此可以克服MIG方法焊接规格窄的缺点,并能在较宽的工艺条件下稳定焊接。因此,TIG焊比MIG焊在镁合金焊接中应用更广泛,尤其适用于镁合金薄板焊接。但由于镁合金热膨胀系数高,焊后容易产生焊接裂纹、变形等缺陷。因此需要采取夹具固定、坡口处理、焊前焊后热处理等措施来保证焊接接头的完整。研究发现,AZ31B镁合金薄板采用交流TIG焊焊接后,存在波浪变形、焊后错边、焊瘤、表面“麻点”和弧坑裂纹等缺陷。通过调整焊接顺序,采取大电流、快速焊接、刚性固定等措施,可获得良好的焊接接头,接头强度可达母材的80%以上。

  对于镁合金厚板的焊接,为了获得较大的熔深,许多研究集中在活性钨极氩弧焊(A 2 TIG)上。这种方法是在焊接前将单一活化剂TiO 2或氯化物(LiCl、CaCl 2、CdCl 2、PbCl 2、CeCl 3)涂覆在待焊材料表面,然后进行焊接,与常规TIG焊相比,可提高焊缝熔深2倍。接头显微组织与未涂覆的无明显差异,焊缝熔合良好,无裂纹、气孔、夹渣等缺陷。其原理是活性剂的加入可以提高电弧电压和温度,增加焊接方向的电弧宽度,使焊接过程中的热输入随着热流的重新分配而增加。

  镁合金的TIG焊一般采用电流强度连续可调的交流焊机或DC焊机,其选择主要取决于母材合金的成分、板料的厚度和对面有无垫板。焊接薄板时,可采用交流或DCEP电源;焊接厚度大于4 1 8 mm的镁合金时,交流焊机因其较大的熔深而占主导地位。另外,采用交流焊接时,一般需要叠加高频脉冲电流来稳定电弧,但如果采用方波交流,则不需要叠加高频电流,可以产生很强的阴极雾化。

  电极的选择主要取决于电源类型和焊接电流。一般来说,TIG焊常用φ0.25mm-6.35mm的纯钨极、锆钨极、钍钨极。

  (4)气焊

  焊接的热源是火焰(O2和气体混合燃烧形成),热量不集中,焊件受热面积大,容易导致接头区域产生较大的收缩应力和裂纹。同时焊缝中残留的焊剂容易产生夹渣和腐蚀,所以气焊主要用于现场无合适焊接设备或不重要的薄板构件和铸件的焊接修复。QJ401焊剂可用于镁及镁合金的气焊。试验表明,该焊剂工艺性好,但对镁有强腐蚀性,焊后应彻底清洗。焊接厚度小于3 mm的镁合金零件时,气焊枪和焊丝应纵向移动,而不是横向摆动。当焊接厚度较大时,允许气焊焊枪和焊丝轻微横向摆动。对于厚度大于5 mm的焊件,焊接前应将整体或部分预热至300℃-400℃;厚度大于12 mm时,可采用多层焊接。一般在焊接下一层前,要用细黄铜丝刷清除焊渣。在焊接过程中,可以用焊丝不断搅动熔池,破坏熔池表面的氧化膜,将焊渣引出熔池。


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