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    鎂合金焊接的十大工藝

    更新日期:2017-10-10
    摘要:

    鎂合金焊接在焊接行業中是一種常見的工藝,鎂合金在進行焊接的時候,其實過程是很復雜的。

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    鎂合金焊接在焊接行業中是一種常見的工藝,鎂合金在進行焊接的時候,其實過程是很復雜的。目前鎂合金焊接有十種工藝選擇,接下來我們來了解一下十大工藝分別有哪些,如下:

     

    1、鎢極氬弧焊

     

    鎢極氬弧焊是現在焊接鎂合金最常用的焊接辦法,它是在惰性氣體的維護下,使用電弧熱熔化母材和填充金屬。直流電源焊接時要選用反極性接法,以便使用陰極霧化效果損壞、除掉母材外表上的氧化膜,削減或防止焊縫中的氧化物夾雜。氬弧焊的熱影響區尺寸及變形比較小,焊縫的力學功能和耐腐蝕功能也比較高。

     

    TIG焊辦法在有無填充金屬的情況下都能夠進行鎂合金的焊接,由于電極與填充絲獨立,能克服MIG辦法焊接標準規模窄的缺點,能夠在較寬的工藝條件下進行安穩焊接,所以 TIG焊在鎂合金的焊接方面比MIG運用更廣,特別適合于鎂合金薄板的焊接。但是由于鎂合金熱膨脹系數大,易發作焊接裂紋、焊后變形等缺點,因而需求選用夾具固定、坡口處理、焊前焊后熱處理等辦法,以確保取得完好的焊接接頭。研討發現,選用溝通TIG辦法焊接AZ31B鎂合金薄板后首要存在波濤變形、焊后錯邊、焊瘤、外表“麻點”現象和弧坑裂紋等缺點,經過調整焊接次序,選用大電流、快速焊和剛性固定等辦法能夠取得較好的焊接接頭,接頭強度能夠到達母材的80%以上。

     

    關于鎂合金厚板的焊接,為了取得較大的熔深,許多研討都集中于活性鎢極氬弧焊(A 2 TIG)。這種辦法是焊前在待焊資料外表涂敷單一活性劑 TiO 2 或氯化物(LiCl,CaCl 2,CdCl 2,PbCl 2,CeCl 3 ),然后施焊,能夠使焊縫熔深比慣例TIG焊添加2倍,接頭的微觀安排與未涂敷時沒有顯著差異,焊縫熔合杰出,沒有裂縫、氣孔、夾渣等缺點。其原理是添加活性劑可進步電弧電壓和電弧溫度,并且在焊接方向上添加了電弧寬度,使得焊接過程中在增大熱輸入的一起伴隨著暖流的從頭散布。

     

    鎂合金TIG焊一般用溝通焊機或電流強度接連可調的直流焊機,其挑選首要取決于母材合金成分、板料厚度及反面有無墊板等。焊接薄板時,可選用溝通或DCEP電源;焊接厚度大于418mm的鎂合金時,溝通焊機因熔深較大而占優勢。此外,選用溝通焊時一般需疊加高頻脈沖電流以便穩弧,但若選用方波溝通電,則無需疊加高頻電流,且可發作較強的陰極霧化效果。

     

    電極的挑選首要取決于所用電源類型和焊接電流巨細,一般來說,Φ0.25 mm~6.35 mm的純鎢極、鋯鎢極和釷鎢極常被用于TIG焊接。

     

    2、熔化極氬弧焊

     

    焊鎂合金的MIG焊接辦法具有以下特點:

     

    ① 與TIG焊比較,焊接速度快,生產率高,全自動焊速度高達1 m/min 左右;

     

    ② 由于以焊絲作電極,適宜的焊接標準較窄;

     

    ③ 由于熔融鎂的外表張力小,電極絲前端的熔滴難以脫離且焊接電流過高時熔滴爆破蒸騰構成飛濺;

     

    ④ 由于電極絲軟,送絲安穩性差,在焊接過程中要選用推拉方式的特殊送絲設備;

     

    ⑤ 市場上直徑小于1.6mm 的焊絲很少有貨,關于焊接厚度小于2mm 的工件,難以找到適配焊絲。

     

    鎂合金MIG焊時能夠有三種熔滴過渡形式:短路過渡、脈沖噴發過渡和噴發過渡。

     

    焊接時呈現哪種過渡形式取決于多方面因素,包含焊絲的熔化速度、焊接電流、送絲速度以及焊絲直徑等。其間,脈沖噴發過渡介于短路過渡和噴發過渡之間,需加脈沖電流才干完成。否則在特定的電流規模、送絲速度以及焊絲球形端面條件下得到的是粗滴過渡形式,電弧不安穩,易發作飛濺。

     

    脈沖噴發過渡所需線能量小于接連噴發過渡的,適用于中等厚度板材;短路過渡適用于薄板焊接;噴發厚度適用于厚板焊接。鎂合金的MIG電弧焊一般選用DCEP電源,恒壓源可用于短路過渡和大部分的噴發過渡;恒流源用于噴發過渡,有利于削減飛濺。而脈沖MIG電弧焊有必要選用特殊的脈沖電流恒壓源。

     

    有研討標明,選用適宜的焊接電源和熱輸入,鎂合金接頭的靜載強度能夠近似等于母材的強度,去掉焊縫余高后,疲憊強度比母材的高75%。

     

    熔化極和非熔化極氬弧焊焊絲挑選:

     

    WE-33M鎂合金焊絲是由美國R&D工業公司1987年研發,用于處理各種變形鎂合金及鑄造鎂合金在修理中的運用,2010年由威歐丁(天津)焊接技能有限公司引入中國大陸,首要用于處理常見的AZ31,AZ61,ZA91,AZ93等鎂合金的焊接,多用于廚具,汽車配件,自行車,航空航天等范疇。

     

    WE-33M鎂合金焊絲適用于氣焊和TIG氬弧焊各種鍛造鎂合金,鑄造鎂合金的焊接,關于常見鎂合金具有很好的抗裂功能,焊層能夠適宜于熱處理。

     

    WE-33M用于各種鍛壓鎂合金及鑄造鎂合金,廣泛運用于光學儀器,航空航天,汽車配件及民用鎂制品和工藝品的焊接,是用于焊修鎂合金開裂,裂紋,沙眼氣孔的專用鎂合金焊絲。

     

    鎂合金氬弧焊安全規程:

     

    1) 焊接作業場地有必要備有防火設備,如砂箱、滅火器、消防栓、水桶等。易燃物品間隔焊接場所不得小于5m。若無法滿足規則間隔時,可用石棉板、石棉布等妥善掩蓋,防止火星落入易燃物品。易爆物品間隔焊接所不得小于10m。氬弧焊作業場地要有杰出的自然通風和固定的機械通風設備,削減氬弧焊有害氣體和金屬粉塵的損害。

     

    2) 手工鎢極氬弧焊機應放置在枯燥通風處,嚴厲依照運用說明書操作。運用前應對焊機進行全面查看。斷定沒有危險,再接通電源??蛰d運轉正常后方可施焊。確保焊機接線正確,有必要杰出、牢固接地以確保安全。焊機電源的通、斷由電源板上的開關操控,禁止負載扳動開關,防止形狀觸頭燒損。

     

    3) 應常常查看氬弧焊槍冷卻水體系的作業情況,發現阻塞或走漏時應馬上處理,防止燒壞焊槍和影響焊接質量。

     

    4) 焊人員脫離作業場所或焊機不運用時,有必要切斷電源。若焊機發作毛病,應由專業人員進行修理,檢修時應作好防電擊等安全辦法。焊機應至少每年除塵清潔一次。

     

    5) 鎢極氬弧焊機高頻振蕩器發作的高頻電磁場會使人發作必定的頭暈、疲倦。因而焊接時應盡量削減高頻電磁場效果的時刻,點燃電弧后當即切斷高頻電源。焊槍和焊接電纜外運用軟金屬織造線屏蔽(軟管一端接在焊槍上,另一端接地,外面不包絕緣)。如有條件,應盡量選用晶體脈沖引弧替代高頻引弧。

     

    6) 氬弧焊時,紫外線強度很大,易引起電光性眼炎、電弧灼傷,一起發作臭氧和氮氧化合物影響呼吸道。因而,焊工操作時應穿白帆布作業服,戴好口罩、面罩及防護手套、腳蓋等。為了防止觸電,應在作業臺鄰近地上掩蓋絕緣橡皮,作業人員應穿絕緣膠鞋。

     

    3、等離子弧焊

     

    等離子弧是一種遭到束縛的非自在電弧,也稱緊縮電弧,其溫度和能量密度都明顯高于一般電弧的,穿透力較強,適合于厚板與弧長要求較大的場合。選用等離子弧焊焊接鎂合金時,能夠在反面無墊板的情況下完成厚板對接的一次全焊透,且焊縫外表潤滑,表現出杰出的疲憊力學功能。有研討標明鎂合金變極性等離子弧焊的可調焊接參數區間比較窄 ,且參數改變的影響較大。改變正負極性的時寬比,工件的陰極整理效果會發作改變,然后對接頭的抗拉強度發作必定的影響。經過合理挑選焊接參數,能夠取得抱負的焊接效果,接頭強度到達母材的90%以上。

     

    4、氣焊

     

    氣焊的熱源是火焰 (氧2燃氣混合焚燒構成),熱量不集中,焊件被加熱區較寬,簡單在接頭區導致較大的縮短應力,構成裂紋等缺點。一起殘留在焊縫中的助焊劑簡單發作夾渣和發作腐蝕,因而氣焊首要用于沒有適宜熔焊設備的現場或不太重要的薄板構件以及鑄件的焊補。鎂及鎂合金氣焊可選用QJ401助焊劑,實驗標明,該熔劑工藝性尚好,但對鎂的腐蝕性強,焊后應徹底整理潔凈。厚度小于3 mm的鎂合金件焊接時,氣焊焊炬和焊絲應作縱向運動,不宜選用橫向搖擺。焊件厚度較大時,答應氣焊焊炬和焊絲略作橫向搖擺。關于厚度大于5 mm 的焊件,應全體或局部預熱至300 ℃~400 ℃后再進行焊接;厚度大于12 mm時可選用多層焊,一般在焊下一層之前應先用細黃銅絲刷鏟除焊渣。焊接過程中可用焊絲不斷地攪動熔池,以損壞熔池外表上的氧化膜,并將焊渣引出熔池外。

     

    5、電子束焊

     

    電子束的能量密度高,穿透力很強,具有焊接速度快,熱輸入少,焊道寬度及熱影響區窄,焊道熔深大,變形小,焊縫純潔度高級長處。焊接鎂合金時在電子束下方會馬上發作鎂蒸氣,熔融金屬隨即進入所發作的小孔中。由于鎂合金的熔點低、蒸氣壓高,因而所生成的小孔也比其他的金屬要大,簡單在焊縫根部構成氣孔,因而要求有一套準確的操作工藝以防止氣孔與過熱。焊接過程中電子束的周向搖擺和聚集點方位的調節有利于消除氣孔,取得優質焊縫。此外,在焊縫周圍預置同質填充金屬、在反面選用嚴密貼合的襯墊都能削減氣孔。選用添絲方式焊接能夠簡單得到無縮松、縮孔和氣孔等缺點的焊縫,接頭的靜載強度能夠與母材恰當,接頭的抗腐蝕功能甚至好于母材的。

     

    電子束焊一般在真空腔內進行,但焊接鎂合金時金屬的蒸發對真空室污染很大,使其運用遭到限制,實踐運用的比如很少,有在AZ3l鎂材上研討的實例,標明焊接效果杰出。有研討標明非真空電子束能夠用于鎂合金的焊接,關于AZ31變形鎂合金、AM50A以及AZ91D鑄造鎂合金,在恰當的焊接工藝下均可得到杰出的接頭。相對較高的能量密度能夠答應焊接速度到達15 m / min ,熱輸入少而焊接功率高。非真空電子束焊接能夠得到杰出的焊縫成形,有利于進步接頭的疲憊強度。高速、高效、可高度完成自動化的非真空電子束焊接辦法,有期望為鎂合金結構件的廣泛運用提供確保。

     

    電子束焊焊縫的形狀受焊接參數的影響較大,特別是電流的巨細。隨著電流的增大,焊縫和熱影響區的寬度也增大。有研討標明,對AZ91D合金選用不同的焊接辦法,對比發現電子束焊接頭的力學功能最高,并且高于母材的,這首要是與其焊縫區晶粒非常細微、熱影響區很窄有關。

     

    6、激光焊

     

    激光焊是使用高能量密度激光束作為熱源進行焊接的一種高效精細加工辦法。與其他熔焊辦法比較 ,激光焊具有能量密度高,熱輸入少,接頭區殘余應力和變形小,熔化區和熱影響區窄,熔深大、焊縫安排細微、接頭功能好等長處。此外激光焊不需求真空條件,維護氣體品種及壓力規??杀憷暨x,可憑借偏轉棱鏡或光導纖維將激光束引導到難以接近的部位進行焊接、操作靈敏,可穿過通明資料聚集焊接等,這些都是電子束焊難以具有的。激光束可靈敏操控,易于完成工件的三維自動化焊接。研討標明變形鎂合金的激光焊焊縫強度可與母材的附近,經過選用恰當的工藝參數可防止氣孔與咬邊的發作。

     

    7、激光-TIG復合焊

     

    激光-TIG 復合熱源焊是在 1970 年提出的,但是,真實的運用直到近幾年才呈現,這首要得益于激光技能以及弧焊設備的開展,特別是激光功率和電流操控技能的進步。激光電弧復合對焊接功率進步非常明顯。這首要基于兩種效應:一是較高的能量密度導致了較高的焊接速度,工件對流丟失減??;二是兩熱源相互效果的疊加效應。焊接時,激光引發的等離子體使電弧更安穩,一起,電弧能進入熔池小孔,減小了能量的丟失。

     

    激光-TIG復合焊可明顯添加焊速,約為TIG焊接的2倍,并且鎢極燒損大大減小,壽命添加;坡口夾角亦減小,焊縫寬度與激光焊時附近。國內大連理工大學焊接技能研討所研發出了具有自主知識產權的激光-TIG 復合焊接設備,能有效地將激光焊與氬弧焊有機結合起來,充分發揮各自長處,且進一步進步其歸納功能,完成高速焊接。選用激光氬弧復合熱源焊接工藝,可取得高質量焊接接頭,接頭的拉伸強度、疲憊強度、沖擊韌性均與母材的恰當,較現在選用的氬弧焊辦法,接頭功能(特別是疲憊強度、沖擊韌性)有明顯進步。

     

    8、電阻點焊

     

    鎂合金薄板和揉捏件都能夠選用慣例的電阻焊,如縫焊、點焊和亮光對焊進行焊接,其間點焊最常用。Mg2 Al 系和 Mg2 Zn 系合金的電阻焊功能較好。電阻點焊一般用于承受低載荷的工件焊接,如某些鎂合金框架、儀表艙、隔板等常選用電阻點焊。只要焊機功率能確保瞬時快速加熱,直流脈沖點焊機及一般的溝通點焊機均可適用于鎂合金的點焊。

     

    鎂合金電阻點焊的工藝特點如下:

     

    (1) 鎂合金具有杰出的導電性和導熱性,點焊時,須在較短的時刻內經過大電流;

     

    (2) 鎂的外表易氧化,被焊面間的觸摸電阻較大,當經過大的焊接電流時,往往發作飛濺;

     

    (3) 由于導熱性好及線膨脹系數大,斷電后熔核冷卻縮短快,易引起縮孔及裂紋等缺點。

     

    9、摩擦焊

     

    現在,鑄造鎂合金特別是壓鑄鎂合金運用比較廣泛。但是,殘留許多微氣孔是壓鑄合金產品存在的致命問題,這些氣孔因受熱而呈現聚集長大,嚴重地影響了合金的力學功能。因而這類鎂合金的熔化焊一般難以取得抱負的焊縫。所以,鎂合金的沖突焊成為了重視熱門之一。

     

    摩擦拌和焊接是運用機械式的旋轉拌和棒,經過旋轉沖突和拌和效果,將金屬從固態轉變成塑性狀態,再輔以揉捏效果使資料接合在一起。這種使用拌和棒構成金屬塑性活動的辦法能夠運用于板狀構件對接和搭接,特別適用于鋁、鎂等低熔點金屬的焊接。

     

    現在已有研討者選用拌和摩擦焊成功地完成了鎂合金薄板的銜接,接頭構成后幾乎沒有任何變形,接頭上下外表潤滑、無堆高 ,沒有裂紋、氣孔和反面未焊透等缺點。此外,已成功地選用拌和沖突焊進行AZ61A、AM60 鎂合金的同種原料焊和異種原料焊。初步研討標明,拌和摩擦焊還能夠用于鎂和鋁異種原料間的銜接 。

     

    10、釬焊

     

    鎂合金的釬焊工藝與鋁合金類似??蛇x用火焰釬焊、爐中釬焊及浸漬釬焊等辦法,其間以浸漬釬焊運用最為廣泛。釬焊時所用釬料一般都是鎂基合金組分,如 Mg 2 Al 2 Zn 釬料 ,適配釬劑為氯化物和氟化物的混合粉末?,F在,無鍍層鎂合金的釬焊工藝一般僅限于硬釬焊,由于還沒有找到適宜的去膜及界面活化軟釬劑。因而,關于無鍍層鎂合金的無釬劑軟釬焊僅限于焊接角接頭和填補變形件及鑄件噴涂前的非要害面上的外表缺點。而帶有鍍層的鎂合金能夠選用常用的軟釬焊技能。

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