镁合金AZ61A的TIG焊技术

镁合金的焊接总的来说与铝合金相似,其焊接技术主要概括为:焊前必须严格的化学和机械清理,取出油污及氧化膜;选择性能优良和电弧稳定的交流钨极氩弧焊设备;采用大电流、快速焊的工艺参数;并刚性固定等措施。可以获得满意的接头和尺寸精度。



镁合金焊接时存在的主要困难有:


容易氧化、氮化和蒸发。镁的熔点为651℃,由于含镁、铝、锌等化学活泼性较强的元素,焊接时极易产生氧化镁(熔点2500℃)和氮化镁,造成焊缝夹渣,影响焊缝金属的塑性和韧性。美在高温条件下容易燃烧和蒸发,尤其象AZ61A这种含有锌的镁合金更容易蒸发,造成焊缝边缘有黑灰(锌的氧化物)出现。


容易过热晶粒粗大。当焊接接头处温度过高时,母材会发生过烧现象,过热造成晶粒脆性增加,粗大,冲击韧性和疲劳强度下降。必须严格控制焊接热输入,减少焊接过程中的接头次数,一条焊缝一般一次性焊完,限制接头返修或补焊次数。


容易热裂纹倾向大。镁与一些合金元素(如Cu、Al、Ni等)极易形成低熔点共晶物,加上过热、粗晶、洁净偏析等,极易形成热裂纹。因此必须填满弧坑,避免产生弧坑裂纹。


容易产生气孔。由于对焊件的表面、保护气体和焊丝存在的水分敏感性较强,使焊缝金属在迅速冷却过程中容易形成氢气孔。

容易产生热应力和焊接变形。由于镁及镁合金的熔点、熔解热等都比较低,融化镁时,所需热量只有钢材的1/3。镁合金的线膨胀系数和热导率比较高,但焊接热输入过大时,焊接过程中易产生较大的热应力和焊接变形。


容易使焊接接头力学性能降低。镁合金AZ61A属于镁-铝-锌系镁合金,相当于国产牌号MB5,具有良好的耐蚀性、导热性,并且重量轻,具有一定的强度,在航空航天、车辆交通等众多领域得到广泛应用。镁合金的抗拉强度一般为:165~220MPa,室温下伸长率为2~15%,塑性不如铝及其合金。焊接接头处由于焊接过热晶粒粗大,抗拉强度、塑性、韧性偏低,疲劳强度不如母材高,容易在焊缝熔合区及热影响区产生疲劳裂纹。


在维修和小批量的小件生产中,常用手工填丝TIG焊,其方法与焊接铝合金相近,焊工操作技能稍作改进既能达到合格标准。目前常用的操作方法有: 

镁合金的焊接方法与铝合金的焊接方法基本相似,焊工脚踏开关控制的脉冲式焊接。焊接过程中脉冲电流和基值电流及脉冲宽度是由焊工脚踏开关的大小、频繁踩下的次数来决定的,每踩一下,脉冲电流给定一次,哈丝送进一次,手脚共同配合来控制热输出量,焊接出均匀的鱼鳞状波纹。

焊机自控的脉冲焊接。焊接过程中脉冲电流和基值电流及脉冲频率、脉冲宽度是由焊机设定的。由脉冲电流决定熔化热量,脉冲频率一般设定为1.0~1.5Hz,脉冲宽度是50%,焊工随着脉冲节奏填丝,控制总体热输出量,焊缝成形比较美观。具体焊接参数见图1、


                                           

在整个焊接过程中,首先要对焊件进行严格的化学清理,去除油污及氧化膜,然后用不锈钢丝刷仔细清理坡口及两侧30mm范围的氧化膜,使之露出金属光泽。所采用的焊丝应与母材化学成分相同或相近,焊丝必须进行化学和机械清理,以清除油污及氧化膜等。其方法是这样的:先用20~25%硝酸水溶液浸蚀1~2nmin,再放入70~90℃的热水中清洗,烘干后待用,应在12h内用完。

一般采用交流TIG焊电源,由于无法观测镁合金熔池的颜色变化,使得接头不宜结合,焊接的工艺技术要点是:配置脚踏开关,灵活调整焊接电流,其实焊接电流要大,焊接过程电力要稳定,守护电流要小,佃户长度要短,焊接速度要快,一定要控制好热量的输入。

要焊出优质的镁合金焊缝具体要做好以下几点:

应正确选择焊接顺序,控制工件及熔池的温度,焊接速度与焊接电流匹配得当;否则容易引起焊瘤或未熔合现象,其中未熔合一般发生在始焊端,是由于焊接速度过快、工件熔池温度过低造成的。在保证焊缝成形良好的基础上,尽量加快焊接速度,一般为:1530cm/min。

一定要加强母材表面清理及焊接过程中的氩气保护,减少氧化膜的产生;否则,由于交流电弧具有阴极破碎特性,正离子在击碎氧化膜的同时,也在凝固的焊缝及热影响区表面留下了小凹坑,即所谓的麻点。

在采用大电流施焊时,尽量避免中途停弧。收弧时,要填满弧坑,并且熄弧30~50s后再移开焊枪。
                             


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本文作者2019-5-14 08:35
mgmaker
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叹为观止的手绘作品发布时间:2019-05-13
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