CN102091862B - 电渣焊接镁合金的工艺方法 - Google Patents
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Abstract
一种电渣焊接镁合金的工艺方法，首先将两待焊接的镁合金焊件安置在电渣焊接设备上，并使两焊件之间预留30～40mm的间隙，调节焊接工作电压为26～40V，工作电流为400～800A，焊丝起弧，然后加入焊剂，使得焊剂熔化后熔池深度达50～70mm时，再将焊丝插入熔池中，开始焊接，焊接过程用氩气保护，焊剂组份的质量百分数为：30%～50%SiO2、10%～25%Al2O3、5%～20%MgO、余量为CaF2，电渣焊接后的镁合金焊件在250℃～300℃回火处理3～5小时后即可以使用，由本发明焊接得到的镁合金焊件具有降低了有害夹杂、热裂纹和气孔形成的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种电渣焊接镁合金的工艺方法，属于镁合金焊接领域。
背景技术
镁及镁合金具有比强度、比刚度高，减振性、电磁屏蔽和抗辐射能力强，易切削加工、易回收等一系列优点，在汽车、电子、电器、交通、航天、航空和国防等工业领域具有极其重要的应用价值和广阔的应用前景，是继钢铁和铝合金之后发展起来的第三类金属结构材料，并被称为21世纪的绿色工程材料。现阶段，镁合金研究及其发展需要解决的问题主要包括：成分设计和性能的改善、高温蠕变强度、先进的成形技术及装置、表面处理技术和连接技术。
镁合金的连接技术涉及内容相当广泛，包括冶金连接（焊接）、机械连接、化学连接（胶接）等，其中焊接技术占主导地位，应用最为广泛。根据文献《镁合金焊接技术的现状和发展趋势》（冯丽锋等，《石油与化工设备》，2010年第13卷：5-8）可知，一般来说，常规焊接方法都可以用于镁合金的焊接，可以采用钨极气体保护焊（GTAW/TIG）、熔化极气体保护焊（GMAW/MIG）、等离子弧焊、激光焊、电子束焊、摩擦焊、电阻焊、扩散焊、超声波焊、钎焊等工艺进行焊接。
但是，如文献《镁合金焊接方法的研究进展》（初雅杰等，《机械工程学报》，2010年第34卷：10-12）中所述，由于镁合金密度低、熔点低、热导率和电导率大、热膨胀系数大、化学活泼性很强、易氧化、且氧化物的熔点很高，镁合金在焊接过程中会产生一系列的困难，如易出现粗晶、氧化和蒸发、产生热应力、焊缝下塌、产生气孔和热裂纹、飞溅等。这些都严重影响了镁合金的焊接条件以及焊接质量，因此需要对镁合金焊接的新的工艺方法进行研究和探索。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种电渣焊接镁合金的工艺方法，由本发明焊接得到的镁合金焊件具有可一次焊接成形，生产率高，热效率高，焊接材料消耗少，降低了有害夹杂、热裂纹和气孔的形成的优点。
为了解决上述问题，本发明采用如下技术方案：
一种电渣焊接镁合金的工艺方法，其工艺步骤如下：
（a）将两待焊接的镁合金焊件安置在电渣焊接设备上，并使两焊件之间预留30～40mm的间隙；
（b）调节焊接工作电压为26～40V，工作电流为400～800A，焊丝起弧，然后加入焊剂，使得焊剂熔化后熔池深度达50～70mm时，再将焊丝插入熔池中，开始焊接，焊接过程用氩气保护，所述的焊剂由SiO2、Al2O3、MgO及CaF2组成，焊剂组份的质量百分数为：30%～50%SiO2、10%～25%Al2O3、5%～20%MgO、余量为CaF2；
（c）电渣焊接后的镁合金焊件在250℃～300℃回火处理3～5小时后即可以使用。
有益效果
本发明提出了一种简单易行的工艺路线，通过电流流经液态熔渣时产生的电阻热作为热源对镁合金进行焊接，通过这种方法获得的镁合金焊件，性能特点如下：
1.整个渣池均处于高温下，热源体积大，故不论镁合金焊件厚度多大都可以一次焊接成形，生产率高。
2.通过调节焊接电流和电压可以在较大范围内调节镁合金焊缝的化学成分。
3.借助于本焊剂对焊丝熔体的净化，可以获得所需的力学性能以及降低焊缝中的有害夹杂，防止产生热裂纹和气孔，使焊接后焊件的强度达到原镁合金强度的90%以上。
综上所述，本发明采用的电渣焊接镁合金工艺可以一次性焊接成形，且焊接质量优良。
附图说明
图1为ZA31镁合金焊件电渣焊接后焊缝处的金相照片，图2为ZA31镁合金焊件经电弧焊后同一部位处的金相照片，可以看出经电渣焊后的焊缝处为平整洁净的基体，而电弧焊后组织中出现了黑色的夹杂及微裂纹。
具体实施方式
实施例1
将两待焊接的ZA31镁合金焊件安置在电渣焊接设备上，两焊件之间预留30mm的间隙；调节焊接工作电压为30V，工作电流为500A，使焊丝起弧，然后加入焊剂，待焊剂熔化后熔池深度达50～70mm时，将焊丝插入池中，开始焊接，焊接过程用氩气保护，所述的焊剂组份的质量百分数为：33%SiO2、20%Al2O3、18%MgO、29%CaF2；电渣焊接后的镁合金焊件在250℃回火处理5小时后即可以使用。
实施例2
将两待焊接的ZA33镁合金焊件安置在电渣焊接设备上，两焊件之间预留40mm的间隙；调节焊接工作电压为35V，工作电流为600A，使焊丝起弧，然后加入焊剂，待焊剂熔化后熔池深度达50～70mm时，将焊丝插入池中，开始焊接，焊接过程用氩气保护，所述的焊剂组份的质量百分数为：40%SiO2、18%Al2O3、15%MgO、27%CaF2；电渣焊接后的镁合金焊件在280℃回火处理3小时后即可以使用。
电渣焊接后镁合金焊件的力学性能：
| 合金 | ZA31 | ZA31（焊接） | ZA33 | ZA33（焊接） |
| 抗拉强度/Mpa | 282 | 265 | 296 | 272 |
| 延伸率/% | 17.8 | 14.7 | 14.5 | 12.6 |
可以看出，电渣焊接后镁合金的强度可达原镁合金强度的90%以上，且保持有较好的塑性。同时，电渣焊接后镁合金焊缝整齐美观，不存在热裂纹和气孔等缺陷。
实施例3
一种电渣焊接镁合金的工艺方法，其工艺步骤如下：
（a）将两待焊接的镁合金焊件安置在电渣焊接设备上，两焊件之间预留30～40mm的间隙，在本实施例中，选用镁合金牌号分别为MB8、MB3、ZM5，焊件厚度均为60mm，高800mm，间隙为40mm；
（b）调节焊接工作电压为26～40V，工作电流为400～800A，焊丝起弧，然后加入焊剂，使得焊剂熔化后熔池深度达50～70mm时，再将焊丝插入熔池中，开始焊接，焊接过程用氩气保护，所述的焊剂由SiO2、Al2O3、MgO及CaF2组成，焊剂组份的质量百分数为：30%～50%SiO2、10%～25%Al2O3、5%～20%MgO、余量为CaF2，在本实施例中，焊丝为MB3，焊剂为30%SiO2、10%Al2O3、20%MgO、40%CaF2，50%SiO2、10%Al2O3、5%MgO、35%CaF2或30%SiO2、25%Al2O3、5%MgO、40%CaF2；
（c）电渣焊接后的镁合金焊件在250℃～300℃回火处理3～5小时后即可以使用。
Claims (1)
1.一种电渣焊接镁合金的工艺方法，其工艺步骤如下：
（a）将两待焊接的镁合金焊件安置在电渣焊接设备上，并使两焊件之间预留30～40mm的间隙；
（b）调节焊接工作电压为26～40V，工作电流为400～800A，焊丝起弧，然后加入焊剂，使得焊剂熔化后熔池深度达50～70mm时，再将焊丝插入熔池中，开始焊接，焊接过程用氩气保护，所述的焊剂由SiO2、Al2O3、MgO及CaF2组成，焊剂组份的质量百分数为：30%～50% SiO2、10%～25% Al2O3、5%～20% MgO、余量为CaF2；
（c）电渣焊接后的镁合金焊件在250℃～300℃回火处理3～5小时后即可以使用。
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