CN102172803A - 镁合金管材及提高镁合金管材焊接件焊道附近强度的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种镁合金管材及提高镁合金管材焊接件焊道附近强度的方法，所述方法如下，在镁合金管材焊接端的管壁上钻多个Φ8-10mm的焊接工艺通孔，并在镁合金管材焊接端的管腔内过盈配合放入一段40-50mm的衬管，通过焊接工艺通孔将镁合金管材与衬管焊接到一起形成加强管材，在铣床上加工所述加强管材的端部弧口，使其端面形状与其相配的待焊件形状一致，最后将加强管材与待焊件焊接为一体。本发明提供的提高镁合金管材焊接件焊道附近强度的方法，在镁合金管材焊接端的管腔内设置了一段衬管，相当于增厚了焊接部位的壁厚，增强了焊道的强度，避免了焊道处的应力集中，使镁合金管材焊接件不易断裂，充分发挥镁合金质轻的优点。

Description

镁合金管材及提高镁合金管材焊接件焊道附近强度的方法
技术领域
本发明涉及镁合金管材，具体涉及镁合金管材及提高镁合金管材焊接件焊道附近强度的方法。
背景技术
由于镁合金是目前世界上实际应用中比重最轻的金属结构材料，其具有强度和刚度高、抗震力强、长期使用不易变形等优点，被世界公认为二十一世纪“绿色工程材料”，因此，镁合金管材广泛地应用于航空、汽车以及自行车等领域。
以自行车领域为例，用镁合金制造的自行车架要比用钢、铝合金或钛合金制造的自行车轻，大体上和碳纤维相当，但是其成本大大低于碳纤维。但是，由于镁合金的塑性较差，用镁合金制作自行车车架面临的主要技术问题是焊接性能不稳定，主要原因在于焊道处容易产生应力集中，如夹杂、气孔、疏松、咬边等缺陷，这些缺陷对塑性较差的镁合金特别敏感。另外，焊道附近的镁合金显微组织在焊接时高温金属溶液的作用下发生了变化，已经不是挤压型材的组织，其强度只有基体组织的60-70％，也就是说，基体与焊道附近存在一个强度差，这些因素导致了焊道附近部位疲劳强度降低，在做疲劳振动试验时和使用过程中极易在焊口前产生断裂，达不到测试标准。如图1所示，现有的镁合金自行车架，自行车架主管20与折叠器10处的焊缝30处容易产生裂口40。
如何提高镁合金管材焊道附近的强度是镁合金管材焊接工艺中急待解决的问题。通常人们解决这个问题的方法有两个方案：第一种方案是在焊道30的外面增加一个补强片50，如图2所示；第二种方案是增加型材的壁厚。然而，这两种方法都不能有效的解决这个问题。在第一种方案中，在焊道30外面增加一个补强片50，实质上相当于把焊口向前延长了一段距离，在做振动疲劳或使用过程中，仍然会在补强片的焊口60前断裂。在第二种方案中，增加壁厚虽然增加了焊道附近的强度，但是，没有解决基体与焊道附近强度差的问题，最终还是要在这里断裂，而且增加了壁厚，会相应地增加重量，失去了镁合金重量轻的优势。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是解决用镁合金管材焊接件在焊口附近容易断裂的问题。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种提高镁合金管材焊接件焊道附近强度的方法，在镁合金管材焊接端的管壁上钻多个Φ8-10mm的焊接工艺通孔，并在镁合金管材焊接端的管腔内过盈配合放入一段40-50mm的衬管，通过所述焊接工艺通孔将所述镁合金管材与所述衬管焊接到一起形成加强管材，在铣床上加工所述加强管材的端部弧口，使其端面形状与其相配的待焊件形状一致，最后将所述加强管材与所述待焊件焊接为一体。
在上述方法中，所述镁合金管材为镁合金圆管。
在上述方法中，所述衬管的外径比所述镁合金圆管的内径大0.01-0.05mm，通过加热所述镁合金圆管的端部使其膨胀，并将所述衬管压入所述镁合金圆管端部的内腔中。
在上述方法中，所述镁合金管材焊接部位端部的管壁上设有前、后两圈焊接工艺通孔，所述前、后两圈焊接工艺通孔均包括2-4个沿所述镁合金管材周向均布的通孔组成。
在上述方法中，所述衬管的外端伸出所述镁合金管材的外端3mm-4mm。
在上述方法中，通过两层焊道焊接所述加强管材与所述待焊件，第一层焊接所述衬管与所述待焊件，第二层在第一层的外面焊接所述加强管材与所述待焊件。
本发明还提供了一种镁合金管材，其焊接端的管壁上设有多个Φ8-10mm的焊接工艺通孔，管腔内过盈配合设有一段40-50mm的衬管，通过所述焊接工艺通孔内将所述镁合金管材与所述衬管焊接为一体。
在上述镁合金管材中，所述镁合金管材为镁合金圆管，所述衬管的外径比所述镁合金圆管的内径大0.01-0.05mm。
在上述镁合金管材中，所述镁合金管材焊接端的管壁上设有前、后两圈焊接工艺通孔，所述前、后两圈焊接工艺通孔均包括2-4个沿所述镁合金管材周向均布的通孔组成。
在上述镁合金管材，所述焊接工艺通孔的圆心至所述衬管的端部的距离为10-12mm。
本发明提供的提高镁合金管材焊接件焊道附近强度的方法，在镁合金管材焊接端的管腔内设置了一段衬管，相当于增厚了焊接部位的壁厚，增强了焊道的强度，避免了焊道处的应力集中，使镁合金管材焊接件不易断裂，充分发挥镁合金质轻的优点。
附图说明
图1为现有镁合金自行车架的结构示意图；
图2为另一种现有镁合金自行车架的结构示意图；
图3为本发明提供的镁合金自行车架的结构示意图；
图4为自行车架主管与衬管的焊接示意图。
具体实施方式
下面通过镁合金自行车架这一种具体实施方式为例，详细说明提高镁合金管材焊接件焊道附近强度的方法，但是，本发明提供的方法并不局限于镁合金自行车架，而适用于所有结构形式的镁合金管材焊接件。
下面结合附图和具体实施例进行详细的说明。
如图3所示，本发明提供的镁合金管材1，其焊接端的管壁上设有多个Φ8-10mm的焊接工艺通孔4(参见图4)，管腔内过盈配合放入一段40-50mm的衬管3，通过焊接工艺通孔4将镁合金管材1与衬管3焊接到一起。
为了提高焊接质量，镁合金管材1焊接端的管壁上设有前、后两圈焊接工艺通孔，前、后两圈焊接工艺通孔均包括2-4个沿镁合金管材1周向均布的通孔组成。焊接工艺通孔4的圆心至衬管3的端部的距离为10-12mm。
本发明提供的提高镁合金管材焊接件焊道附近强度的方法如下：
(1)在镁合金管材1焊接端的管壁上钻多个Φ8-10mm的焊接工艺通孔4，并在镁合金管材焊接端的管腔内过盈配合放入一段40-50mm的衬管3。以镁合金圆管为例，衬管3的外径比镁合金圆管的内径大0.01-0.05mm，通过加热镁合金圆管使其膨胀，并将衬管3压入镁合金圆管的内腔中。
(2)通过焊接工艺通孔4将镁合金管材1与衬管3焊接到一起，并将焊点打磨平形成加强管材，打磨后镁合金管材1从外表面看不到焊接的痕迹。
(3)在铣床上加工加强管材的弧口，使其端面形状与其相配的待焊件2形状一致，为了便于加工，使衬管3与镁合金管材1的弧口一致，衬管3的外端伸出镁合金管材1的外端3mm-4mm。
(4)将加强管材与待焊件2焊接为一体。通过两层焊道焊接加强管材与待焊件，第一层焊接衬管与待焊件，第二层在第一层的外面焊接镁合金管材与待焊件。
在上述方法中，镁合金管材焊接部位端部的管壁上设有前、后两圈焊接工艺通孔，前、后两圈焊接工艺通孔中的每一圈均由2-4个沿镁合金管材1周向均布的通孔组成，并且前圈与后圈焊接工艺通孔中的各通孔分别交错布置，从而保证了衬管3与镁合金管材1可靠地焊接为一体，提高了连接强度，如图4所示。
上述工艺仅以图3中所示的折叠器2(即待焊件2)与自行车架主管1(即镁合金管材1)的焊接为例加以说明，但是，本工艺同样适用于其他镁合金管材焊接件。
本发明提供的提高镁合金管材焊接件焊道附近强度的方法有如下优点：
(1)在镁合金管材的焊接端嵌装衬管，相当于增厚了端头处的壁厚，有利于焊接，增大了焊口的强度。
(2)嵌装衬管不会产生应力集中，不会在补强前断裂。
(3)嵌装衬管可以减薄镁合金管材管壁的壁厚，减轻镁合金管材的整体重量，充分发挥镁合金的质轻优点。
(4)嵌装衬管增强一接头处的刚度。
(5)通过焊接工艺通孔的方法将镁合金管材与衬管焊接为一体，镁合金管材的外表面光滑，没有补丁，美观大方。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.提高镁合金管材焊接件焊道附近强度的方法，其特征在于，在镁合金管材焊接端的管壁上钻多个Φ8-10mm的焊接工艺通孔，并在镁合金管材焊接端的管腔内过盈配合放入一段40-50mm的衬管，通过所述焊接工艺通孔将所述镁合金管材与所述衬管焊接到一起形成加强管材，在铣床上加工所述加强管材的端部弧口，使其端面形状与其相配的待焊件形状一致，最后将所述加强管材与所述待焊件焊接为一体。
2.如权利要求1所述的提高镁合金管材焊接件焊道附近强度的方法，其特征在于，所述镁合金管材为镁合金圆管。
3.如权利要求2所述的提高镁合金管材焊接件焊道附近强度的方法，其特征在于，所述衬管的外径比所述镁合金圆管的内径大0.01-0.05mm，通过加热所述镁合金圆管的端部使其膨胀，并将所述衬管压入所述镁合金圆管端部的内腔中。
4.如权利要求1所述的提高镁合金管材焊接件焊道附近强度的方法，其特征在于，所述镁合金管材焊接部位端部的管壁上设有前、后两圈焊接工艺通孔，所述前、后两圈焊接工艺通孔均包括2-4个沿所述镁合金管材周向均布的通孔组成。
5.如权利要求1所述的提高镁合金管材焊接件焊道附近强度的方法，其特征在于，所述衬管的外端伸出所述镁合金管材的外端3mm-4mm。
6.如权利要求1所述的提高镁合金管材焊接件焊道附近强度的方法，其特征在于，通过两层焊道焊接所述加强管材与所述待焊件，第一层焊接所述衬管与所述待焊件，第二层在第一层的外面焊接所述加强管材与所述待焊件。
7.镁合金管材，其特征在于，所述镁合金管材焊接端的管壁上设有多个Φ8-10mm的焊接工艺通孔，管腔内过盈配合设有一段40-50mm的衬管，通过所述焊接工艺通孔内将所述镁合金管材与所述衬管焊接为一体。
8.如权利要求7所述的镁合金管材，其特征在于，所述镁合金管材为镁合金圆管，所述衬管的外径比所述镁合金圆管的内径大0.01-0.05mm。
9.如权利要求7所述的镁合金管材，其特征在于，所述镁合金管材焊接端的管壁上设有前、后两圈焊接工艺通孔，所述前、后两圈焊接工艺通孔均包括2-4个沿所述镁合金管材周向均布的通孔组成。
10.如权利要求9所述的镁合金管材，其特征在于，所述焊接工艺通孔的圆心至所述衬管的端部的距离为10-12mm。
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