CN102950416B - 一种高强度耐热镁合金的补焊方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高强度耐热镁合金的补焊方法，主要包括取样、X光检测、试样切割、补焊、热处理、机加工步骤，试样切割后将试样加热至250～300℃再进行补焊，补焊后，将试样置于不低于100℃的烘箱中随烘箱一起冷却，冷却后再进行热处理，该补焊方法不会产生补焊裂纹，将焊接部位的抗拉强度提高到本体试样的90%以上，延伸率也达到本体试样的75%以上，提高了焊接部位的力学性能，满足补焊要求，为新材料的工程化应用奠定了基础。

Description

一种高强度耐热镁合金的补焊方法

技术领域

本发明涉及镁合金补焊技术领域，特别是涉及一种高强度耐热镁合金的补焊方法。

背景技术

高强耐热镁合金经过几十年的研究发展，综合性能尤其是高温性能比常用镁合金有了显著的提高，这为航空航天飞行器壳体制造材料的选择提供了更为广阔的选材范围。根据飞行器壳体结构的复杂性及薄壁性，壳体一般用铸造成型，铸造成型的毛坯零件难免存在一些可修复的缺陷，需对毛坯零件进行补焊，壳体毛坯零件的补焊性能直接影响到零件的铸造合格率，同时也是评价一种新材料工程化应用成熟度的量化指标。

国内牌号为ZM6的铸造镁合金壳体补焊工艺流程是这样的：取样—X光检测—试样切割—补焊—热处理—机加工—试验—性能评价，其中焊丝是从铸件浇道上切取的。按照ZM6的补焊工艺参数，对专利号200610031169.9所公开的高强耐热镁合金试片及壳体进行补焊试验（其中焊丝是从高强耐热镁合金铸件浇道上切取的），发现该镁合金试片及壳体如沿用传统的ZM6牌号的补焊工艺流程，试片及壳体容易出现焊接裂纹，而焊接部位力学性能只能达到本体试片力学性能（抗拉强度、延伸率）的50%～60%，无法达到补焊效果，严重影响新材料的工程化应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有补焊工艺无法满足要求而影响新材料的工程化应用的缺陷，提供一种高强度耐热镁合金的补焊方法，采用该方法，消除了高强度耐热镁合金零件补焊处的裂纹，提高力学性能。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

高强度耐热镁合金的补焊方法，主要包括取样、X光检测、试样切割、补焊、热处理、机加工步骤，本发明的方法是在试样切割后将试样加热至250～300℃保温10～20min再进行补焊，补焊后，将试样置于100～300℃的烘箱中随烘箱一起冷却，冷却后再进行热处理。所述的高强度耐热镁合金是专利号为200610031169.9的专利所公开的镁合金材料。因高强度耐热镁合金铸件含有大量的Gd、Y等稀土元素，在焊接时，高强度镁合金热脆期间较ZM5、ZM6加大，导致裂纹倾向明显。通过预热，可以使铸件相对膨胀量减少，产生的焊接应力相应降低，在热脆期间的应力也相应减少，从而减少了补焊裂纹倾向，提高了补焊部位的力学性能。

在上述高强度耐热镁合金的补焊方法中，补焊时所用的焊丝是从高强度耐热镁合金零件上切取的。

本发明对上述技术方案的处理效果进行了验证：

1.试验过程

壳体材料：专利号为200610031169.9的专利所公开的镁合金材料。

壳体壁板试样：数量9，编号1～9，大小180×28×（6～8）mm。通过X光检测，全部符合Ⅰ类铸件要求。

壳体端框试样：数量9，编号1～9，大小100×15×15mm。通过X光检测，编号为6的试样有氧化夹渣和疏松缺陷，其余均符合Ⅰ类铸件要求。

焊丝：在壳体上切取。

热处理方法：采用壳体的热处理工艺。

编号1～3试样的处理方法：不进行补焊，试样直接进行热处理后加工试样进行试验。

编号4～6试样的处理方法：不进行补焊和热处理，直接加工试样进行试验。

编号7～9试样的处理方法：采用本发明的技术方案处理，补焊后进行热处理，然后加工试样进行试验。

参照（HB5168金属室温拉伸试验方法）标准对试样进行抗拉强度和延伸率检测。

2．试验数据

表1壁板试样试验力学性能

从表1可以看出，热处理后试样的抗拉强度是原试样的95.88％，延伸率是原试样的89％。焊接试样的抗拉强度是原试样的92％，延伸率是原试样的89％。焊接试样的抗拉强度是未焊接试样的95.95％，延伸率没有改变。

表2端框试样（圆形）试验力学性能

热处理后试样的抗拉强度是原试样的99.57％，延伸率是原试样的76.29％。焊接试样的抗拉强度是原试样的93.59％，延伸率是原试样的76.29％。焊接试样的抗拉强度是未焊接试样的93.99％，延伸率没有改变。

3.试验结果

从试验结果来看，试样补焊处和热处理后的抗拉性能比本体的抗拉性能稍低，但是相差不大，都达到了本体抗拉强度的90%以上。补焊处和热处理的延伸率也能达到本体的75％以上。通过以上补焊方法，大大提高了高强度耐热镁合金壳体补焊后的力学性能。

与现有采用ZM6的焊接方法焊接高强度耐热镁合金零件容易出现焊接裂纹、焊接部位力学性能只能达到本体试片（抗拉强度、延伸率）的50%～60%相比，本发明在现有方法的基础上进行改进，在补焊前先加热试样，补焊后再将试样在烘箱中随烘箱冷却，这些改进使得高强度耐热镁合金零件在补焊时不会产生补焊裂纹，将焊接部位的抗拉强度提高到本体试样的90%以上，延伸率也达到本体试样的75%以上，提高了焊接部位的力学性能，满足补焊要求，为新材料的工程化应用奠定了基础。

具体实施方式

采用专利号为200610031169.9的专利所公开的镁合金材料制备壳体，然后取样，进行X光检测，符合Ⅰ类铸件要求，对试样按要求进行切割，切割后将试样加热至250～300℃，在此温度下保温10～20min。然后从壳体本体切取焊条，采用常规方法补焊，补焊后的试样置于100～300℃的烘箱中随烘箱一起冷却，冷却后采用壳体的热处理方法进行二次热处理，然后进行机加工，对其力学性能进行检测，焊接部位的抗拉强度为本体试样的90%以上，延伸率为本体试样的75%以上。

Claims (1)

1.一种高强度耐热镁合金的补焊方法，主要包括取样、X光检测、试样切割、补焊、热处理、机加工步骤，其特征在于：试样切割后将试样加热至250～300℃保温10～20min再进行补焊，补焊时所用的焊丝是从高强度耐热镁合金零件上切取的；补焊后，将试样置于100～300℃的烘箱中随烘箱一起冷却，冷却后再进行热处理。