CN103170694A - 一种镁合金填充活性粉末点焊工艺方法 - Google Patents

一种镁合金填充活性粉末点焊工艺方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103170694A
CN103170694A CN2013101095080A CN201310109508A CN103170694A CN 103170694 A CN103170694 A CN 103170694A CN 2013101095080 A CN2013101095080 A CN 2013101095080A CN 201310109508 A CN201310109508 A CN 201310109508A CN 103170694 A CN103170694 A CN 103170694A
Authority
CN
China
Prior art keywords
welding
magnesium alloy
reactive powder
welded
powder
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2013101095080A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103170694B (zh
Inventor
丁敏
刘士森
何宏伟
胡连海
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Taiyuan University of Technology
Original Assignee
Taiyuan University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Taiyuan University of Technology filed Critical Taiyuan University of Technology
Priority to CN201310109508.0A priority Critical patent/CN103170694B/zh
Publication of CN103170694A publication Critical patent/CN103170694A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103170694B publication Critical patent/CN103170694B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

一种填充活性粉末的镁及镁合金材料电阻点焊方法，属于镁及镁合金材料的焊接领域。其特征在于该方法用活性粉末介质作为填充层，改善难焊镁合金材料的焊接初期接触电阻。以电阻热为焊接热源，在保护气体的保护及添加热补偿块的电阻热的作用下，同时发生材料待焊表面的部分熔化。在适当大小的电极压力冲击作用下，使氧化膜破碎，促进活性粉末介质在待焊材料界面处产生细化作用，在界面处形成熔核，从而实现较小电流下细化熔核晶粒。该方法主要在热补偿下实现焊接，灵活性较强，具有较为理想的工程意义。

Description

一种镁合金填充活性粉末点焊工艺方法
技术领域
本发明一种镁合金填充活性粉末点焊工艺方法，属于镁合金焊接领域，尤其是涉及一种镁合金填充活性粉末点焊工艺方法的技术方案。
                                                                             
背景技术
镁合金作为绿色工程材料受到产业界的重视。点焊是镁合金在现代运载工具应用的关键因素之一。目前关于镁合金点焊研究TIG、激光束、电子束、搅拌摩擦点焊，上述点焊方法能源消耗大，生产效率低，设备及维护和运行成本高。所以电阻点焊镁合金是一种优异的选择，但镁合金电阻点焊需要较高的焊接电流（大于15KA），因此现在很多研究者在电极与镁合金之间加钢进行较小电流条件下焊接，但是所焊接镁合金晶粒较为粗大，所以急需开发一种能够在小电流条件下得到细小晶粒的方法。
经对现有技术的文献检索发现，朗波（吉林大学博士论文，2008）利用电流15-23KA之间焊接，接头晶粒较大，且能源消耗较大；任鑫磊等（轻合金加工技术，7，2011）利用热补偿的方法实现了小电流焊接镁合金，但是接头晶粒仍较大，所以急需开发一种能够在小电流条件下得到细小晶粒的方法。
发明内容
本发明一种镁合金填充活性粉末点焊工艺方法的目的在于：为了克服上述现有技术存在的缺陷而提出一种填充活性粉末的电阻点焊方法，以实现达到熔核晶粒细小的目的。
本发明一种镁合金填充活性粉末点焊工艺方法，其特征在于是一种填充镁及镁合金活性粉末介质的电阻钎焊方法，该方法按以下步骤进行：
(1) 将活性粉末介质用丙酮溶液混合均匀，所述活性粉末组份为：50-300目的二氧化钛38份，50-250目的二氧化硅42份，余下为50-300目的氟化钙；
(2) 在待焊工件镁合金板材或线材的焊接面均匀喷洒或均匀涂敷步骤(1)制备的粉末介质，形成厚度均匀的粉末介质填充层；
(3) 待粉末介质填充层的丙酮挥发后，装夹经(2)处理的待焊工件于上下电极之间，使附着粉末介质的待焊工件焊接面紧密接触，焊接接头形式采用搭接接头；
(4) 调整保护气喷嘴对准(3)备好的待焊工件焊接区，施加惰性保护气体Ar；
(5) 施加电极压力冲击压紧待焊接面，通过电极压力冲击作用使基体表面氧化膜破碎，并在后续工艺过程中保持压力的作用；
(6) 通焊接电流4000-5500A、时间1-2.5s，使填充层的活性粉末介质至镁合金中，在压力1000-2000N作用下发生反应，并在焊接界面产生扩散作用；
(7) 停止焊接电流作用，保持电极压力至焊件自然冷却；
(8) 停止电极压力作用，停止保护气体作用，上下电极移开，完成焊接。
上述一种镁合金填充活性粉末点焊工艺方法，其特征在于所述的焊接环境为惰性气体保护下或在大气下施焊。
上述一种镁合金填充活性粉末点焊工艺方法，其特征在于所述对待焊工件及粉末填充层的加热为电阻加热，待焊工件及粉末填充层在焊接电流作用下产生电阻热效应，焊接电流为单一主焊接电流形式或主焊接电流加辅助焊接电流形式。
上述一种镁合金填充活性粉末点焊工艺方法，其特征在于所述的上下焊接电极的端面主要为球面形或圆锥台形。
本发明一种镁合金填充活性粉末点焊工艺方法的创新在于镁合金合金粉末介质的施加改变了焊接冶金成形机理，改善了材料的可焊性和细化了组织。镁合金的粉末电阻钎焊示意图如图1 所示。宏观上看，热补偿块2间接加大了镁合金之间的电阻，且由于活性合金粉末介质4 的颗粒状形状特征，从微观上看，活性粉末颗粒之间以及活性粉末颗粒与待焊工件3 之间的接触面积大大减小，从而提高了待焊材料的焊接初期接触电阻。并且，活性粉末颗粒之间也构成了若干相对微小的导电通道，使焊接过程中，在不提高焊接电流绝对值的前提下，电流密度得以大大提高。因此，在焊接初期，活性粉末填充层4 的施加使材料接触电阻提高，从而获得实现材料熔化所需要的大量电阻热。在惰性气体的保护下，界面间的电阻热使活性粉末介质活性加大，并在电极压力5 的作用下使连接界面处的氧化膜破碎。点焊过程中，上下电极产生的电极压力迫使待焊材料界面接触良好，并在焊接电流的继续作用下与活性粉末介质填充层一同被加热到镁合金熔点以上。配制的活性粉末介质填充层4 利用界面原理细化金属的特点，依靠金属晶粒的相互作用细化熔核从而形成可靠的焊接接头。
本发明一种镁合金填充活性粉末点焊工艺方法与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1) 一定粒度的粉末介质与待焊接工件表面形成若干点接触界面，利用粉末颗粒与待焊材料的接触面的变化提高材料待焊部位的焊接初期接触电阻，从而改善难焊材料的焊接性。
(2) 粉末颗粒之间构成若干相对微小的导电通道，在不增加焊接电流绝对值的前提下，使通过材料待焊部位的电流密度得以大大提高，从而获得焊接初期所需要的大量电阻热。
(3) 利用电极压力的作用破碎填充界面的氧化膜。
(4) 利用球面形电极的挤压作用，并在熔融的对流作用下排出破碎的氧化膜，从而形成可靠焊接接头。
(5) 活性粉末填充介质配方灵活，可改善焊缝金属的冶金行为。
(6) 在惰性气体保护下或大气环境下实现镁及镁合金材料的焊接，焊接表面无需特殊清理，焊接效率高，成本低，接头可靠，具有较为理想的工程实用意义。
(7) 镁合金与电极之间添加热补偿块使得焊接电流大大降低。
附图说明
图1是镁合金的活性粉末电阻点焊示意图。
具体实施方式
下面对本发明的实施方式作详细说明，本实施方式在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施方式。
实施方式1：待焊材料的装夹如图1 所示，为单脉冲电流焊接工艺。热补偿块2厚度为1mm的45号钢。AZ31 镁合金工件3 为两块厚度为0.8mm 的平板结构的搭接。将活性粉末50目的二氧化钛38份，50目的二氧化硅42份，余下为50目的氟化钙介质用酒精混合均匀后，由压力喷洒器均匀喷洒在镁合金工件3 待焊部位的表面，形成粉末介质填充层4。设定主要焊接参数为：焊接电流I ＝ 4000A，电极压力＝ 1860N，焊接电流持续时间t2 ＝ 1.3s。待粉末填充层的丙酮挥发后，将待焊平板工件搭接，装夹于上下电极3、4 之间。将保护气喷嘴对准焊接区，开通氩气保护，气流量为4L/min。施加电极压力，使待焊工件压合紧密。保持电极压力的作用，施加焊接电流。焊接电流作用结束后，保持电极压力一定时间，至焊接结束。关闭氩气保护，移开氩气喷嘴，并移开上下电极，取下工件， 熔核晶粒大小为6.5-11.3um。
实施方式2：待焊材料的装夹如图1所示，为单脉冲电流焊接工艺。热补偿块2厚度为1mm的45号钢。AZ31 镁合金工件3 为两块厚度为0.4mm 的平板结构的搭接。将活性粉末100目的二氧化钛38份，50目的二氧化硅42份，余下为150目的氟化钙介质用酒精混合均匀后，由压力喷洒器均匀喷洒在镁合金工件3 待焊部位的表面，形成粉末介质填充层4。设定主要焊接参数为：焊接电流I ＝ 5000A，电极压力 ＝ 1560N，焊接电流持续时间t2 ＝ 1.3s。待粉末填充层的丙酮挥发后，将待焊平板工件搭接，装夹于上下电极之间。将保护气喷嘴对准焊接区，开通氩气保护，气流量为4L/min。施加电极压力，使待焊工件压合紧密。保持电极压力的作用，施加焊接电流。焊接电流作用结束后，保持电极压力一定时间，至焊接结束。关闭氩气保护，移开氩气喷嘴，并移开上下电极，取下工件，熔核晶粒大小为5.2-10.1um。
实施方式3：待焊材料的装夹如图1 所示，为单脉冲电流焊接工艺。热补偿块厚度为1mm的45号钢。AZ31 镁合金工件3 为两块厚度为1mm 的平板结构的搭接。将活性粉末50目的二氧化钛38份，100目的二氧化硅42份，余下为50目的氟化钙介质用酒精混合均匀后，由压力喷洒器均匀喷洒在镁合金工件3 待焊部位的表面，形成粉末介质填充层4。设定主要焊接参数为：焊接电流I ＝ 5500A，电极压力 ＝ 1960N，焊接电流持续时间t2 ＝ 2s。待粉末填充层的丙酮挥发后，将待焊平板工件搭接，装夹于上下电极之间。将保护气喷嘴对准焊接区，开通氩气保护，气流量为4L/min。施加电极压力，使待焊工件压合紧密。保持电极压力的作用，施加焊接电流。焊接电流作用结束后，保持电极压力一定时间，至焊接结束。关闭氩气保护，移开氩气喷嘴，并移开上下电极，取下工件，熔核晶粒大小为7.2-12.6um。
实施方式4：待焊材料的装夹如图1 所示，为单脉冲电流焊接工艺。热补偿块2厚度为1mm的45号钢。AZ31 镁合金工件3 为两块厚度为1.2mm 的平板结构的搭接。将活性粉末300目的二氧化钛38份，50目的二氧化硅42份，余下为300目的氟化钙介质用酒精混合均匀后，由压力喷洒器均匀喷洒在镁合金工件3 待焊部位的表面，形成粉末介质填充层4。设定主要焊接参数为：焊接电流I ＝ 5500A，电极压力＝ 1960N，焊接电流持续时间t2 ＝ 2.3s。待粉末填充层的丙酮挥发后，将待焊平板工件搭接，装夹于上下电极之间。将保护气喷嘴对准焊接区，开通氩气保护，气流量为4L/min。施加电极压力，使待焊工件压合紧密。保持电极压力的作用，施加焊接电流。焊接电流作用结束后，保持电极压力一定时间，至焊接结束。关闭氩气保护，移开氩气喷嘴，并移开上下电极，取下工件，熔核晶粒大小为6.9-13.5um。

Claims (4)

1. 一种镁合金填充活性粉末点焊工艺方法，其特征在于是一种填充镁及镁合金活性粉末介质的电阻钎焊方法，该方法按以下步骤进行：
(1) 将活性粉末介质用丙酮溶液混合均匀，所述活性粉末组份为：50-300目的二氧化钛38份，50-250目的二氧化硅42份，余下为50-300目的氟化钙；
(2) 在待焊工件镁合金板材或线材的焊接面均匀喷洒或均匀涂敷步骤(1)制备的粉末介质，形成厚度均匀的粉末介质填充层；
(3) 待粉末介质填充层的丙酮挥发后，装夹经(2)处理的待焊工件于上下电极之间，使附着粉末介质的待焊工件焊接面紧密接触，焊接接头形式采用搭接接头；
(4) 调整保护气喷嘴对准(3)备好的待焊工件焊接区，施加惰性保护气体Ar；
(5) 施加电极压力冲击压紧待焊接面，通过电极压力冲击作用使基体表面氧化膜破碎，并在后续工艺过程中保持压力的作用；
 (6) 通焊接电流4000-5500A、时间1-2.5s，使填充层的活性粉末介质至镁合金中，在压力1000-2000N作用下发生反应，并在焊接界面产生扩散作用；
(7) 停止焊接电流作用，保持电极压力至焊件自然冷却；
(8) 停止电极压力作用，停止保护气体作用，上下电极移开，完成焊接。
2.按照权利要求1所述一种镁合金填充活性粉末点焊工艺方法，其特征在于所述的焊接环境为惰性气体保护下或在大气下施焊。
3.按照权利要求1所述一种镁合金填充活性粉末点焊工艺方法，其特征在于所述对待焊工件及粉末填充层的加热为电阻加热，待焊工件及粉末填充层在焊接电流作用下产生电阻热效应，焊接电流为单一主焊接电流形式或主焊接电流加辅助焊接电流形式。
4.按照权利要求1所述一种镁合金填充活性粉末点焊工艺方法，其特征在于所述的上下焊接电极的端面主要为球面形或圆锥台形。
CN201310109508.0A 2013-04-01 2013-04-01 一种镁合金填充活性粉末点焊工艺方法 Expired - Fee Related CN103170694B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310109508.0A CN103170694B (zh) 2013-04-01 2013-04-01 一种镁合金填充活性粉末点焊工艺方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310109508.0A CN103170694B (zh) 2013-04-01 2013-04-01 一种镁合金填充活性粉末点焊工艺方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103170694A true CN103170694A (zh) 2013-06-26
CN103170694B CN103170694B (zh) 2015-06-17

Family

ID=48631120

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310109508.0A Expired - Fee Related CN103170694B (zh) 2013-04-01 2013-04-01 一种镁合金填充活性粉末点焊工艺方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103170694B (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106270865A (zh) * 2016-08-30 2017-01-04 郑州机械研究所 一种轻质铜构件电阻钎焊装置及方法
CN108381017A (zh) * 2018-01-18 2018-08-10 陕西斯瑞新材料股份有限公司 一种形变量可控的石墨电极中频电阻扩散焊方法
CN109623120A (zh) * 2019-01-25 2019-04-16 上海盼研机器人科技有限公司 一种镁合金电阻点焊方法
CN111390366A (zh) * 2020-04-15 2020-07-10 深圳市欧帝克科技有限公司 一种电阻焊电极温度补偿方法
CN111390373A (zh) * 2020-04-15 2020-07-10 哈尔滨工业大学 一种用于钛合金材料对接的电流辅助热场搅拌摩擦焊方法
CN113798347A (zh) * 2021-08-05 2021-12-17 刘沙 一种汽车冷冲压自检式金属模具

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0659517B1 (en) * 1993-12-27 1997-03-19 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Method of resistance-welding workpieces of metal and resistance-welded weldment of metal
CN101073847A (zh) * 2007-06-13 2007-11-21 天津大学 填充钛粉调质熔核强度的铝合金电阻点焊方法
CN101244497A (zh) * 2007-02-12 2008-08-20 大连理工大学 一种用于镁合金焊接的活性剂
CN101856774A (zh) * 2009-04-09 2010-10-13 通用汽车环球科技运作公司 通过冶金反应焊接轻金属工件
CN101885095A (zh) * 2010-06-10 2010-11-17 重庆理工大学 镁合金的粉末介质扩散反应电阻钎焊方法
CN102423829A (zh) * 2011-09-22 2012-04-25 湖北工业大学 钛合金与镁合金填粉电阻点焊工艺方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0659517B1 (en) * 1993-12-27 1997-03-19 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Method of resistance-welding workpieces of metal and resistance-welded weldment of metal
CN101244497A (zh) * 2007-02-12 2008-08-20 大连理工大学 一种用于镁合金焊接的活性剂
CN101073847A (zh) * 2007-06-13 2007-11-21 天津大学 填充钛粉调质熔核强度的铝合金电阻点焊方法
CN101856774A (zh) * 2009-04-09 2010-10-13 通用汽车环球科技运作公司 通过冶金反应焊接轻金属工件
CN101885095A (zh) * 2010-06-10 2010-11-17 重庆理工大学 镁合金的粉末介质扩散反应电阻钎焊方法
CN102423829A (zh) * 2011-09-22 2012-04-25 湖北工业大学 钛合金与镁合金填粉电阻点焊工艺方法

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106270865A (zh) * 2016-08-30 2017-01-04 郑州机械研究所 一种轻质铜构件电阻钎焊装置及方法
CN106270865B (zh) * 2016-08-30 2019-06-18 郑州机械研究所有限公司 一种轻质铜构件电阻钎焊装置及方法
CN108381017A (zh) * 2018-01-18 2018-08-10 陕西斯瑞新材料股份有限公司 一种形变量可控的石墨电极中频电阻扩散焊方法
CN108381017B (zh) * 2018-01-18 2020-04-24 陕西斯瑞新材料股份有限公司 一种形变量可控的石墨电极中频电阻扩散焊方法
CN109623120A (zh) * 2019-01-25 2019-04-16 上海盼研机器人科技有限公司 一种镁合金电阻点焊方法
CN111390366A (zh) * 2020-04-15 2020-07-10 深圳市欧帝克科技有限公司 一种电阻焊电极温度补偿方法
CN111390373A (zh) * 2020-04-15 2020-07-10 哈尔滨工业大学 一种用于钛合金材料对接的电流辅助热场搅拌摩擦焊方法
CN113798347A (zh) * 2021-08-05 2021-12-17 刘沙 一种汽车冷冲压自检式金属模具
CN113798347B (zh) * 2021-08-05 2024-01-23 重庆多润机械有限公司 一种汽车冷冲压自检式金属模具

Also Published As

Publication number Publication date
CN103170694B (zh) 2015-06-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103252568B (zh) 一种用于填充点焊不锈钢高熵合金粉末和一种高熵合金粉末填充点焊不锈钢的工艺方法
CN103170694B (zh) 一种镁合金填充活性粉末点焊工艺方法
CN101856757B (zh) 铝合金的粉末介质扩散反应电阻钎焊方法
CN101885095B (zh) 镁合金的粉末介质扩散反应电阻钎焊方法
CN104625412A (zh) 一种铜合金激光-冷金属过渡复合热源增材制造的方法
CN101195187B (zh) 一种铁铝金属间化合物与钢的脉冲熔焊方法
CN103223563B (zh) 单面埋弧焊用焊剂
JP2011125928A (ja) 鋼板のレーザ溶接方法
CN106425104A (zh) 一种钛钢复合管单面焊双面成型焊接方法
CN101890561A (zh) 一种提高铝合金mig焊焊缝熔深的方法
Li et al. A study of droplet transfer behavior in ultra-narrow gap laser arc hybrid welding
CN101733496A (zh) 钛合金与合金钢激光搭接钎焊工艺
CN102029476A (zh) 激光-电弧双面焊接调控异种材料搭接接头金属间化合物方法
CN103831533A (zh) 钛合金激光－mig复合焊接方法
CN101269436A (zh) 铝-钛合金异种金属刮擦搅拌焊方法
CN107824943A (zh) 一种深熔弧焊双焊枪焊接工艺
CN103978288B (zh) 一种串联tig-mig焊接的方法
CN107297569B (zh) 一种钛铜异质金属接头焊接方法
CN105618933B (zh) 一种高效高质的激光‑微弧等离子复合焊接方法
CN104400194A (zh) 一种异种镁合金板材的活性焊接方法
CN108031939A (zh) 一种激光焊接磁性材料的方法
CN103521866B (zh) 一种焊接温度可控单面双点的铜导线接头电阻钎焊工艺方法
CN106735904A (zh) 铝合金的激光焊接方法
KR102206082B1 (ko) Gmaw 방식을 이용한 티타늄계 모재 용접 방법
CA2204076A1 (en) Method of using copper based electrodes to spot-weld aluminum

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C53 Correction of patent of invention or patent application
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Ding Min

Inventor after: Cheng Xin

Inventor after: Wang Yichen

Inventor after: Liu Shisen

Inventor after: He Hongwei

Inventor after: Hu Lianhai

Inventor before: Ding Min

Inventor before: Liu Shisen

Inventor before: He Hongwei

Inventor before: Hu Lianhai

COR Change of bibliographic data

Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM: DING MIN LIU SHISEN HE HONGWEI HU LIANHAI TO: DING MIN CHENG XIN WANG YICHEN LIU SHISEN HE HONGWEI HU LIANHAI

C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20150617

Termination date: 20190401

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee