CN103978288A - 一种串联tig-mig焊接的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种串联TIG-MIG焊接的方法，具体地说，是一种采用TIG和MIG串联方式焊接镁合金及镁合金与异种金属的方法，属于焊接技术领域。该方法将MIG焊枪接MIG电源正极，TIG焊枪接电源负极，被焊母材不接电极，MIG焊枪与TIG焊枪成一定角度并与试板成一定距离。该方法操作简单，工艺稳定，成本低廉，焊接规范较宽，飞溅小，热输入适中，且焊缝成型良好，适用于焊接镁合金及镁合金与异种金属之间的焊接。

Description

一种串联TIG-MIG焊接的方法
技术领域
本发明涉及一种串联TIG-MIG焊接的方法，具体地说，是一种采用TIG和MIG串联方式焊接镁合金及镁合金与异种金属的方法，属于焊接技术领域。
背景技术
一般来说 ，镁合金的焊接性比较差，主要表现在以下方面：首先，镁易与氧结合，在镁合金表面会生成MgO薄膜，严重阻碍焊缝成形，而且，在焊接过程中，镁在不隔绝大气的情况下会燃烧，因此必须用惰性气体或焊剂保护。其次，镁合金焊接过程中存在严重的热裂纹倾向，极易与其他金属形成低熔点共晶体，同时，镁焊接时易产生氢气孔。最后，镁合金焊接容易出现过烧情况，因此必须严格控制热输入。
目前关于镁合金焊接及镁合金与异种金属焊接方面的研究主要有激光束、电子束、搅拌摩擦、超声波焊、激光氩弧复合焊等，上述焊接方法能源消耗大，生产效率低，设备及维护和运行成本高。除此之外，钨极惰性气体保护电弧焊 (TIG) 和熔化极惰性气体保护电弧焊 (MIG) 也是工业中焊接镁合金常用的方法。TIG焊生产效率低，接头力学性能差，只适用于薄板焊接，而MIG焊焊接规范窄，飞溅大，焊缝成形不好，焊接稳定性也很差。所以现在急需开发一种低成本，焊接规范较宽，飞溅小，热输入适中，且焊缝成型良好的焊接镁合金及镁合金与异种金属的方法。
经对现有技术文献检索发现，赵旭（大连理工大学硕士学位论文，2007）采用激光-氩弧复合热源焊接异种金属AZ31B镁合金和304钢，热输入较大，且设备昂贵。刘东阳（吉林大学硕士学位论文，2013）利用MIG焊接镁合金及镁合金与Q235低碳钢，焊缝成型较差，飞溅明显，且工艺参数较窄。所以，目前急需开发一种低成本且焊缝成型良好，热输入较小且飞溅小的焊接镁合金及镁合金与异种金属的方法。
发明内容
本发明的目的就是提出一种低成本且焊缝成型良好，热输入较小且飞溅小的焊接镁合金及镁合金与异种金属的方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种串联TIG-MIG焊接的方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）将MIG焊枪接电源正极，利用卡具将MIG焊枪固定在工作台上，与工作台水平面成30°~40°夹角，镁合金焊丝干伸出长度为20mm~30mm；
（2）将TIG焊枪接电源负极，利用卡具将TIG焊枪固定在工作台上，与竖直方向成15°~25°夹角，钨极伸出长度为5mm~10mm，钨极与被焊基材垂直距离在2mm~3mm之间；
（3）将被焊基材通过卡具固定在工作台上，同时将镁合金焊丝保持在钨极以下1mm~2mm的位置，保持两把焊枪位置固定；
（4）将焊机调整到填弧状态，打开TIG焊保护气体，调节到10~15L/min，通保护气体1~2s，按下 MIG焊枪开关引弧，引弧成功后，松开焊枪开关， MIG焊枪在前，TIG焊枪在后，焊接速度为30~50cm/min，实施焊接；
（5）焊接完成后，按下MIG焊枪开关，持续通保护气体1~3s后，关闭保护气体开关，焊接完毕。
进一步地，所述MIG焊枪为直柄MIG焊枪；所述电源为MIG焊电源；所述保护气体为纯度99.9%的氩气。
采用上述串联TIG-MIG焊接时，被焊基材为镁合金，被焊基材利用卡具进行固定，镁合金焊接时无需添加中间层。
采用上述串联TIG-MIG焊接时，被焊基材为镁合金与异种金属，被焊基材利用卡具进行固定，焊接时添加0.05~0.1mm的铜箔中间层。进一步地，所述铜箔为紫铜箔。
本发明的创新在于钨极与焊丝之间产生电弧，电弧一部分用于熔化焊丝，另一部分用于熔化母材，填充材料以桥接方式过渡到熔池中，减小了焊接飞溅，减少了焊缝中气孔，且焊缝成型良好。串联TIG-MIG混合焊焊接示意图如图1所示。由于熔化极的焊丝经过MIG电源产生的电弧的作用，不但对焊丝进行了预热而且增加了热量的输入，同时，由于电弧分为两部分，一部分用于熔化焊丝，另一部分用于熔化母材，所以熔深比单独的非熔化极焊接和熔化极焊接都深，同时因为采用非熔化极焊接时电弧稳定，弥补了单独采用熔化极焊接规范窄的缺点，实现了既能熔化效率高，又能保证高的焊接质量的目的。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
（1）设备简单，成本低；
（2）飞溅小甚至无飞溅；
（3）减少镁合金焊接过程中焊接气孔；
（4）焊接参数范围较宽，焊接过程稳定，焊缝成型良好；
（5）实现了自动焊接，焊接效率高；
（6）焊接热输入大小适中，既不会像高能束焊由于能量集中导致镁合金蒸发，也不会像TIG焊由于热输入过小，导致焊缝强度低。
（7）本发明方法焊接成形系数大于1.5。
附图说明：
图1为TIG-MIG混合焊焊接示意图。
图中标号为 1、TIG焊枪；2、MIG焊枪；3、被焊基材；4、MIG焊电源；5、异种金属。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行说明，实施案例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例。
    实施例1：AZ31镁合金焊丝堆焊AZ31镁合金
基材： AZ31B镁合金，基材尺寸为150mm×60mm×5mm；
焊接材料：钨极氩弧焊：钨极为铈钨电极，钨极直径为3.2mm，熔化极惰性气保护焊焊丝化学成分为AZ31B镁合金，焊丝直径为1.6mm。
焊接工艺具体包括以下步骤：
(1) 焊前用钢丝刷将被焊基材AZ31B镁合金表面打磨干净露出金属光泽。
(2) 将MIG焊枪2接电源4正极，利用卡具将MIG焊枪2固定在工作台上，与工作台水平面成35°夹角，镁合金焊丝干伸长24mm。将TIG焊枪1接电源负极，利用卡具将TIG焊枪1固定在工作台上，与竖直方向成20°夹角，钨极伸出长度8mm，钨极与AZ31B镁合金板材的表面垂直距离为2.8mm。
(3) 将AZ31B镁合金基材通过卡具固定在工作台上，同时保证镁合金焊丝能够与钨极之间成功引弧并保持在钨极以下1.5mm位置，保持两把焊枪位置固定。
(4) 将电源4调整到填弧状态，焊接电流调整到134A，焊接电压调整到14.8V，焊接小车速度调整到40cm/min，保护气体为99.9%的氩气，将打开TIG焊保护气，调节到15L/min。
(5) 提前通保护气体2s，按下 MIG焊枪2开关引弧，引弧成功后，松开焊枪2开关， MIG焊枪2在前，TIG焊枪1在后，对AZ31B镁合金基材堆焊，焊接完成后，按下MIG焊枪2开关，持续通保护气体3s后，关闭保护气体开关，焊接完毕。
焊后，焊缝表面光滑，无飞溅气孔夹杂等缺陷，熔深为4mm，熔宽为6mm，余高为3mm，成型系数为1.5。
实施例2：搭接焊AZ31镁合金与430铁素体不锈钢
基材：430铁素体不锈钢，尺寸为150mm×60mm×3mm ， AZ31B镁合金，尺寸为150mm×60mm×2mm；
焊接材料：钨极氩弧焊：钨极为铈钨电极，钨极直径为3.2mm，熔化极惰性气保护焊：焊丝化学成分为AZ31B镁合金，焊丝直径为1.6mm。
图1所示，被焊基材3为AZ31镁合金，异种金属5为430铁素体不锈钢，焊接时添加中间层。
焊接工艺具体包括以下步骤：
(1) 利用卡具搭接3mm厚的AZ31B镁合金板材与2mm厚的430铁素体不锈钢板，采用0.1mm厚的铜箔作为中间层，焊前用钢丝刷将镁合金与不锈钢表面打磨干净露出金属光泽。
(2) 将MIG焊枪2接电源正极，利用卡具将MIG焊枪2固定在工作台上，与工作台水平面成38°夹角，镁合金焊丝干伸长26mm。
(3) 将TIG焊枪1接电源负极，利用卡具将TIG焊枪1固定在工作台上，与竖直方向成24°夹角，钨极伸出长度8mm，钨极与不锈钢基材表面垂直距离为2.8mm，与镁合金试板边缘水平距离为1.2mm。
(4) 将镁合金与不锈钢通过卡具固定在工作台上，镁合金在上，不锈钢在下，中间层Cu在二者之间，镁合金与不锈钢重合部分宽10mm，同时保证镁合金焊丝能够与钨极之间成功引弧并保持在钨极以下1.2mm位置，保持两把焊枪位置固定。
(5) 将电源4调整到填弧状态，焊接电流调整到134A，焊接电压调整到14.8V，焊接小车速度调整到25cm/min，气体保护为99.9%的氩气，将打开TIG焊1保护气体，调节到15L/min。
(6) 提前通保护气体2s，按下 MIG焊枪2开关引弧，引弧成功后，松开MIG焊枪2开关，MIG焊枪2在前，TIG焊枪1在后，对AZ31B镁合金和430铁素体不锈钢进行搭接。焊接完成后，按下MIG焊枪2开关，关闭焊接小车，持续通保护气体3s后，关闭保护气开关，焊接完毕。
焊后，所得焊缝表面光滑，无飞溅气孔夹杂等缺陷，熔宽为6mm，成型系数为3。 
    实施例3：AZ61镁合金焊丝堆焊AZ31镁合金
基材： AZ31B镁合金，基材尺寸为150mm×60mm×5mm；
焊接材料：钨极氩弧焊钨极为铈钨电极，钨极直径为3.2mm，熔化极惰性气保护焊焊丝牌号为AZ61，焊丝直径为1.6mm。
焊接工艺具体包括以下步骤：
(1) 焊前用钢丝刷AZ31B镁合金基材表面打磨干净露出金属光泽。
(2) 将MIG焊枪2接电源4正极，利用卡具将MIG焊枪2固定在工作台上，与工作台水平面成35°夹角，AZ61镁合金焊丝干伸长25mm。
(3) 将TIG焊枪1接电源4负极，利用卡具将TIG焊枪固定在工作台上，与竖直方向成20°夹角，钨极伸出长度10mm，钨极与AZ31B镁合金基材表面垂直距离2.8mm。
(4) 将AZ31B镁合金基材通过卡具固定在工作台上，同时保证镁合金焊丝能够与钨极之间成功引弧并保持在钨极以下1mm位置，保持两把焊枪位置固定。
(5) 将电源4调整到填弧状态，焊接电流调整到134A，焊接电压调整到15.2V，焊接小车速度调整到30cm/min，保护气体为99.9%的氩气，将打开TIG焊保护气，调节到15L/min。
(6) 通保护气体2s，按下 MIG焊枪2开关引弧，引弧成功后，松开焊枪2开关，MIG焊枪2在前，TIG焊枪1在后，对AZ31B镁合金基材堆焊。焊接完成后，按下MIG焊枪2开关，关闭焊接小车，持续通保护气体3s后，关闭保护气开关，焊接完毕。
焊后，所得焊缝表面无飞溅气孔夹等缺陷，熔深为5mm，熔宽为8mm，余高为2mm，成形系数为1.6。

Claims (7)

1. 一种串联TIG-MIG焊接的方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）将MIG焊枪接电源正极，利用卡具将MIG焊枪固定在工作台上，与工作台水平面成30°~40°夹角，镁合金焊丝干伸出长度为20mm~30mm；
（2）将TIG焊枪接电源负极，利用卡具将TIG焊枪固定在工作台上，与竖直方向成15°~25°夹角，钨极伸出长度为5mm~10mm，钨极与被焊基材垂直距离在2mm~3mm之间；
（3）将被焊基材通过卡具固定在工作台上，同时将镁合金焊丝保持在钨极以下1mm~2mm的位置，保持两把焊枪位置固定；
（4）将焊机调整到填弧状态，打开TIG焊保护气体，调节到10~15L/min，通保护气体1~2s，按下 MIG焊枪开关引弧，引弧成功后，松开焊枪开关， MIG焊枪在前，TIG焊枪在后，焊接速度为30~50cm/min，实施焊接；
（5）焊接完成后，按下MIG焊枪开关，持续通保护气体1~3s后，关闭保护气体开关，焊接完毕。
2.根据权利要求1所述的串联TIG-MIG焊接的方法，其特征在于：所述MIG焊枪为直柄MIG焊枪。
3.根据权利要求1所述的串联TIG-MIG焊接的方法，其特征在于：所述电源为MIG焊电源。
4.根据权利要求1所述的串联TIG-MIG焊接的方法，其特征在于：所述保护气体为纯度99.9%的氩气。
5.根据权利要求1所述的串联TIG-MIG焊接的方法，其特征在于：所述被焊基材为镁合金，被焊基材利用卡具进行固定。
6.根据权利要求1所述的串联TIG-MIG焊接的方法，其特征在于：所述被焊基材为镁合金与异种金属，被焊基材利用卡具进行固定，焊接时添加0.05~0.1mm的铜箔中间层。
7.根据权利要求6所述的串联TIG-MIG焊接的方法，其特征在于：所述铜箔为紫铜箔。
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