CN117773342A - 镁合金铸造缺陷激光+tig+搅拌摩擦焊多重复合修复实验方法 - Google Patents
镁合金铸造缺陷激光+tig+搅拌摩擦焊多重复合修复实验方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117773342A CN117773342A CN202410025133.8A CN202410025133A CN117773342A CN 117773342 A CN117773342 A CN 117773342A CN 202410025133 A CN202410025133 A CN 202410025133A CN 117773342 A CN117773342 A CN 117773342A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- welding
- laser
- repair
- magnesium alloy
- tig
- 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.)
- Pending
Links
- 238000003466 welding Methods 0.000 title claims abstract description 143
- 230000008439 repair process Effects 0.000 title claims abstract description 84
- 230000007547 defect Effects 0.000 title claims abstract description 64
- 229910000861 Mg alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 56
- 238000003756 stirring Methods 0.000 title claims abstract description 51
- 238000005266 casting Methods 0.000 title claims abstract description 50
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 44
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 63
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims abstract description 8
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 9
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 claims description 7
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 7
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 230000035515 penetration Effects 0.000 claims description 5
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 3
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims description 3
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 3
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 8
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 abstract description 5
- 230000006378 damage Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000945 filler Substances 0.000 abstract description 2
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 40
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- 101000595918 Homo sapiens Phospholipase A and acyltransferase 4 Proteins 0.000 description 5
- 102100035200 Phospholipase A and acyltransferase 4 Human genes 0.000 description 5
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 5
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 5
- 238000012797 qualification Methods 0.000 description 5
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 206010017472 Fumbling Diseases 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 1
- 238000000275 quality assurance Methods 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 1
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000013585 weight reducing agent Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Arc Welding In General (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
本发明公开了镁合金铸造缺陷激光+TIG+搅拌摩擦焊多重复合修复实验方法,本方法根据镁合金铸造缺陷特点，人为在镁合金板材试件上开凿体积类缺陷，再采用激光+TIG+搅拌摩擦焊三重复合修复方法对其进行修复，首先对体积类缺陷采用激光+TIG复合焊修复，由于采用了填丝焊方式，可对体积类缺陷进行修复，采用TIG电弧减少了激光对镁合金的反射，使激光能量更加集中，从而对基体伤害小，修复效果较好；其次修复完以后采用六连杆式搅拌摩擦焊技术对修复区域进行应力均匀化处理，减少镁合金结构件铸造缺陷应力，可防止因应力过大而产生裂纹、变形过大等问题，并且可以对三维空间曲线、曲面及变截面区域进行应力均匀化处理，很好地保证了修复区域的质量。
Description
技术领域
本发明属于焊接技术领域，具体涉及镁合金铸造缺陷激光+TIG+搅拌摩擦焊多重复合修复实验方法。
背景技术
镁合金作为目前已知最轻的金属结构材料，由于具有较高的比强度、比刚度，以及优异的减震性、机加工性，良好的电磁屏蔽性和易于回收利用等特点，已经被广泛应用于3C电子、航空航天、交通运输、石化工业、船舶制造等诸多领域。特别是在导弹武器装备舱体结构件领域，高性能镁合金材料有着巨大的比较优势，已经逐渐成为舱体等结构件上主要的工程结构材料。镁合金虽然具有诸多优异性能，应用领域不断扩大，需求量逐年递增，但由于镁材料的特殊性质，在工程应用中带来不可避免的问题，严重限制其应用发展。其中之一就是铸造缺陷问题，这是由于镁的化学活性高，在熔炼过程中容易被氧化和燃烧，凝固成型过程中容易出现疏松、偏析、气孔、夹杂、冷隔等缺陷，这些缺陷会严重影响铸件质量，降低铸件力学性能，还有可能成为裂纹源，导致铸件在使用中发生断裂，尤其在航空航天领域，许多重要结构件、承载件均采用大型铸造镁合金铸件，如航天器舱体部件、直升机机匣等，虽然获得了很好的减重效果，但此类铸件结构复杂，存在异性曲面、内腔结构、壁厚突变等情况，进一步降低了铸造镁合金的一次合格率。面对当前铸造镁合金合格率较低的情况，除了在铸造过程中采取工艺措施和加强过程控制外，对铸件缺陷的修复无疑是非常重要的质量保证措施。一般而言，铸造缺陷可以归结为点状类铸造缺陷和体积类铸造缺陷两大类，其中以体积类铸造缺陷较为常见，且修复难度也远远大于点状类铸造缺陷，故亟需寻找出体积类铸造缺陷修复的方法。
目前，针对镁合金铸造缺陷的修复工艺主要有焊接修复、表面涂覆修复、塑性变形修复、机械加工修复及粘接粘涂修复等，但由于工艺通用性及修复质量的限制，如对一些复杂结构如镁合金舱体结构件而言，当前只有焊接修复具备实用性，但由于镁合金自身独特的一些物理化学性质，导致其焊接性能变差，易出现夹杂、晶粒粗大、热应力、气孔及热裂纹等二次缺陷。目前焊接修复工艺中以传统气焊和钨极氩弧焊为主，但该类工艺修复会使材料产生较大的热影响区和焊缝区、造成合金元素烧损以及产生较高残余应力与变形等，合格率仅有50％左右，且该修复方法严重依赖人工经验，修复效率低、质量不稳定。近年来研究较多的激光修复虽然精度高对基体伤害小，但其带来的应力变形问题仍然难以解决；较为前沿的搅拌摩擦焊修复，如公开号为CN106392460A的中国发明专利公开了一种利用搅拌摩擦焊对镁、铝合金铸件缺陷进行固相修复的方法，使铸件的缺陷修复在塑性状态下完成，微观组织不存在内应力，消除了修复重新引入缺陷的问题，但该方法由于不加填充物，对较大的体积类铸造缺陷修复效果不理想，一般只能修复一维或二维铸造缺陷，对三维空间铸造缺陷无法修复。
发明内容
为了解决上述问题，本发明旨在提供镁合金铸造缺陷激光+TIG+搅拌摩擦焊多重复合修复实验方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种镁合金铸造缺陷激光+TIG+搅拌摩擦焊多重复合修复实验方法，包括以下步骤，
步骤1:在镁合金试件上开凿沟形糟模拟体积缺陷；
步骤2：模拟真实镁合金铸件产品上体积类缺陷的修复，保持激光与电弧及焊丝端头三者重合，先用角磨机对镁合金试件表面进行打磨以清除氧化膜，再用酒精清洗，然后进行单激光+TIG复合焊平板堆焊试验，采用氩气对修复区域进行保护，实验出合适的焊接修复工艺参数范围；
步骤3：开展单激光+TIG复合焊镁合金平板试件堆焊正交试验，保持激光与电弧及焊丝端头三者重合，选取激光功率、送丝速度、焊接速度三个因素开展三因素三水平进行正交试验，固定其它参数，分析了不同因素对熔深、熔宽及余高的影响，经过对堆焊焊缝的综合评价，确定出最佳的焊接工艺参数；
步骤4：采用步骤3试验出的最佳参数对试验件进行单激光+TIG复合焊接对缺陷区域进行修复；
步骤5：利用搅拌摩擦焊技术对修复区域进行应力均匀化处理，利用六连杆式搅拌摩擦焊设备，采用带短针的搅拌工具，对经过激光+TIG复合修复后的试件进行应力均匀化处理，搅拌摩擦焊技术处理后的试件应力下降90％。
优选的，所述步骤2的焊接修复工艺参数范围：激光功率为1000W～1500W，送丝速度为2.5～3.5m/min，焊接速度为0.4～0.8m/min，其它参数为：离焦量为+10mm，保护气流量为20L/min，激光偏转角度为10°，钨极直径为2mm，焊丝直径为2mm，焊接电流为80A～100A。
优选的，所述步骤3的最佳工艺参数为：激光功率为1200w，送丝速度为3.0m/min，焊接速度为0.8m/min，其它参数为：离焦量为+10mm，保护气流量为20L/min，激光偏转角度为10°，钨极直径为2mm，焊丝直径为2mm。
优选的，所述步骤4的搅拌摩擦焊修复工艺参数范围为：搅拌头旋转速度为200r/min～300r/min，焊接速度为30mm/min～50mm/min，压入深度为0.05mm～0.10mm，前倾角2°～2.5°。
优选的，所述步骤1的试件包括但不限于平板、弧形板。
优选的，所述步骤2的氩气为高纯氩气，其纯度≥99.999％。
优选的，所述步骤4的短针长为0.5mm。
与现有技术相比，本发明具有以下优势：
1)采用激光焊接对镁合金铸造缺陷的修复，由于激光焊接具有能量集中、低热输入、对基体损伤小、焊接速度快、焊接热影响区小及焊接变形小等优点，可较好地克服传统的熔焊修复工艺如气焊和TIG等热输入大而产生较大的热影响区、合金元素烧损严重、残余应力较大及效率低、合格率低、质量不稳定等缺点。
2)采用单激光+TIG复合焊对镁合金铸造缺陷的修复，利用填丝可方便地对体积类缺陷进行修复，添加TIG电弧可显著降低镁合金对激光的反射比，大大提高了激光的吸收率，同时激光也有稳定TIG电弧的作用，可保证修复时焊接过程的稳定性，减少合金元素的烧损，防止产生裂纹、气孔等缺陷，提高修复质量。
3)采用自主设计带短针搅拌工具，留有的短针可以在修复中起导向作用，根据激光+TIG复合焊接修复区的特定形状，设计出带短针的搅拌工具，再利用六连杆式搅拌摩擦焊技术对激光+TIG复合焊接修复区域进行应力均匀化处理，可降低激光+TIG复合焊接修复区应力集中，改善修复区域内在组织，使原内部铸造过程中产生的疏松区变得密实，消除密级微小气孔群，使应力均匀化或减小或消除或变为压应力，并且可以对三维空间曲线、曲面及变截面区域进行应力均匀化处理，避免由于激光+TIG复合焊接修复时热应力过大而导致产生裂纹等二次缺陷。
4)采用人为在镁合金板材试件上开凿体积类缺陷后再进行激光+TIG+搅拌摩擦焊三重复合修复，除了节约成本以外，还对真实的镁合金铸造结构件的缺陷修复提供了很强的理论依据和工程实践指导意义，其摸索的修复工艺参数甚至可直接应用于实际的工程产品。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明中镁合金铸造缺陷激光+TIG+搅拌摩擦焊复合修复方法的步骤流程示意图；
图2为本发明中激光+TIG复合焊平板试件堆焊示意图；
图3为本发明中体积类缺陷激光+TIG复合焊平板试件修复示意图；
图4为本发明中体积类缺陷激光+TIG复合焊弧形板试件修复示意图；
图5为本发明中平板体积类缺陷修复区域搅拌摩擦焊应力均匀化处理示意图；
图6为本发明中弧形板体积类缺陷修复区域搅拌摩擦焊应力均匀化处理示意图；
其中，1-单激光；2-高纯氩气；3-TIG；4-平板试件；5-堆焊焊缝；6-直线沟形槽；7-平板试件；8-弧形板试件；9-弧形沟形槽；10-搅拌工具；11-六连杆式搅拌摩擦焊机；12-直线焊缝修复区域；13-弧形焊缝修复区域。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明，但不应就此理解为本发明所述主题的范围仅限于以下的实施例，在不脱离本发明上述技术思想情况下，凡根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种修改、替换和变更，均包括在本发明的范围内。
参照图1，为本发明实施例提供镁合金铸造缺陷激光+TIG+搅拌摩擦焊三重复合修复方法的步骤流程示意图。
S1、根据镁合金铸造缺陷体积类缺陷的特点，采用人为在镁合金试件上开凿沟形槽，用于模拟真实镁合金铸件产品上的体积类缺陷；
S2、首先在镁合金平板试件上开展单激光+TIG复合焊堆焊试验，摸索出大致的工艺参数范围，然后在镁合金平板试件上再展开单激光+TIG复合焊堆焊正交试验，最后分别在镁合金平板和弧形板试件上开凿沟形槽，利用正交试验摸索的最佳参数分别对镁合金平板试件和弧形板试件展开单激光+TIG复合焊修复；
S3、利用自主设计带短针(针长约0.5)的搅拌工具，在六连杆式搅拌摩擦焊机上分别对镁合金平板和弧形板试件展开应力均匀化处理，然后采用超声应力仪对应力均匀化处理前和处理后的应力进行了测试，结果表明，利用搅拌摩擦焊技术可以使应力下降90％左右。
参见附图2，
1)首先展开单激光1+TIG3复合焊平板堆焊试验，用角磨机对平板试件4表面进行打磨以完全清除掉氧化膜后再用酒精清洗，以清洗掉油污、水分及脏物等，然后进行单激光1+TIG3复合焊平板堆焊试验，采用纯度≥99.999％的高纯氩气2对焊接修复区域进行保护，在焊接中保持激光与电弧及焊丝端头三者重合，根据堆焊焊缝5的修复质量情况，摸索出合适的焊接修复工艺参数范围：激光功率为1000W～1500W，焊接速度为0.4～0.8m/min，送丝速度为2.5～3.5m/min，其它参数如离焦量为+10mm，保护气流量为20L/min，激光偏转角度为10°，钨极直径为2mm，焊丝直径为2mm，焊接电流为80A～100A；2)根据单激光1+TIG3复合焊平板堆焊试验摸索出的大致工艺参数范围，开展单激光1+TIG3复合焊平板试件4堆焊正交试验，选取激光功率、送丝速度、焊接速度三个因素开展三因素三水平进行正交试验，固定其它参数，焊接完后分别对各条堆焊焊缝进行线切割，并对横截面进行腐蚀，测量出每条焊缝的余高、熔宽及熔深，并对不同影响因素进行极差分析，表1为正交试验因素水平表，表2为正交试验结果表，表3为极差分析结果表。
表1正交试验因素水平表
表2正交试验结果
由于对体积类缺陷进行焊接修复，相当于在铸造镁合金表面制备激光堆焊涂层，故需要一定的熔宽、熔深及余高，结合焊缝成形质量情况，确定表2中第5组为最佳试验参数。
表3不同因素对熔深、熔宽及余高的影响(极差分析结果表)
表3为不同因素对熔深、熔宽及余高的影响(极差分析结果)可知：焊接速度对熔宽影响最大，激光功率对熔深和余高影响最大。
参见附图3，先用角磨机对平板试件7表面进行打磨以清除氧化膜，再用铣刀在平板试件7上开凿长200mm×宽2.5mm×深2mm左右的直线沟形糟6，用酒精对直线沟形糟6及周围区域进行清洗，以清除掉油污、水分及脏物等，根据前述正交试验所摸索出的最佳工艺参数，用单激光1+TIG3复合焊对平板试件7上直线沟形糟6进行焊接，采用纯度≥99.999％的高纯氩气2对焊接区域进行保护，在焊接中保持激光与电弧及焊丝端头三者重合，焊接工艺参数设置为：激光功率为1200w，焊接速度为0.8m/min，送丝速度为3.0m/min，离焦量为+10mm，保护气流量为20L/min，激光偏转角度为10°，钨极直径为2mm，焊丝直径为2mm，焊接电流为80A～100A。焊后对平板试件7的修复区域进行X-射线探伤，修复区域达到了航标HB965Ⅰ类铸件要求。
参见附图4，先用角磨机对弧形板试件8表面进行打磨以清除氧化膜，再用铣刀在弧形板试件8上开凿数条长200mm×宽2.5mm×深2mm左右的规则曲线沟形糟9，然后用酒精对弧形沟形糟9及周围区域进行清洗，以清洗掉油污、水分及脏物等，用单激光1+TIG3复合焊对弧形板试件8上弧形沟形糟9进行焊接修复，并采用纯度≥99.999％的高纯氩气2对焊接修复区域进行保护，在焊接中保持激光与电弧及焊丝端头三者重合，焊接工艺参数设置为：激光功率为1200w，焊接速度为0.8m/min，送丝速度为3.0m/min，离焦量为+10mm，保护气流量为20L/min，激光偏转角度为10°，钨极直径为2mm，焊丝直径为2mm，焊接电流为80A～100A。焊后对弧形板试件8的修复区域进行X-射线探伤，修复区域达到了航标HB965Ⅰ类铸件要求。
参见附图5和6，采用自主设计的带短针短针(针长约0.5)搅拌工具10，通过六连杆式搅拌摩擦焊机11对激光直线焊缝修复区域12和弧形焊缝修复区域13进行应力均匀化处理。为了评价消去应力的效果，采用应力分析仪对应力均匀化处理后的应力进行了测试，仅对3条弧形焊缝修复区域13中的每条焊缝修复区域的半段进行搅拌摩擦焊应力均匀化处理，另外半段不做应力均匀化处理，再用超声应力仪分别对应力均匀化处理和非应力均匀化处理的区域分别进行应力测试。搅拌摩擦焊修复工艺参数范围为：搅拌头旋转速度为200r/min～300r/min，焊接速度为30mm/min～50mm/min，压入深度为0.05mm～0.10mm，前倾角2°～2.5°。利用超声应力仪在焊缝修复区域的侧面取点进行测量，对3条焊缝修复区域各选取两个点，一个点位于应力均匀化处理过的区域，另一个点位于非应力均匀化处理过的区域，测试结果见表4所示。
表4测试结果
注：检测的平均值为每个点测量三次所得的平均值；试块编号第二个数字奇数表示应力均匀化处理后的平均测量值，偶数表示应力均匀化处理前的平均测量值。
由表4可知，对于所选取的点可知修复区应力峰值基本上都下降了90％左右，证实了六连杆式搅拌摩擦焊技术对降低应力峰值具有良好的效果，特别是能够实现对三维空间及曲面缺陷修复区域的应力均匀化处理
本发明提供了一种用于镁合金铸造缺陷激光+TIG+搅拌摩擦焊多重复合修复实验方法，解决镁合金铸造缺陷使用传统的焊接修复方法时所产生的修复效率低、晶粒粗大、残余应力大、变形严重、合格率低等问题，同时采用六连杆式搅拌摩擦焊技术能对三维空间修复区域进行去应力均匀化处理，减少镁合金铸造缺陷应力，解决三维空间铸件缺陷焊接修复后应力过大的问题。
以上对本发明所提供的一种镁合金铸造缺陷激光+TIG+搅拌摩擦焊多重复合修复实验方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的结构及工作原理进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求保护的范围内。
Claims (7)
1.一种镁合金铸造缺陷激光+TIG+搅拌摩擦焊多重复合修复实验方法，其特征在于：包括以下步骤，
步骤1:在镁合金试件上开凿沟形糟模拟体积缺陷；
步骤2：模拟真实镁合金铸件产品上体积类缺陷的修复，保持激光与电弧及焊丝端头三者重合，先用角磨机对镁合金试件表面进行打磨以清除氧化膜，再用酒精清洗，然后进行单激光+TIG复合焊平板堆焊试验，采用氩气对修复区域进行保护，实验出合适的焊接修复工艺参数范围；
步骤3：开展单激光+TIG复合焊镁合金平板试件堆焊正交试验，保持激光与电弧及焊丝端头三者重合，选取激光功率、送丝速度、焊接速度三个因素开展三因素三水平进行正交试验，固定其它参数，分析了不同因素对熔深、熔宽及余高的影响，经过对堆焊焊缝的综合评价，确定出最佳的焊接工艺参数；
步骤4：采用步骤3试验出的最佳参数对试验件进行单激光+TIG复合焊接对缺陷区域进行修复；
步骤5：利用搅拌摩擦焊技术对修复区域进行应力均匀化处理，利用六连杆式搅拌摩擦焊设备，采用带短针的搅拌工具，对经过激光+TIG复合修复后的试件进行应力均匀化处理，搅拌摩擦焊技术处理后的试件应力下降90％。
2.根据权利要求1所述的镁合金铸造缺陷激光+TIG+搅拌摩擦焊多重复合修复实验方法，其特征在于：所述步骤2的焊接修复工艺参数范围：激光功率为1000W～1500W，送丝速度为2.5～3.5m/min，焊接速度为0.4～0.8m/min，其它参数为：离焦量为+10mm，保护气流量为20L/min，激光偏转角度为10°，钨极直径为2mm，焊丝直径为2mm，焊接电流为80A～100A。
3.根据权利要求1所述的镁合金铸造缺陷激光+TIG+搅拌摩擦焊多重复合修复实验方法，其特征在于：所述步骤3的最佳工艺参数为：激光功率为1200w，送丝速度为3.0m/min，焊接速度为0.8m/min，其它参数为：离焦量为+10mm，保护气流量为20L/min，激光偏转角度为10°，钨极直径为2mm，焊丝直径为2mm。
4.根据权利要求1所述的镁合金铸造缺陷激光+TIG+搅拌摩擦焊多重复合修复实验方法，其特征在于：所述步骤4的搅拌摩擦焊修复工艺参数范围为：搅拌头旋转速度为200r/min～300r/min，焊接速度为30mm/min～50mm/min，压入深度为0.05mm～0.10mm，前倾角2°～2.5°。
5.根据权利要求1所述的镁合金铸造缺陷激光+TIG+搅拌摩擦焊多重复合修复实验方法，其特征在于：所述步骤1的试件包括但不限于平板、弧形板。
6.根据权利要求1所述的镁合金铸造缺陷激光+TIG+搅拌摩擦焊多重复合修复实验方法，其特征在于：所述步骤2的氩气为高纯氩气，其纯度≥99.999％。
7.根据权利要求1所述的镁合金铸造缺陷激光+TIG+搅拌摩擦焊多重复合修复实验方法，其特征在于：所述步骤4的短针长为0.5mm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410025133.8A CN117773342A (zh) | 2024-01-08 | 2024-01-08 | 镁合金铸造缺陷激光+tig+搅拌摩擦焊多重复合修复实验方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410025133.8A CN117773342A (zh) | 2024-01-08 | 2024-01-08 | 镁合金铸造缺陷激光+tig+搅拌摩擦焊多重复合修复实验方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117773342A true CN117773342A (zh) | 2024-03-29 |
Family
ID=90394614
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202410025133.8A Pending CN117773342A (zh) | 2024-01-08 | 2024-01-08 | 镁合金铸造缺陷激光+tig+搅拌摩擦焊多重复合修复实验方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117773342A (zh) |
-
2024
- 2024-01-08 CN CN202410025133.8A patent/CN117773342A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Lakshminarayanan et al. | Developing friction stir welding window for AA2219 aluminium alloy | |
| Ahmadnia et al. | Experimental studies on optimized mechanical properties while dissimilar joining AA6061 and AA5010 in a friction stir welding process | |
| Singh et al. | Experimental comparison of friction stir welding process and TIG welding process for 6082-T6 Aluminium alloy | |
| Tu et al. | Fatigue crack fusion in thin-sheet aluminum alloys AA7075-T6 using low-speed fiber laser welding | |
| He et al. | Effect of porosities on tensile properties of laser-welded Al-Li alloy: an experimental and modelling study | |
| Zhao et al. | Research on the microstructure characteristic and tensile property of laser-MIG hybrid welded joint for 5A06 aluminum alloy | |
| Li et al. | Residual stress and welding distortion of Al/steel butt joint by arc-assisted laser welding-brazing | |
| Dewan et al. | Influence of weld defects and postweld heat treatment of gas tungsten arc-welded AA-6061-T651 aluminum alloy | |
| Zhan et al. | Investigation on parameter optimization for laser welded butt joint of TA15 alloy | |
| Yang et al. | Material strength effect on weld shrinkage and distortion | |
| Gu et al. | Investigation of welding parameters on microstructure and mechanical properties of laser beam-welded joint of 2060 Al–Cu–Li alloy | |
| Iwata et al. | Application of narrow gap welding process with high speed rotating arc to box column joints of heavy thick plates | |
| Vilaça et al. | Joining aluminium alloys dissimilar in thickness by friction stir welding and fusion processes | |
| Wu et al. | Study on the electron beam welding process of ZTC4 titanium alloy | |
| CN117773342A (zh) | 镁合金铸造缺陷激光+tig+搅拌摩擦焊多重复合修复实验方法 | |
| Harooni et al. | Studying the effect of laser welding parameters on the quality of ZEK100 magnesium alloy sheets in lap joint configuration | |
| Mukherjee et al. | Review paper on friction stir welding and its impact on environment | |
| de Siqueira et al. | A crack propagation study on T-joints of AA6013-T4 aluminum alloy welded by an Yb: fiber laser | |
| TW202300757A (zh) | 離岸水下基礎用高強度鋼板銲接層裂之模擬試驗方法 | |
| Chen et al. | Finite element simulation of tensile behavior of laser welded 5083 aluminum alloy joint with different filler wires | |
| Criss | Surrogacy of beryllium welds and heat transfer in metals | |
| Akçakale | Mechanical and Microstructural Properties of AL 5754 Alloy Joined by GMAW and GTAW | |
| Li | Welding of laminated materials | |
| WELDED | Tensile and microstructural characterestics of dcsp tig welded and friction stir welded aa2219 aluminium alloy | |
| Joo et al. | Welding of steel and aluminum by Nd-YAG laser |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |