鎂合金焊接技術(shù)的研究現(xiàn)狀及應(yīng)用

程艷艷

（吉林工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院化工機(jī)械系，吉林 吉林 132013）

鎂合金焊接技術(shù)的研究現(xiàn)狀及應(yīng)用

程艷艷

（吉林工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院化工機(jī)械系，吉林 吉林 132013）

近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)科技的發(fā)展，鎂合金也廣泛應(yīng)用于工業(yè)、航天、電子等多個(gè)領(lǐng)域，為人們的生產(chǎn)生活帶來(lái)了非常大的便利。而鎂合金焊接技術(shù)的使用也逐漸受到的了廣泛的關(guān)注，從目前的情況來(lái)看，鎂合金焊接技術(shù)主要有鎢極惰性氣體保護(hù)焊、融化極惰性氣體保護(hù)焊、攪拌摩擦焊等焊接方法，根據(jù)鎂合金的特點(diǎn)，鎂合金焊接應(yīng)用范圍廣，但鎂合金存在有裂縫處脆性較高、可能產(chǎn)生氣孔和裂紋等問(wèn)題，還需要廣大研究者不斷探究，研發(fā)更加先進(jìn)的焊接方法，提升鎂合金的使用效率。

鎂合金；焊接技術(shù)；研究現(xiàn)狀；應(yīng)用

近年來(lái)，鎂合金一直廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，其質(zhì)量（比鋁合金要輕1/3）和密度小（約為1.8g/cm3），而比強(qiáng)度和比剛度高，并且鎂合金的散熱能力和消震性較強(qiáng)，與鋁合金相比，鎂合金還具有較大的承載沖擊能力，不易被有機(jī)物和堿腐蝕，是一種鑄造性非常高的金屬結(jié)構(gòu)材料。但在進(jìn)行鎂合金焊接的過(guò)程中，仍然有許多需要注意的地方，比如鎂合金對(duì)氧具有非常高的化學(xué)親和力，尤其是一些鎂合金的碎屑或粉塵，更加容易與氧發(fā)生反應(yīng)，當(dāng)加熱的溫度達(dá)到了400℃以上時(shí)，便很可能會(huì)發(fā)生爆炸，這些都是需要引起高度重視的。

1 鎂合金的焊接特點(diǎn)

鎂合金的化學(xué)性質(zhì)活潑，在高溫的環(huán)境下非常容易發(fā)生氧化作用，氧化后的生成物不易熔化，很容易對(duì)鎂合金焊接的效果產(chǎn)生不利影響，在對(duì)鎂合金進(jìn)行焊接的過(guò)程中，還存在有晶粒問(wèn)題、熱應(yīng)力、氧化與蒸發(fā)、薄件燒穿和塌陷等多個(gè)影響因素，導(dǎo)致整個(gè)鎂合金的焊接效果不理想。在進(jìn)行鎂合金焊接的過(guò)程中，需要注意一下幾點(diǎn)：

①晶粒問(wèn)題：鎂合金是一種熔點(diǎn)較低的金屬，因此能夠很好的進(jìn)行導(dǎo)熱，而在對(duì)其進(jìn)行焊接的過(guò)程中，通常會(huì)使用功率較高的焊接熱源，這樣便很容易導(dǎo)致焊接的縫口處出現(xiàn)一些較大的晶粒，并且焊接處的溫度也會(huì)出現(xiàn)過(guò)高的情況，出現(xiàn)了晶粒后，很可能會(huì)使得整個(gè)鎂合金的力學(xué)性能受到影響，不能發(fā)揮其作用。②熱應(yīng)力：研究發(fā)現(xiàn)，鎂合金的熱膨脹系數(shù)是鋼的兩倍，因此，鎂合金焊接中也非常容易出現(xiàn)熱應(yīng)力，熱應(yīng)力會(huì)對(duì)整個(gè)工件的形狀、尺寸、性能等均會(huì)產(chǎn)生影響。并且在熱應(yīng)力的作用下，鎂合金的表層和內(nèi)心溫度不同，表層的收縮力更大，對(duì)心部產(chǎn)生拉力，會(huì)引起工件變形，嚴(yán)重的甚至?xí)霈F(xiàn)開(kāi)裂。③氧化與蒸發(fā)：鎂合金中的主要成分是鎂，而鎂的化學(xué)性質(zhì)十分活潑，在高溫下容易與氧生成氧化鎂，生成的氧化鎂混合在鎂合金中，不易熔化，形成細(xì)小的顆粒夾渣，影響整個(gè)鎂合金的質(zhì)量；④薄件的燒穿和塌陷：鎂合金薄件在進(jìn)行焊接時(shí)，鎂合金與氧化鎂的熔點(diǎn)差異較大，氧化鎂薄膜的熔點(diǎn)明顯高于鎂合金，這也就導(dǎo)致二者在進(jìn)行焊接時(shí)，非常容易出現(xiàn)燒穿和塌陷的情況，并且焊接的效果也不理想，難以讓二者融合；⑤熱裂和氣孔問(wèn)題：根據(jù)研究，在鎂合金焊接過(guò)程中，其中的鎂元素容易與鋁、銅等形成共晶體，這種共晶體大多熔點(diǎn)較低，很容易在表面導(dǎo)致一些開(kāi)裂形成。同時(shí)，還有一個(gè)細(xì)節(jié)需要注意，鎂合金焊接的過(guò)程中，伴隨著溫度的升高，其中的氫氣會(huì)逐漸減少，然后導(dǎo)致出現(xiàn)一些氫氣孔，影響工件的質(zhì)量。

2 鎂合金的焊接方法

2.1 鎢極惰性氣體保護(hù)焊（TIG焊）

鎢極惰性氣體保護(hù)焊（TIG焊）法即是在惰性氣體的保護(hù)下，根據(jù)鎢電極與工件間產(chǎn)生的電弧熱熔化母材和填充焊絲，使用鎢極惰性氣體保護(hù)焊法來(lái)進(jìn)行焊接，不會(huì)輕易融于金屬，并且不會(huì)和金屬發(fā)生反應(yīng)，并且TIG焊還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，就是能夠在焊接過(guò)程中自動(dòng)清除工件表面的氧化膜，并且能夠很好的將化學(xué)性質(zhì)較為活潑的有色金屬、不銹鋼、合金等進(jìn)行焊接，適當(dāng)調(diào)整電流的話，還能夠?qū)⒊〉逆V合金進(jìn)行焊接而不會(huì)出現(xiàn)熔化。

2.2 熔化極惰性氣體保護(hù)焊（MIG焊）

融化極惰性氣體保護(hù)焊（MIG焊）是利用氬氣或富氬氣體作為保護(hù)介質(zhì)，采用連續(xù)送進(jìn)可熔化的焊絲與燃燒于焊絲焊絲工件間的電弧作為熱源的電弧焊。在鎂合金焊接過(guò)程中，因?yàn)镸IG焊熔滴過(guò)渡中，整體的焊接情況能夠均勻和穩(wěn)定，所以的鎂合金表面和里層不會(huì)出現(xiàn)明顯的差異，而整個(gè)焊縫成形均勻、美觀，焊接效果理想。MIG焊中所使用的電弧氣氛僅有非常弱的氧化性，有的甚至無(wú)氧化性，這樣也就意味著MIG焊在焊接碳鋼、高合金鋼的基礎(chǔ)上，還可以焊接許多活潑金屬及其合金其中就包括鎂及鎂合金、鋁及鋁合金等，此外，MIG焊的也大大地提高了焊接工藝性和焊接效率。

2.3 攪拌摩擦焊（FSW）

攪拌摩擦焊（FSW）是利用工件端面相互運(yùn)動(dòng)、相互摩擦所產(chǎn)生的熱，使端部達(dá)到熱塑性狀態(tài)，然后迅速頂鍛，完成焊接的一種方法。攪拌摩擦焊方法與常規(guī)摩擦焊一樣。攪拌摩擦焊也是利用摩擦熱與塑性變形熱作為焊接熱源。使用FSW法來(lái)進(jìn)行鎂合金焊接可以作為一種固相焊接方法，能夠用于熔點(diǎn)較低的金屬（如鋁、鎂等）焊接，并且在焊接之前不用進(jìn)行嚴(yán)格的表面清理，也不會(huì)造成較大的環(huán)境污染，是一種較為環(huán)保綠色的焊接方法。

2.4 電子束焊（EBW）

電子束焊（EBW）是利用加速和聚焦的電子束轟擊置于真空或非真空中的焊件所產(chǎn)生的熱能進(jìn)行焊接的方法。電子束焊接技術(shù)中包含了機(jī)械、真空、高電壓和電磁場(chǎng)理論、電子光學(xué)等多個(gè)方面的內(nèi)容，在進(jìn)行鎂合金焊接的過(guò)程中，使用電子束焊法來(lái)進(jìn)行焊接，能夠焊接不同的金屬 及合金材料，針對(duì)鎂合金氧化后生成的難熔物氧化鎂，在電子束焊能夠法中，也能夠很好的進(jìn)行焊接，并且電子束可以精確的確定焊縫的位置，精度和重復(fù)性誤差為0%，應(yīng)用價(jià)值較高。

2.5 激光焊（LBW）和激光—TIG復(fù)合焊（Laser—TIG）

激光焊（LBW）指用激光束作為熱源的焊接方法。在進(jìn)行焊接時(shí)，通過(guò)激光器發(fā)射的高功率密度（108～1012 瓦/cm2）的激光束聚縮成聚焦光束，用以轟擊工件表面，產(chǎn)生熱能，熔化工件，從而達(dá)到焊接的效果。而激光—TIG復(fù)合焊（Laser—TIG）則是在激光焊的基礎(chǔ)上，結(jié)合使用了鎢極惰性氣體保護(hù)焊法，綜合了兩種焊接方法，能夠更好的進(jìn)行鎂合金焊接。

［1］劉奮軍，王憨鷹.AZ31B鎂合金焊接技術(shù)研究現(xiàn)狀及發(fā)展方向［J］.兵器材料科學(xué)與工程，2013，13（05）：129-132.

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［3］王紅英，李志軍，梁雪峰等.鎂合金激光焊接技術(shù)的研究現(xiàn)狀與應(yīng)用［J］.焊接，2015，03（11）：09-13.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.20.008