王正江

摘 要：本文對鎂合金的焊接技術(shù)特點進行了闡述與分析，并結(jié)合鎂合金焊接技術(shù)的研究進展，對其具體應(yīng)用進行了介紹，希望能夠從理論層面上支持鎂合金焊接的進步與創(chuàng)新。

關(guān)鍵詞：鎂合金 焊接技術(shù) 研究進展 應(yīng)用

引言

在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，近來在社會各領(lǐng)域中開始廣泛運用鎂合金材料及其焊接技術(shù)。相較于鋁合金材料，鎂合金在質(zhì)量、密度等性能參數(shù)方面具有較大的優(yōu)勢，其承載沖擊能力較強，并且有機物與堿對其腐蝕作用較小，并且這種金屬結(jié)構(gòu)材料具有較強的鑄造性，因此在工業(yè)生產(chǎn)與其他領(lǐng)域中，這種材料具有較高的應(yīng)用價值與研究意義。

一、鎂合金的焊接特點分析

鎂合金具有非?；顫姷幕瘜W(xué)性質(zhì)，尤其是在高溫環(huán)境之下，鎂合金與氧結(jié)合發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的可能性非常高，其氧化反應(yīng)之后形成的物質(zhì)的熔點非常高，在鎂合金焊接技術(shù)的應(yīng)用中往往會產(chǎn)生一些負面影響。鎂合金在焊接中往往存在諸多影響因素，例如熱應(yīng)力、氧化、蒸發(fā)、薄件燒穿與塌陷以及晶粒問題等，一旦控制不當，就會導(dǎo)致鎂合金焊接難以達到預(yù)期效果。因此，在鎂合金焊接中，必須對以下幾方面內(nèi)容予以高度關(guān)注。

1、熱應(yīng)力

研究表明，與鋼材料相比，鎂合金具有兩倍的熱膨脹系數(shù)，這一特點使得鎂合金在焊接過程中的熱應(yīng)力問題十分突出，在熱應(yīng)力作用之下，工件的整體性能會受到嚴重的影響，例如形狀、尺寸等等。與此同時，在溫度上鎂合金表層與內(nèi)心存在一定的差異，熱應(yīng)力會增加表層收縮力，進而對內(nèi)心部分產(chǎn)生拉力，進而導(dǎo)致工件發(fā)生形變，情況嚴重時還會造成工件出現(xiàn)裂縫。

2、氧化與蒸發(fā)

鎂是鎂合金材料的主要成分，其具有十分活潑的化學(xué)性質(zhì)，尤其是在高溫條件之下，鎂與氧會發(fā)生化學(xué)反映并生成氧化鎂，這種物質(zhì)難以融化，并以細小顆粒夾渣的形式存在于鎂合金中，進而對鎂合金整體質(zhì)量產(chǎn)生影響。

3、薄件燒穿與塌陷

在鋁鎂合金焊接過程中，由于生成的雜質(zhì)氧化鎂與鎂合金的熔點存在較大的差異，并且鎂合金的熔點要比氧化鎂薄膜低很多，如此就會導(dǎo)致鎂合金在焊接中受到氧化鎂的限制，進出現(xiàn)燒穿、坍塌等現(xiàn)象，對焊接效果造成影響，增加二者融合的難度。

4、晶粒問題

鎂合金這種金屬的熔點相對較低，其具有良好的導(dǎo)熱性能，然而在具體焊接中，焊接熱源的選擇往往會優(yōu)先考慮較高的使用功率，如此一來就會使一些較大的晶粒存在于焊接的縫口處，同時也會增加焊接部位的溫度，一旦有晶粒出現(xiàn)，那么就會影響到鎂合金的整體力學(xué)性能，導(dǎo)致其作用與效果難以得到有效發(fā)揮。

5、熱裂與氣孔問題

相關(guān)研究顯示，在鎂合金焊接中，鎂元素與鋁、銅等很容易發(fā)生反應(yīng)并形成共晶體，通常情況下這些共晶體具有較低的熔點，其表面出現(xiàn)裂縫的可能性非常高。并且在溫度不斷升高的情況下，鎂合金焊接的氫氣越來越少，進而使部分氫氣孔得以形成，最終對工件整體質(zhì)量產(chǎn)生不利的影響。

二、鎂合金焊接技術(shù)

1、鎢極惰性氣體保護焊

鎢極惰性氣體保護焊又被稱為TIG焊，這種方法的原理是基于惰性氣體的保護，通過鎢電極與工件間產(chǎn)生的電弧熱作用，實現(xiàn)母材的融化與焊絲填充，在鎂合金焊接中，鎢極惰性氣體保護焊的應(yīng)用的特點在于不容易融于金屬，而且與金屬不會發(fā)生反應(yīng)。此外，TIG焊的另外一個優(yōu)勢在于焊接中能夠?qū)ぜ砻娴难趸び枰郧宄?，對于一些具有活潑化學(xué)性質(zhì)的有色金屬、不銹鋼以及合金等焊接而言，這種焊接技術(shù)具有較強的適用性，在對電流進行合理調(diào)整的情況下，一些超薄的鎂合金焊接甚至不會出現(xiàn)融化現(xiàn)象。

2、熔化極惰性氣體保護焊

熔化極惰性氣體保護焊又被稱為MIG焊，其原理是通過氬氣或富氬氣體的保護，采用連續(xù)送進可融化的焊絲與在焊絲工件中燃燒的電弧作為熱源，以此進行焊接作業(yè)。對于鎂合金焊接而言，通過MIG焊的熔滴過渡，焊接的整體效果在穩(wěn)定性與均勻性方面都比較突出，因此鎂合金表面與內(nèi)心的差異得到了有效控制，焊縫成形的美觀性與均勻性較強，具有相對理想的焊接效果。在MIG焊的應(yīng)用中，電弧氣氛的氧化性很弱，基于此，MIG焊在碳鋼、高合金鋼的焊接中，能夠?qū)σ恍┗顫娊饘偌捌浜辖疬M行焊接，例如鋁和鋁合金、鎂和鎂合金等等。此外，基于MIG焊的應(yīng)用，整個焊接具有更高的工藝性，焊接效率也得到了大幅度提升。

3、攪拌摩擦焊

攪拌摩擦焊又被稱為FSW，這種焊接技術(shù)的原理是基于工件端面的運動與摩擦作用產(chǎn)生的熱能，使工件的熱塑性狀態(tài)得以實現(xiàn)，然后在短時間內(nèi)進行頂鍛與焊接。與常規(guī)摩擦焊相比，攪拌摩擦焊具有相同的機理，并且這種焊接技術(shù)同樣是對摩擦熱與塑形變形熱加以運用，并以此作為焊接熱源進行焊接作業(yè)。在鎂合金焊接中，F(xiàn)SW屬于一種固相焊接方法，例如有的金屬具有較低熔點，對于此類材料的焊接FSW的適用性就相對較強，并且在實際應(yīng)用中對工件表面的清潔度要求并不高，對環(huán)境產(chǎn)生的負面影響也較小，可見在鎂合金焊接技術(shù)中，這種技術(shù)的環(huán)保性相對突出。

4、電子束焊

電子束焊又被稱為EBW，這種焊接技術(shù)是基于加速與聚焦的電子束的應(yīng)用，對置于真空或非真空中的焊件進行轟擊，從中產(chǎn)生熱能并實現(xiàn)焊接。就理論層面而言，電子束焊涉及到的內(nèi)容相對廣泛，例如機械、真空、高電壓與電磁場理論、電子光學(xué)等等。對于鎂合金焊接而言，電子束焊技術(shù)的應(yīng)用對不同金屬與合金材料的適應(yīng)性較強，特別是在鎂合金發(fā)生氧化反應(yīng)時，其生成的氧化鎂不易融化，通過電子束焊技術(shù)，其焊接效果能夠趨于穩(wěn)定與理想，并且電子束能夠?qū)缚p進行精準定位，不會存在精度與重復(fù)性誤差，因此在鎂合金焊接中具有較高的應(yīng)用價值。

5、激光焊和激光-TIG復(fù)合焊

激光焊簡稱為LBW，其原理是將激光束作為熱源進行焊接。在焊接中會對激光器加以運用并將高功率密度的激光束發(fā)射聚縮在工件表面對其產(chǎn)生轟擊作用，從而使熱能得以產(chǎn)生，使工件融化并實現(xiàn)焊接目的。通過對激光焊的改進，激光-TIG復(fù)合焊逐漸得到應(yīng)用，這種焊接技術(shù)是將前文所述的鎢極惰性氣體保護焊與激光焊結(jié)合到一起，以此提高焊接質(zhì)量。

三、結(jié)束語

綜上所述，鎂合金焊接中依然存在一些缺陷，例如鎂合金對氧氣的化學(xué)親和力一直以來都難以得到有效控制，例如在鎂合金碎屑或粉塵在高溫條件之下發(fā)生爆炸的可能性非常高，進而對工件質(zhì)量與安全構(gòu)成一定威脅。由此可見，針對鎂合金及其焊接技術(shù)的研究與應(yīng)用具有重要意義。

參考文獻

[1] 孫德新，孫大千，李金寶等.鎂合金焊接技術(shù)的研究進展及應(yīng)用[J].材料導(dǎo)報，2006，20（8）：122-126.

[2] 劉黎明，王紅陽.鎂合金綠色高效焊接技術(shù)研究進展[J].航空制造技術(shù)，2016，（6）：16-21.

[3] 張大童，龍雁，李元元等.鎂合金攪拌摩擦焊接技術(shù)的研究進展[J].特種鑄造及有色合金，2006，26（3）：156-158.

[4] 王緒科，周吉學(xué)，詹成偉等.鎂合金焊接技術(shù)研究進展[J].山東科學(xué)，2012，25（5）：39-46.