[发明专利]镁合金管材及提高镁合金管材焊接件焊道附近强度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及镁合金管材，具体涉及镁合金管材及提高镁合金管材焊接件焊道附近强度的方法。

背景技术

由于镁合金是目前世界上实际应用中比重最轻的金属结构材料，其具有强度和刚度高、抗震力强、长期使用不易变形等优点，被世界公认为二十一世纪“绿色工程材料”，因此，镁合金管材广泛地应用于航空、汽车以及自行车等领域。

以自行车领域为例，用镁合金制造的自行车架要比用钢、铝合金或钛合金制造的自行车轻，大体上和碳纤维相当，但是其成本大大低于碳纤维。但是，由于镁合金的塑性较差，用镁合金制作自行车车架面临的主要技术问题是焊接性能不稳定，主要原因在于焊道处容易产生应力集中，如夹杂、气孔、疏松、咬边等缺陷，这些缺陷对塑性较差的镁合金特别敏感。另外，焊道附近的镁合金显微组织在焊接时高温金属溶液的作用下发生了变化，已经不是挤压型材的组织，其强度只有基体组织的60-70％，也就是说，基体与焊道附近存在一个强度差，这些因素导致了焊道附近部位疲劳强度降低，在做疲劳振动试验时和使用过程中极易在焊口前产生断裂，达不到测试标准。如图1所示，现有的镁合金自行车架，自行车架主管20与折叠器10处的焊缝30处容易产生裂口40。

如何提高镁合金管材焊道附近的强度是镁合金管材焊接工艺中急待解决的问题。通常人们解决这个问题的方法有两个方案：第一种方案是在焊道30的外面增加一个补强片50，如图2所示；第二种方案是增加型材的壁厚。然而，这两种方法都不能有效的解决这个问题。在第一种方案中，在焊道30外面增加一个补强片50，实质上相当于把焊口向前延长了一段距离，在做振动疲劳或使用过程中，仍然会在补强片的焊口60前断裂。在第二种方案中，增加壁厚虽然增加了焊道附近的强度，但是，没有解决基体与焊道附近强度差的问题，最终还是要在这里断裂，而且增加了壁厚，会相应地增加重量，失去了镁合金重量轻的优势。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是解决用镁合金管材焊接件在焊口附近容易断裂的问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种提高镁合金管材焊接件焊道附近强度的方法，在镁合金管材焊接端的管壁上钻多个Φ8-10mm的焊接工艺通孔，并在镁合金管材焊接端的管腔内过盈配合放入一段40-50mm的衬管，通过所述焊接工艺通孔将所述镁合金管材与所述衬管焊接到一起形成加强管材，在铣床上加工所述加强管材的端部弧口，使其端面形状与其相配的待焊件形状一致，最后将所述加强管材与所述待焊件焊接为一体。

在上述方法中，所述镁合金管材为镁合金圆管。

在上述方法中，所述衬管的外径比所述镁合金圆管的内径大0.01-0.05mm，通过加热所述镁合金圆管的端部使其膨胀，并将所述衬管压入所述镁合金圆管端部的内腔中。

在上述方法中，所述镁合金管材焊接部位端部的管壁上设有前、后两圈焊接工艺通孔，所述前、后两圈焊接工艺通孔均包括2-4个沿所述镁合金管材周向均布的通孔组成。

在上述方法中，所述衬管的外端伸出所述镁合金管材的外端3mm-4mm。

在上述方法中，通过两层焊道焊接所述加强管材与所述待焊件，第一层焊接所述衬管与所述待焊件，第二层在第一层的外面焊接所述加强管材与所述待焊件。

本发明还提供了一种镁合金管材，其焊接端的管壁上设有多个Φ8-10mm的焊接工艺通孔，管腔内过盈配合设有一段40-50mm的衬管，通过所述焊接工艺通孔内将所述镁合金管材与所述衬管焊接为一体。

在上述镁合金管材中，所述镁合金管材为镁合金圆管，所述衬管的外径比所述镁合金圆管的内径大0.01-0.05mm。

在上述镁合金管材中，所述镁合金管材焊接端的管壁上设有前、后两圈焊接工艺通孔，所述前、后两圈焊接工艺通孔均包括2-4个沿所述镁合金管材周向均布的通孔组成。

在上述镁合金管材，所述焊接工艺通孔的圆心至所述衬管的端部的距离为10-12mm。

本发明提供的提高镁合金管材焊接件焊道附近强度的方法，在镁合金管材焊接端的管腔内设置了一段衬管，相当于增厚了焊接部位的壁厚，增强了焊道的强度，避免了焊道处的应力集中，使镁合金管材焊接件不易断裂，充分发挥镁合金质轻的优点。

附图说明

图1为现有镁合金自行车架的结构示意图；

图2为另一种现有镁合金自行车架的结构示意图；

图3为本发明提供的镁合金自行车架的结构示意图；

图4为自行车架主管与衬管的焊接示意图。

具体实施方式