[发明专利]一种镁合金薄壁管的微束钨极氩弧焊方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种有色金属的焊接方法，尤其涉及镁合金薄壁管的微束钨极氩弧焊方法，属于焊接技术领域。

背景技术

镁合金是用于航空、电子、通讯等高新技术领域中的轻金属。镁是比铝还轻的一种有色金属，其熔点(650℃)、密度(1.738g/cm³)均比铝低。镁合金具有较高的比强度和比刚度，并具有高的抗震能力，能承受比铝合金更大的冲击载荷。镁合金还具有优良的切削加工性能，而且易于铸造和锻压，所以镁合金的开发及应用近年来受到世界各国的关注。

镁的蒸气压高、易氧化，镁及镁合金的焊接难度主要是热裂纹、氧化、未熔合和气孔、易烧穿等。随着结构轻量化和焊接技术的发展，镁合金的应用越来越受到重视，新的焊接方法也不断应用到镁及镁合金的焊接中，例如搅拌摩擦焊、电子束焊、钎焊和扩散焊等。

但是，对于镁合金管的焊接仍有很大难度，特别是针对镁合金薄壁管焊接难度更大。搅拌摩擦焊是依靠搅拌头摩擦产生热量，使元素扩散和晶粒再结晶从而实现金属的结合，特别适用于铝合金、镁合金等熔点较低的金属。但是，搅拌摩擦焊对工件定位严格，难以实现薄壁管结构和复杂接头的连接。电子束焊和扩散焊也难于实现镁合金薄壁管的焊接，钎焊可以实现其连接，但接头强度低，难以满足使用要求。解决镁合金薄壁管的焊接难题，对镁合金结构的应用将产生推动作用。

发明内容

本发明的目的是针对现有镁合金薄壁管焊接技术的不足，而提供一种镁合金薄壁管的微束钨极氩弧焊方法，该方法简便易行、焊接效率高，可获得无裂纹、无镁铝化合物脆性相的焊接接头，接头抗拉强度大于镁合金管母材的抗拉强度，伸长率大于20％，能够满足镁合金薄壁管结构在生产中的使用要求。

本发明采取的技术方案为：

一种镁合金薄壁管的微束钨极氩弧焊焊丝，它为低镁铝合金焊丝，其质量百分比组成为：Al 9.5％～11.6％，Zn 0.6％～1.75％，Mn 0.15％～0.35％，Cu 0.01％～0.05％，Si 0.02％～0.05％，其余为Mg。

一种镁合金薄壁管的微束钨极氩弧焊方法，采用上述低镁铝合金焊丝作为填充材料，在惰性气体保护下以微束钨极氩弧焊工艺进行焊接：对接、引弧、焊接、收弧、冷却，微束钨极氩弧焊的焊接参数为：直流反极性，焊接电流20A～120A，焊接电压14V～22V，焊接线速度60cm/min～180cm/min，氩气流量10L/min～120L/min，钨极伸出长度4mm～6mm，喷嘴孔径10mm，焊枪喷嘴离施焊点的距离6mm～8mm。

所述的低镁铝合金焊丝直径为0.8mm～1.6mm，钨极直径为1.0mm～2.0mm。

所述惰性气体是氩气，其纯度大于99.9％。所述的镁合金薄壁管件的厚度0.6mm～2.0mm。

上述的低镁铝合金焊丝在施焊前，用细砂纸打磨后用无水乙醇擦拭；批量生产中用碱洗法清洗，清理后的焊丝应在12h内使用。

所述碱洗法清洗步骤是：先用丙酮除去焊丝表面油污，再以质量百分比为15％的NaOH溶液在不低于15℃的室温条件下清洗10min～15min，之后再用清水冲洗，然后在体积百分比为30％的硝酸水溶液中清洗，再用水冲洗后，在40℃～60℃条件下烘干。

所述的对接接头处用刮刀、自转式坡口机或车床加工，不开坡口，管件直接对接，将对接管件装卡在卧式车床或专用可转动卡具中进行焊接，焊接过程中保持管件匀速转动。薄壁管件外径超过40mm的应在薄壁管内填充铜制圆型衬棒。

所述的引弧采用高频脉冲(150kHz～210kHz)引弧，引燃焊接电弧前先打开氩气，保持流通20s～30s以排除空气，并利用氩气流带走附着在导气管内壁上的水分，找准引弧点，在薄壁管件接头处引燃电弧，电弧长度保持0.8～1.2mm；收弧时，为了防止焊穿或产生弧坑裂纹和缩孔，收弧处要多填充焊丝，然后控制焊接电流逐渐延时衰减，以防止弧坑开裂。断弧后氩气要继续流通10s～20s，以防止钨极和焊缝氧化。

所述的焊接应注意保持焊枪、焊丝和焊件三者之间的空间位置，焊丝与镁合金薄壁管焊件之间的夹角优选是15°～35°，焊枪与镁合金薄壁管焊件之间的夹角优选是75°～90°。

在所述镁合金薄壁管的微束钨极氩弧焊方法中，冷却方式优选水冷。

在所述镁合金薄壁管的微束钨极氩弧焊方法中，采用快送和少加焊丝的填丝方法，焊丝端部要始终处于氩气的保护范围之内，防止氧化膜形成。