[发明专利]镁合金管与铝合金管的填丝惰性气体保护焊方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种异种有色金属的焊接方法，尤其涉及镁合金管与铝合金管的填丝惰性气体保护焊方法，属于焊接技术领域。

背景技术

随着镁合金的开发与应用，镁合金管与铝合金管异种金属的焊接问题受到人们的关注。由于镁和铝应用的交叉性和轻量化特点，将镁合金与铝合金连接形成复合结构，可以发挥各自的性能优势，具有很好的应用前景。例如，自行车正朝着轻便、高强度、高舒适度和低成本的方向发展。镁合金的性能可以满足自行车车架的要求。同时，车架更新换代很快，采用镁合金和铝合金焊接车架，生产效率高，轻便耐用。

但是由于镁和铝的相互溶解度、熔点、线胀系数不同，镁和铝都很容易形成氧化膜，这不仅阻碍两种金属的连接，而且促使接头区易产生夹杂、裂纹等缺陷，使接头性能变差；此外，镁具有较大的热脆性，使得镁与铝的焊接十分困难，特别是针对镁合金管与铝合金管的焊接难度更大。

对于镁与铝异种金属的焊接，目前采用的焊接方法主要是熔焊和固相焊，例如钨极氩弧焊、电子束焊、搅拌摩擦焊、扩散焊、电阻点焊等。采用熔焊方法对镁与铝进行焊接时，选择填充材料不当会使熔合区附近形成高硬度的镁铝化合物脆性相，促使焊接接头脆性增大，降低接头的力学性能，并且由于焊接时较大的热输入，导致出现裂纹和产生较大的变形。解决镁合金管与铝合金管的焊接难题，对镁与铝异种金属焊接结构的应用将产生推动作用。

中国专利CN 1326655C公开了一种镁铝异种金属间的熔焊方法，该方法采用低镁含量(质量百分比Mg 0.5％～3.0％)的焊丝焊接镁和铝异种金属板材取得良好的效果。但是，该项技术针对镁合金管与铝合金管的焊接仍存在一些问题，特别是在焊接起弧和收弧处易产生烧穿、夹杂等缺陷。因此，针对镁合金与铝合金管材的焊接，提出一种适用和有效地焊接方法是十分必要的。

发明内容

针对现有镁合金管与铝合金管异种金属焊接技术的不足，本发明提供了一种镁合金管与铝合金管的填丝惰性气体保护焊方法，该种方法简便易行、焊接效率高可获得塑韧性好、无镁铝化合物脆性相的焊接接头，焊接成品率高，能够满足镁合金管与铝合金管异种结构的使用要求。

本发明采取的技术方案为：

镁合金管与铝合金管的填丝惰性气体保护焊焊丝，质量百分比组成为：Mg4.2％～5.3％，Zn0.2％～0.3％，Mn0.5％～1.5％，Cu0.05％～0.10％，Si0.25％～0.45％，Ti0.05％～0.20％，其余为Al。

镁合金管与铝合金管的填丝惰性气体保护焊方法，采用上述镁合金管与铝合金管的填丝惰性气体保护焊焊丝作填料，在惰性气体保护下钨极电弧焊接：对接、引弧、焊接、收弧、冷却；采用IGBT逆变式氩弧焊机交流施焊，钨极电弧焊接的焊接参数为：焊接电流60A～120A、焊接电压18V～24V，焊接线速度40cm/min～130cm/min，惰性气体气流量10L/min～20L/min，钨极伸出长度5mm～8mm，喷嘴孔径10mm，焊枪喷嘴离施焊点的距离8mm～10mm。

所述的镁合金管与铝合金管的填丝惰性气体保护焊焊丝直径为1.2mm～2.0mm。

所述惰性气体是氩气(Ar)，其纯度大于99.9％，或Ar+He混合气体。采用Ar+He混合气体时，电弧兼具有氩弧及氦弧的优点，特别适合于镁合金管与铝合金管焊缝质量要求高的场合。采用的Ar+He混合气体体积百分比组成为20～25％Ar，75～80％He。

所述的被焊接镁合金管与铝合金管的壁厚2mm～6mm。

上述的镁合金管与铝合金管的填丝惰性气体保护焊焊丝在施焊前需用细砂纸打磨并用无水乙醇擦拭；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，再以质量浓度为15％的NaOH水溶液，在不低于15℃的室温条件下清洗10min～15min，之后用清水冲洗，然后在体积浓度为30％的硝酸水溶液中清洗，再用水冲洗后，在40℃～60℃条件下烘干。

上述的对接接头处不开坡口，施焊前用刮刀刮削接头处边缘去除氧化膜，然后异种金属管件直接对接，将镁合金管与铝合金管的对接管件装卡在卧式车床或可转动卡具中进行焊接，焊接过程中保持对接管件匀速转动。