镁合金的焊接方法及其工艺要素探究

镁合金的焊接方法及其工艺要素探究

摘要：本文详细介绍镁合金的焊接工艺，并简单介绍镁合金焊接的方法、工艺要素，希望可以为今后相关工作者提供理论性参考帮助。

关键词：镁合金；焊接方法；工艺要素

0引言

为了更好的展现人类社会的可持续性发展，在大量现代化产品当中应用镁合金这一种节约材料与能源、轻量化的材料有着显著的意义和价值。镁合金是当前非常实用的一种金属结构材料，在密度方面是铝材料的2/3，在汽车中使用铝合金替代传统钢铁材料可以让汽车重量减少40%，同时镁合金可以在铝减轻质量的基础上再减少20%。对此，镁合金是今后汽车类工业中具备显著应用价值的金属材料。

1镁合金的焊接特性

因为镁合金具备低密度、低熔点的特征，再加上高热导率、高电导率、高热膨胀系数、较强化学活性，容易氧化且氧化物熔点比较高等特性，采用镁合金焊接必须解决以下几点问题：

1.1粗晶

镁的熔点比较低，但是导热率比较高，所以焊接的过程中必须采用大功率的焊接热源，规避焊缝和接近焊缝区域产生过大的热量，从而降低接头的性能。

1.2氧化和蒸发

镁的氧化特性比较强，很容易和氧气结合，在焊接过程中有可能会形成MgO，导致阻碍焊缝的形成，并减低焊缝的性能。

1.3薄件损坏问题

在焊接薄件的时候，因为镁合金的熔点比较低，同时氧化镁的熔点比较高，两者之间不容易融合，导致坍塌的现象出现，另外因为温度比较高，熔池的颜色没有明显的改变，所以很容易因为焊接的不合理导致烧穿损坏问题。

2镁合金的焊接方法及其工艺要素

2.1熔化焊

熔化焊是在被連接构件的接头区域局部加热而导致熔化的，大多数情况下还需要添加其它金属，在冷凝之后形成接头。按照热源形式的不同，其主要分为电弧焊、气焊、电子韩、激光焊等。以电弧焊为例，因为镁与氧气的亲和力比较大，同时空气当中的氢气与二氧化碳也有可能和镁形成氮化物、碳化物，从而导致接头的力学性能下降，所以必须在电弧焊过程中采用气体保护，如氩气类型的惰性气体进行保护，从而规避熔池和空气接触。

另外，融化焊中还有一种新型焊接技术，也就是激光TIG复合焊。激光TIG复合热源焊是在1970年提出的一种新型焊接工艺，但是真正应用是在1980年左右，其主要是融合应用激光技术和弧焊设备，实现提升激光功率与电流控制效果的作用，突出焊接的实效性。激光电弧的复合对焊接效率的提升有显著的价值和作用，其主要在于两个方面，一方面是采用了较高的能量密度促使焊接速度得到提升，工件当中的对流损失量比较少；另一方面是两种热源的相互作用实现了叠加的作用。焊接过程中，激光所引发的等离子体会促使电弧更加稳定，同时电弧还可以进入到熔池的小孔当中，从而减少了能量的流失，提升焊接的能源使用效益。激光TIG复合焊可以显著的提升焊接速度，是电弧焊的两倍以上，同时钨极的烧损程度比较小，使用寿命较长。

2.2压力焊

压力焊是一种应用摩擦力、加压以及热扩散等物理原理解决连接表面粗糙状况，同时祛除氧化膜和其它污染物的有效途径，促使两个连接表面上的原子相互接近到晶格的距离，展现固态的连接。

电阻点焊是最为常用的压力焊。镁合金薄板与挤压件均能够应用常规的电阻焊，例如缝焊、点焊以及闪光对焊等焊接方式，其中点焊是最为常用的一种途径。电阻电焊一般是应用承载荷载比较低的工件焊接中，例如某一些镁合金框架、仪表舱以及隔板等位置均可以采用电阻点焊。在焊接过程中，只需要确保焊剂功率可以达到瞬时快速加热即可，直流脉冲电焊机和一般的交流点焊剂均可以使用在镁合金的点焊当中。镁合金电阻电焊的工艺特征主要有三个方面：①镁合金具备较好的导电性与导热性，在点焊时，需要在短时间内通过大电流；②镁的表面容易发生氧化，被焊面接触的电阻比较大，在通过焊接电流的时候普遍会出现飞溅现象；③因为导热特性以及线膨胀系数比较大，在断电之后熔核冷却搜索非常快，如果处理不当有可能会出现缩孔、裂纹等问题。

压力焊另一种常用的方法便是摩擦焊。当前，对于锻造镁合金尤其是压铸镁合金方面摩擦焊的应用非常广泛。但是，摩擦焊的缺陷是有可能在焊接之后形成较多的微气孔，这一些气孔会因为受热而发生聚焦成长的现象，从而导致合金板的力学性能遭受影响，所以这类镁合金的融化焊一般无法达到焊接的理想效果。

3结语

综上所述，因为镁合金具备非常大的市场应用潜力与价值，在工业生产当中必然会不断的增多。就当前而言，镁合金的焊接工艺仍然有提升空间，尤其是在镁合金熔焊工艺当中的基础性研究，例如镁合金的焊接冶金、填充焊丝的选择以及活性助焊剂的制作、焊接裂缝、变形问题的控制等。

参考文献：

[1]冯吉才，王亚荣，张忠典.镁合金焊接技术的研究现状及应用[J].中国有色金属学报，2005（02）：165-178.

[2]胡学安，徐道荣