镁合金焊接技术的研究现状及应用

程艳艳

（吉林工业职业技术学院化工机械系，吉林 吉林 132013）

镁合金焊接技术的研究现状及应用

程艳艳

（吉林工业职业技术学院化工机械系，吉林 吉林 132013）

近年来，随着经济科技的发展，镁合金也广泛应用于工业、航天、电子等多个领域，为人们的生产生活带来了非常大的便利。而镁合金焊接技术的使用也逐渐受到的了广泛的关注，从目前的情况来看，镁合金焊接技术主要有钨极惰性气体保护焊、融化极惰性气体保护焊、搅拌摩擦焊等焊接方法，根据镁合金的特点，镁合金焊接应用范围广，但镁合金存在有裂缝处脆性较高、可能产生气孔和裂纹等问题，还需要广大研究者不断探究，研发更加先进的焊接方法，提升镁合金的使用效率。

镁合金；焊接技术；研究现状；应用

近年来，镁合金一直广泛应用于各行各业，其质量（比铝合金要轻1/3）和密度小（约为1.8g/cm³），而比强度和比刚度高，并且镁合金的散热能力和消震性较强，与铝合金相比，镁合金还具有较大的承载冲击能力，不易被有机物和碱腐蚀，是一种铸造性非常高的金属结构材料。但在进行镁合金焊接的过程中，仍然有许多需要注意的地方，比如镁合金对氧具有非常高的化学亲和力，尤其是一些镁合金的碎屑或粉尘，更加容易与氧发生反应，当加热的温度达到了400℃以上时，便很可能会发生爆炸，这些都是需要引起高度重视的。

1 镁合金的焊接特点

镁合金的化学性质活泼，在高温的环境下非常容易发生氧化作用，氧化后的生成物不易熔化，很容易对镁合金焊接的效果产生不利影响，在对镁合金进行焊接的过程中，还存在有晶粒问题、热应力、氧化与蒸发、薄件烧穿和塌陷等多个影响因素，导致整个镁合金的焊接效果不理想。在进行镁合金焊接的过程中，需要注意一下几点：

①晶粒问题：镁合金是一种熔点较低的金属，因此能够很好的进行导热，而在对其进行焊接的过程中，通常会使用功率较高的焊接热源，这样便很容易导致焊接的缝口处出现一些较大的晶粒，并且焊接处的温度也会出现过高的情况，出现了晶粒后，很可能会使得整个镁合金的力学性能受到影响，不能发挥其作用。②热应力：研究发现，镁合金的热膨胀系数是钢的两倍，因此，镁合金焊接中也非常容易出现热应力，热应力会对整个工件的形状、尺寸、性能等均会产生影响。并且在热应力的作用下，镁合金的表层和内心温度不同，表层的收缩力更大，对心部产生拉力，会引起工件变形，严重的甚至会出现开裂。③氧化与蒸发：镁合金中的主要成分是镁，而镁的化学性质十分活泼，在高温下容易与氧生成氧化镁，生成的氧化镁混合在镁合金中，不易熔化，形成细小的颗粒夹渣，影响整个镁合金的质量；④薄件的烧穿和塌陷：镁合金薄件在进行焊接时，镁合金与氧化镁的熔点差异较大，氧化镁薄膜的熔点明显高于镁合金，这也就导致二者在进行焊接时，非常容易出现烧穿和塌陷的情况，并且焊接的效果也不理想，难以让二者融合；⑤热裂和气孔问题：根据研究，在镁合金焊接过程中，其中的镁元素容易与铝、铜等形成共晶体，这种共晶体大多熔点较低，很容易在表面导致一些开裂形成。同时，还有一个细节需要注意，镁合金焊接的过程中，伴随着温度的升高，其中的氢气会逐渐减少，然后导致出现一些氢气孔，影响工件的质量。

2 镁合金的焊接方法

2.1 钨极惰性气体保护焊（TIG焊）

钨极惰性气体保护焊（TIG焊）法即是在惰性气体的保护下，根据钨电极与工件间产生的电弧热熔化母材和填充焊丝，使用钨极惰性气体保护焊法来进行焊接，不会轻易融于金属，并且不会和金属发生反应，并且TIG焊还有一个优点，就是能够在焊接过程中自动清除工件表面的氧化膜，并且能够很好的将化学性质较为活泼的有色金属、不锈钢、合金等进行焊接，适当调整电流的话，还能够将超薄的镁合金进行焊接而不会出现熔化。

2.2 熔化极惰性气体保护焊（MIG焊）

融化极惰性气体保护焊（MIG焊）是利用氩气或富氩气体作为保护介质，采用连续送进可熔化的焊丝与燃烧于焊丝焊丝工件间的电弧作为热源的电弧焊。在镁合金焊接过程中，因为MIG焊熔滴过渡中，整体的焊接情况能够均匀和稳定，所以的镁合金表面和里层不会出现明显的差异，而整个焊缝成形均匀、美观，焊接效果理想。MIG焊中所使用的电弧气氛仅有非常弱的氧化性，有的甚至无氧化性，这样也就意味着MIG焊在焊接碳钢、高合金钢的基础上，还可以焊接许多活泼金属及其合金其中就包括镁及镁合金、铝及铝合金等，此外，MIG焊的也大大地提高了焊接工艺性和焊接效率。

2.3 搅拌摩擦焊（FSW）

搅拌摩擦焊（FSW）是利用工件端面相互运动、相互摩擦所产生的热，使端部达到热塑性状态，然后迅速顶锻，完成焊接的一种方法。搅拌摩擦焊方法与常规摩擦焊一样。搅拌摩擦焊也是利用摩擦热与塑性变形热作为焊接热源。使用FSW法来进行镁合金焊接可以作为一种固相焊接方法，能够用于熔点较低的金属（如铝、镁等）焊接，并且在焊接之前不用进行严格的表面清理，也不会造成较大的环境污染，是一种较为环保绿色的焊接方法。

2.4 电子束焊（EBW）

电子束焊（EBW）是利用加速和聚焦的电子束轰击置于真空或非真空中的焊件所产生的热能进行焊接的方法。电子束焊接技术中包含了机械、真空、高电压和电磁场理论、电子光学等多个方面的内容，在进行镁合金焊接的过程中，使用电子束焊法来进行焊接，能够焊接不同的金属 及合金材料，针对镁合金氧化后生成的难熔物氧化镁，在电子束焊能够法中，也能够很好的进行焊接，并且电子束可以精确的确定焊缝的位置，精度和重复性误差为0%，应用价值较高。

2.5 激光焊（LBW）和激光—TIG复合焊（Laser—TIG）

激光焊（LBW）指用激光束作为热源的焊接方法。在进行焊接时，通过激光器发射的高功率密度（108～1012 瓦/cm²）的激光束聚缩成聚焦光束，用以轰击工件表面，产生热能，熔化工件，从而达到焊接的效果。而激光—TIG复合焊（Laser—TIG）则是在激光焊的基础上，结合使用了钨极惰性气体保护焊法，综合了两种焊接方法，能够更好的进行镁合金焊接。

［1］刘奋军，王憨鹰.AZ31B镁合金焊接技术研究现状及发展方向［J］.兵器材料科学与工程，2013，13（05）：129-132.

［2］贾中振，刘金合，杨艳等.镁合金高能束焊接技术的研究现状及进展［J］.焊接，2010，16（03）：58-62.

［3］王红英，李志军，梁雪峰等.镁合金激光焊接技术的研究现状与应用［J］.焊接，2015，03（11）：09-13.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.20.008