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影響鎂合金激光焊接機效果的合金成分

發布時間：2016-02-29

   影響鎂合金激光焊接機焊接性的因素有力學性能、表面條件，冶金和化學性能等，高反射率的表面條件不利于獲得良好的激光焊接質量，激光能使不透明的材料汽化或熔成孔洞。鎂及鎂合金具有比強度、比剛度高，減振性、電磁屏蔽和抗輻射能力強，易切削加工、易回收等優點，在汽車、電器、航天航空等工業領域有著廣闊的應用前景。但由于鎂合金熔點低、導熱率高、熱膨脹系數大而且與氧、氮的親和力強，故對其焊接工藝的要求更高。AZ31鎂合金是目前常用的鎂合金材料，應用越來越廣泛，因此對其激光焊接工藝研究具有較強的應用價值。采用CO2鎂合金激光焊接機工藝焊接AZ31鎂合金薄板，并通過在AZ31鎂合金試件背面添加合金壓帶以向其中添加合金元素的焊接方法，可以改變鎂合金焊接中存在的塌陷問題，并通過研究焊接接頭的組織性能，分析合金元素的作用機理。
    母材為Mg-Al-Zn系鎂合金AZ31薄板，厚度3mm，為軋后退火態；對焊縫填充元素的合金壓帶分別為AZ31、AZ31+La、AZ61、AZ61+La、AZ91、AZ91+La，厚度0.5mm。取AZ31薄板垂直軋制方向與平行軋制方向進行焊接。接頭型式為不開坡口的平板對接不填絲自熔焊，采用氬氣保護，焊接設備為GS-TFL-5kW型高功率橫流CO2激光器。焊前，對試件進行嚴格的清理，清除試件表面的油污、水分、氧化膜等；試件兩端采用夾具固定在激光器上，要求盡量不錯邊；同時要夾緊，防止焊后試件發生變形。
   合金元素能改善鎂合金的焊縫組織，具體體現在不添加合金壓帶的AZ31鎂合金在焊接時由于金屬的蒸發損失，形成下塌；而添加合金壓帶的AZ31鎂合金焊接時能夠即時填補自熔焊時產生的凹坑，從而保證焊縫具有良好的外觀形貌。添加合金元素Al能夠使焊縫組織中的析出相增多，同時在Al的含量不超過0.6%時，形成的共晶體使晶粒細化，提高焊縫的力學性能；當Al含量超過0.6%時，析出相主要呈片狀沿晶界分布，使力學性能降低。本實驗中是添加含有La元素的鎂合金板，添加La后產生了偏聚，在焊縫中分布不均勻，使焊縫的力學性能有所下降。
   激光焊是利用高能量密度的激光束作為熱源進行焊接的一種離效精密的焊接力法。隨著工業生產的迅猛和新材料的不斷開發，對焊接結構的性能要求越來越高，激光焊以其高能量密度、深穿透．高精度，適應性強等優點日益得到廣泛應用．鎂合金激光焊接機對于一些特殊材料及結構的焊接有非常重要的作用，它具有焊接速度快、熱輸入低、焊接變形小等特點，是焊接鎂合金的優選方法。