镁合金熔化极气体保护焊焊接工艺与性能分析研究

摘要

本文针对4mm厚的变形镁合金AZ31B薄板进行了MIG焊对接试验，试验采用单丝脉冲MIG堆焊分析了电流电压、脉冲频率、基值电流、峰值电流、焊接速度等工艺参数对焊缝尺寸的影响，并选择合理的工艺参数组合进行了单丝脉冲MIG焊对接试验，得到了成形美观的焊缝，在不开坡口不留间隙的情况下实现了单面焊双面成形，在最佳工艺条件下接头平均强度达到237MPa，为母材的93％。在此基础上，采用双丝协同脉冲MIG焊进行对接试验，与单丝脉冲MIG相比，焊接平均电流增加90％时，焊接速度提高143％，焊接过程更稳定，焊接飞溅小，焊缝成形美观，背面熔透均匀，焊接变形小，焊接质量得到了较为显著的提高，在最佳工艺条件下接头平均强度达到240MPa，为母材的94％。对于4mm厚的AZ31B镁合金板的对接，采用单丝脉冲MIG焊和双丝脉冲MIG焊的最佳焊接工艺分别为：单丝脉冲MIG时，电流为160A、电压24.4V、焊接速度为70cm/min;双丝脉冲MIG焊时，前丝159A、22.0V，后丝151A、23.6V，焊接速度为170cm/min。
　　 试验表明，在一定的送丝速度条件下，焊接速度和焊接电流的可调范围比较窄，且对焊缝的尺寸影响较大，焊接速度对焊接质量也有很大的影响、但对焊接过程的稳定性影响不大，而焊接电流直接影响焊接过程的稳定性。脉冲频率、基值电流和峰值电流的调节范围比较宽，在合理的范围内对焊缝尺寸和焊接过程的稳定性影响不大。
　　 焊缝区以初生的α(Mg)为主，析出的γ(Mg17Al12)相主要弥散分布于晶界，焊缝区的硬度略高于母材，热影响区的显微硬度略低于母材。熔合线附近是焊接接头的薄弱部分，焊接接头的断口形貌有明显的韧窝，呈现韧性断裂的特征。除了焊接参数以外，接头的装配和对焊缝区的保护也很重要。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 绪论

1.1 镁及镁合金材料概述

1.1.1纯镁的特性

1.1.2镁合金的分类及牌号

1.1.3镁合金中主要合金元素的作用

1.1.4镁合金的焊接性

1.2 镁及镁合金的焊接研究现状

1.2.1 TIG焊

1.2.2等离子焊

1.2.3搅拌摩擦焊

1.2.4激光焊

1.2.5电子束焊

1.2.6 MIG焊

1.2.7复合焊

1.3 双丝MIG焊研究现状

1.4选题的意义

1.5 本课题的主要研究内容

2 试验材料、设备及方法

2.1 试验材料

2.1.1板材和焊丝

2.1.2保护气

2.2试验设备

2.2.1焊接设备

2.2.2电流电压采集设备

2.2.3性能测试设备

2.3试验方法

2.3.1焊前准备

2.3.2试验方案

3 AZ31B变形镁合金薄板对接的单丝脉冲MIG焊试验

3.1 单丝脉冲MIG焊焊接电流的对焊接过程和焊缝尺寸的影响

3.2 单丝脉冲MIG焊脉冲频率对焊接过程和焊缝尺寸的影响

3.3 单丝脉冲MIG焊基值电流对焊接过程和焊缝尺寸的影响

3.4 单丝脉冲MIG焊峰值电流对焊接过程和焊缝尺寸的影响

3.5 单丝脉冲MIG焊焊接速度对焊接过程和焊缝尺寸的影响

3.6 AZ31B变形镁合金薄板单丝脉冲MIG焊对接试验

3.7本章小结

4 AZ31B变形镁合金薄板对接的双丝脉冲MIG焊试验

4.1 双丝焊接工艺参数的选择

4.1.1双丝MIG焊原理

4.1.2双丝脉冲MIG焊工艺参数选择

4.2 镁合金薄板对接双丝焊试验

4.3 本章小结

5 AZ31B变形镁合金焊接接头的组织和性能分析

5.1 焊接接头的组织分析

5.1.1金相试样的制备

5.1.2焊接接头的低倍组织

5.1.3焊接接头的微观组织

5.2焊接接头的力学性能

5.2.1焊接接头的抗拉强度

5.2.2焊接接头的布氏硬度

5.2.3焊接接头的显微硬度

5.3 本章小结

结 论

致 谢

参考文献