鎂合金焊接技術的研究現狀及應用

程艷艷

（吉林工業職業技術學院化工機械系，吉林 吉林 132013）

鎂合金焊接技術的研究現狀及應用

程艷艷

（吉林工業職業技術學院化工機械系，吉林 吉林 132013）

近年來，隨著經濟科技的發展，鎂合金也廣泛應用于工業、航天、電子等多個領域，為人們的生產生活帶來了非常大的便利。而鎂合金焊接技術的使用也逐漸受到的了廣泛的關注，從目前的情況來看，鎂合金焊接技術主要有鎢極惰性氣體保護焊、融化極惰性氣體保護焊、攪拌摩擦焊等焊接方法，根據鎂合金的特點，鎂合金焊接應用范圍廣，但鎂合金存在有裂縫處脆性較高、可能產生氣孔和裂紋等問題，還需要廣大研究者不斷探究，研發更加先進的焊接方法，提升鎂合金的使用效率。

鎂合金；焊接技術；研究現狀；應用

近年來，鎂合金一直廣泛應用于各行各業，其質量（比鋁合金要輕1/3）和密度小（約為1.8g/cm3），而比強度和比剛度高，并且鎂合金的散熱能力和消震性較強，與鋁合金相比，鎂合金還具有較大的承載沖擊能力，不易被有機物和堿腐蝕，是一種鑄造性非常高的金屬結構材料。但在進行鎂合金焊接的過程中，仍然有許多需要注意的地方，比如鎂合金對氧具有非常高的化學親和力，尤其是一些鎂合金的碎屑或粉塵，更加容易與氧發生反應，當加熱的溫度達到了400℃以上時，便很可能會發生爆炸，這些都是需要引起高度重視的。

1 鎂合金的焊接特點

鎂合金的化學性質活潑，在高溫的環境下非常容易發生氧化作用，氧化后的生成物不易熔化，很容易對鎂合金焊接的效果產生不利影響，在對鎂合金進行焊接的過程中，還存在有晶粒問題、熱應力、氧化與蒸發、薄件燒穿和塌陷等多個影響因素，導致整個鎂合金的焊接效果不理想。在進行鎂合金焊接的過程中，需要注意一下幾點：

①晶粒問題：鎂合金是一種熔點較低的金屬，因此能夠很好的進行導熱，而在對其進行焊接的過程中，通常會使用功率較高的焊接熱源，這樣便很容易導致焊接的縫口處出現一些較大的晶粒，并且焊接處的溫度也會出現過高的情況，出現了晶粒后，很可能會使得整個鎂合金的力學性能受到影響，不能發揮其作用。②熱應力：研究發現，鎂合金的熱膨脹系數是鋼的兩倍，因此，鎂合金焊接中也非常容易出現熱應力，熱應力會對整個工件的形狀、尺寸、性能等均會產生影響。并且在熱應力的作用下，鎂合金的表層和內心溫度不同，表層的收縮力更大，對心部產生拉力，會引起工件變形，嚴重的甚至會出現開裂。③氧化與蒸發：鎂合金中的主要成分是鎂，而鎂的化學性質十分活潑，在高溫下容易與氧生成氧化鎂，生成的氧化鎂混合在鎂合金中，不易熔化，形成細小的顆粒夾渣，影響整個鎂合金的質量；④薄件的燒穿和塌陷：鎂合金薄件在進行焊接時，鎂合金與氧化鎂的熔點差異較大，氧化鎂薄膜的熔點明顯高于鎂合金，這也就導致二者在進行焊接時，非常容易出現燒穿和塌陷的情況，并且焊接的效果也不理想，難以讓二者融合；⑤熱裂和氣孔問題：根據研究，在鎂合金焊接過程中，其中的鎂元素容易與鋁、銅等形成共晶體，這種共晶體大多熔點較低，很容易在表面導致一些開裂形成。同時，還有一個細節需要注意，鎂合金焊接的過程中，伴隨著溫度的升高，其中的氫氣會逐漸減少，然后導致出現一些氫氣孔，影響工件的質量。

2 鎂合金的焊接方法

2.1 鎢極惰性氣體保護焊（TIG焊）

鎢極惰性氣體保護焊（TIG焊）法即是在惰性氣體的保護下，根據鎢電極與工件間產生的電弧熱熔化母材和填充焊絲，使用鎢極惰性氣體保護焊法來進行焊接，不會輕易融于金屬，并且不會和金屬發生反應，并且TIG焊還有一個優點，就是能夠在焊接過程中自動清除工件表面的氧化膜，并且能夠很好的將化學性質較為活潑的有色金屬、不銹鋼、合金等進行焊接，適當調整電流的話，還能夠將超薄的鎂合金進行焊接而不會出現熔化。

2.2 熔化極惰性氣體保護焊（MIG焊）

融化極惰性氣體保護焊（MIG焊）是利用氬氣或富氬氣體作為保護介質，采用連續送進可熔化的焊絲與燃燒于焊絲焊絲工件間的電弧作為熱源的電弧焊。在鎂合金焊接過程中，因為MIG焊熔滴過渡中，整體的焊接情況能夠均勻和穩定，所以的鎂合金表面和里層不會出現明顯的差異，而整個焊縫成形均勻、美觀，焊接效果理想。MIG焊中所使用的電弧氣氛僅有非常弱的氧化性，有的甚至無氧化性，這樣也就意味著MIG焊在焊接碳鋼、高合金鋼的基礎上，還可以焊接許多活潑金屬及其合金其中就包括鎂及鎂合金、鋁及鋁合金等，此外，MIG焊的也大大地提高了焊接工藝性和焊接效率。

2.3 攪拌摩擦焊（FSW）

攪拌摩擦焊（FSW）是利用工件端面相互運動、相互摩擦所產生的熱，使端部達到熱塑性狀態，然后迅速頂鍛，完成焊接的一種方法。攪拌摩擦焊方法與常規摩擦焊一樣。攪拌摩擦焊也是利用摩擦熱與塑性變形熱作為焊接熱源。使用FSW法來進行鎂合金焊接可以作為一種固相焊接方法，能夠用于熔點較低的金屬（如鋁、鎂等）焊接，并且在焊接之前不用進行嚴格的表面清理，也不會造成較大的環境污染，是一種較為環保綠色的焊接方法。

2.4 電子束焊（EBW）

電子束焊（EBW）是利用加速和聚焦的電子束轟擊置于真空或非真空中的焊件所產生的熱能進行焊接的方法。電子束焊接技術中包含了機械、真空、高電壓和電磁場理論、電子光學等多個方面的內容，在進行鎂合金焊接的過程中，使用電子束焊法來進行焊接，能夠焊接不同的金屬 及合金材料，針對鎂合金氧化后生成的難熔物氧化鎂，在電子束焊能夠法中，也能夠很好的進行焊接，并且電子束可以精確的確定焊縫的位置，精度和重復性誤差為0%，應用價值較高。

2.5 激光焊（LBW）和激光—TIG復合焊（Laser—TIG）

激光焊（LBW）指用激光束作為熱源的焊接方法。在進行焊接時，通過激光器發射的高功率密度（108～1012 瓦/cm2）的激光束聚縮成聚焦光束，用以轟擊工件表面，產生熱能，熔化工件，從而達到焊接的效果。而激光—TIG復合焊（Laser—TIG）則是在激光焊的基礎上，結合使用了鎢極惰性氣體保護焊法，綜合了兩種焊接方法，能夠更好的進行鎂合金焊接。

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［2］賈中振，劉金合，楊艷等.鎂合金高能束焊接技術的研究現狀及進展［J］.焊接，2010，16（03）：58-62.

［3］王紅英，李志軍，梁雪峰等.鎂合金激光焊接技術的研究現狀與應用［J］.焊接，2015，03（11）：09-13.

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