铸造镁合金A-TIG多层补焊工艺研究

发布时间：2017-08-04 11:18

  本文关键词：铸造镁合金A-TIG多层补焊工艺研究

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【摘要】：镁合金密度小、比强度高、抗震好且电磁屏蔽性能优异,因而在航空航天、汽车、3C(计算机、通讯和消费电子)等领域得到广泛应用。产品在使用镁合金部件以后可大幅减轻重量,实现高性能的要求。虽然变形镁合金的物理、机械性能优于铸造镁合金,气孔、裂纹等缺陷也比铸造镁合金少,但是变形镁合金的成本过高,限制了其在工业方面的应用。所以,铸造镁合金在工业中的应用更加广泛。铸造镁合金在生产和加工过程中容易产生各种类型的缺陷,常见的铸造缺陷有缩孔、偏析、气孔、夹渣、裂纹等,这些缺陷过多则使铸件报废,不仅造成了镁资源的浪费还影响生产进度,而对有缺陷的铸件进行补焊可极大地降低工厂的生产成本、保证生产进度。目前铸造镁合金部件的补焊方式大致分为两种：一种是工厂中普遍应用的钨极氩弧焊(TIG焊),另一种是激光焊。但是TIG补焊镁合金有熔深浅、补焊效率低、焊接后气孔倾向大、易出现裂纹等方面的问题；激光焊补焊镁合金的成本高、熔深浅、对装配的要求高,一般只用于薄壁型铸件。而活性钨极氩弧焊(A-TIG焊),与TIG焊相比,具有大幅提高熔深、减少焊接裂纹等优点,因此人们把A-TIG用于补焊铸造镁合金。当缺陷到工件表面距离在4mmm以内时,用A-TIG不开坡口即可一次性补焊成功,但是当缺陷到工件表面距离在4mm以上时,则需要开坡口进行多层补焊。本文研究了铸造镁合金A-TIG多层补焊工艺。研究结果表明,采用高效、低能耗的A-TIG多层补焊可以实现铸造镁合金ZM5板材的优质补焊。补焊厚度为6mmm的板材时,在焊接参数均相同的情况下,使用A-TIG多层填丝补焊的焊缝熔深比TIG增加一倍。在焊接速度、送丝速度、坡口尺寸均一致的情况下,焊透6mmm厚的板材,TIG多层填丝补焊所用电流为180A,而A-TIG补焊所用电流仅为120A,与TIG焊相比,采用A-TIG补焊接头焊缝区的晶粒更加细小,接头微观裂纹大幅减小。采用A-TIG进行多层补焊可降低接头中Al元素的烧损和偏聚,使Al元素的分布更加均匀,提高了接头的机械性能。为了探究铸造镁合金A-TIG多层补焊过程中,活性剂对焊接热循环的影响以及活性剂增加熔深的原理,本论文采用在焊接板材背面钻孔的热电偶测量方式,分别测得TIG和A-TIG补焊过程的热循环曲线。结果表明,在同样的焊接参数下A-TIG补焊接头的热循环曲线的峰值温度高于TIG；A-TIG焊在母材纵向方向上传递的热量更多、熔深增加,A-TIG焊接头热循环得到改善,进而使接头的组织得到改善。分别拍摄了TIG与A-TIG的电弧形态,发现活性剂起到了收缩电弧的作用,尤其当交流电处于负半波时,TIG焊的电弧是扩大的,与其相比,A-TIG焊的负半波电弧形态大幅收缩,使焊接熔深增加。
【关键词】：铸造镁合金 A-TIG 多层补焊 焊接热循环曲线
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG292;TG455
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-25
• 1.1 镁合金概述10-16
• 1.1.1 镁合金特点及其焊接性10-11
• 1.1.2 镁合金的分类11-13
• 1.1.3 镁合金的应用13-16
• 1.1.4 镁合金铸造缺陷16
• 1.2 铸造镁合金焊接研究现状16-19
• 1.2.1 铸造镁合金焊接方法16-18
• 1.2.2 铸造镁合金的补焊方法18-19
• 1.3 活性焊(A-TIG焊)研究现状19-23
• 1.3.1 活性焊国外研究现状20-21
• 1.3.2 活性焊国内研究现状21-23
• 1.4 本论文研究内容及意义23-25
• 第2章 试验材料及方法25-31
• 2.1 试验材料25-26
• 2.2 试验设备26-27
• 2.3 焊前处理及分析方法27-31
• 2.3.1 焊接接头微观组织分析28
• 2.3.2 焊接接头元素分析28
• 2.3.3 焊接接头硬度分析28-29
• 2.3.4 焊接热循环分析29
• 2.3.5 焊接电弧形态观察29-31
• 第3章 铸造镁合金A-TIG填丝补焊工艺与性能31-47
• 3.1 铸造镁合金A-TIG填丝焊参数分析31-35
• 3.1.1 焊接速度的影响31-32
• 3.1.2 钨极高度的影响32-33
• 3.1.3 送丝速度的影响33-34
• 3.1.4 活性剂涂覆量的影响34-35
• 3.2 A-TIG与TIG多层补焊对比分析35-45
• 3.2.1 A-TIG与TIG补焊接头横截面形貌分析36-38
• 3.2.2 A-TIG与TIG补焊接头微观组织分析38-42
• 3.2.3 A-TIG与TIG补焊接头合金元素分析42-44
• 3.2.4 A-TIG与TIG补焊接头显微硬度分析44-45
• 3.3 本章小结45-47
• 第4章 铸造镁合金A-TIG补焊的热循环曲线及电弧形态47-62
• 4.1 铸造镁合金A-TIG填丝焊热循环曲线47-54
• 4.1.1 铸镁合金A-TIG焊与TIG焊的热循环曲线47-51
• 4.1.2 铸镁合金A-TIG与TIG填丝焊的热循环曲线51-54
• 4.2 A-TIG与TIG多层补焊的热循环曲线对比分析54-59
• 4.3 铸镁合金A-TIG焊与TIG焊的电弧形态分析59-61
• 4.4 本章小结61-62
• 结论62-64
• 参考文献64-67
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况67-68
• 致谢68-69

【参考文献】

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本文编号：619256