[发明专利]镁合金的合金粉末填充钨极氩弧焊接方法

说明书

技术领域

    本发明涉及一种镁合金的合金粉末填充钨极氩弧焊接方法，适用于镁及镁合金材料的焊接。

背景技术

    镁合金的密度小，比强度、比刚度高，具有良好的导热、导电性能，优良的阻尼减震性和电磁屏蔽性等特点。作为实际应用中最轻的金属结构材料，镁合金易于加工成型，容易回收、降解。正是由于这些特性，使镁合金在航空航天、汽车、兵器、电子等领域具有广阔的应用前景。

由于镁合金热导率高、热膨胀系数大、熔点低及易氧化的特点，使其焊接性较差，在焊接过程容易产生裂纹、气孔、飞溅、夹杂、焊后变形量大等问题。钨极氩弧焊接方法是一种较早应用于镁合金材料的熔化焊接方法，采用常规的钨极氩弧焊方法焊接镁合金时常常存在以下问题：

1、焊接效率低，熔深小。由于钨电极承载电流的能力有限，且自由电弧形态较为扩展，电弧的功率密度较小，使形成的焊缝熔深浅，焊接速度和熔敷效率不高，在焊接中厚板时生产效率较低。

2、气孔倾向大。镁在高温时能溶解一定量的气体，而常规无填充材料的钨极氩弧焊采用的保护气体氩气无脱氧和去氢作用，焊接工艺对气孔敏感。

3、采用自动送丝焊接时，送丝系统较为复杂，且送丝精度要求较高；采用手工送丝焊接时，送丝效率低下，不能进行长焊缝的连续焊接生产。

针对常规钨极氩弧焊的上述问题，迫切需要一种可以实现自动焊接的高效率的氩弧焊接方法，以较低的或相近的生产成本来弥补常规钨极氩弧焊接方法的不足，对常规氩弧焊方法形成良好的补充。

发明内容

本发明的目的在于针对常规钨极氩弧焊技术存在的问题，提供一种容易实施，具有较高焊接效率特征，且气孔倾向较小，使焊接质量得以提高的镁合金的合金粉末填充钨极氩弧焊接方法。

为了实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种镁合金的合金粉末填充钨极氩弧焊接方法，按以下步骤进行：

（1）将合金粉末材料干燥后盛于送粉机构中待用；

（2）校准钨极氩弧焊枪与送粉机构送粉喷嘴对中；

（3）送粉机构提前送粉，在气压作用下使合金粉末从送粉喷嘴稳定喷出；

（4）钨极氩弧焊枪提前送气保护待焊区域，然后引燃电弧进行焊接；

（5）待焊区域焊接完成后，停止合金粉末喷射送进，熄弧，钨极氩弧焊枪滞后停气，焊接结束，焊件自然冷却。

所述的合金粉末采用氩气作为工作气体辅助送进，且送粉气路独立于焊接时的惰性保护气体气路。

所述作为填充材料的合金粉末为镁基粉末，其中含有总量不低于5%质量百分含量的活性成分和稳弧成分，活性成分为Cr₂O₃、SiO₂、MgO中的至少一种，稳弧成分为TiO₂、CaF₂中的至少一种，活性成分与稳弧成分按照6:4重量比例进行配制。

所述步骤（2）校准钨电极与送粉喷嘴对中时，使喷射送粉轴线方向与钨电极的延长线相交，并根据焊接工艺的不同形成30°～60°的入射角，最终对准于工件待焊位置。

所述的合金粉末可以借助送粉机构采用自动填充的方式添加到待焊的镁合金材料焊缝中，也可以采用焊前预置的方式实现合金粉末的填充。

所述送粉工作气体流量为每分钟3～8升，送粉量为每分钟150～350克。

本发明的创新在于采用配制的合金粉末作为填充材料，实现高效率、高质量的钨极氩弧焊接。为了实现这一目标，其技术关键在于：通过在合金粉末中添加活性成分，使合金粉末熔化后与熔化的镁合金材料形成的熔池液相表面张力得以降低，有利于避免金属液相在焊缝表面形成颗粒小球，从而在焊接位置润湿铺展形成填充效果，焊缝表面成形良好；通过在合金粉末中添加稳弧成分，使焊接电弧稳定燃烧，有利于焊接过程的平稳进行，从而获得高质量焊缝；通过校准钨极氩弧焊枪和送粉机构喷嘴的位置，使电弧能量准确地集中作用于材料的待焊位置，同时使合金粉末填充料准确送入待焊区域熔化并参与形成焊缝。在上述关键技术条件下，合金粉末作为焊接填充材料辅助焊缝成形过程，从而获得高质量镁合金焊缝。