[发明专利]一种镁铝合金/铝镁合金复合板搅拌摩擦焊方法

说明书

一种镁铝合金/铝镁合金复合板搅拌摩擦焊方法，属于金属材料搅拌摩擦焊技术领域，特征是：依镁铝合金/铝镁合金复合板覆层厚度与基层厚度之比小于0.15的要求，计算焊缝金属的含镁量x：x=[1.7h₂（1‑x₂）]/(2.7h₁+1.7h₂)式中：h₁——基层厚度,h₂——覆层厚度；x₂——覆层含铝量；依镁铝合金/铝镁合金复合板基层厚度、覆层厚度在焊接手册中确定焊接参数：搅拌头转速r，搅拌针尺寸d、h，搅拌头轴肩尺寸D，焊接速度v；在搅拌摩擦焊接设备FSW5U中，输入步骤选定的参数；将待焊工件装入搅拌摩擦焊接设备中；进行焊接操作。优点是镁铝合金/铝镁合金复合板经搅拌摩擦焊后，其焊缝金属为铝镁合金，其焊缝耐蚀性能达到复合板基层防锈铝合金水平。

技术领域

本发明属于金属材料搅拌摩擦焊技术领域，具体涉及一种镁铝合金/铝镁合金复合板搅拌摩擦焊方法。

背景技术

镁铝合金具有密度小、比强度高、比刚度高等优点，被誉为“21世纪绿色工程材料”。然而，由于镁铝合金高度的化学活泼性使镁铝合金结构件的耐腐蚀性能较差，既使室温下也会在空气中发生氧化，在潮湿大气、海水、无机酸及盐类等介质中均会引起腐蚀，该应用受到制约。

铝镁合金是绿色环保的工程轻质材料，因其可以形成致密氧化膜，可有效阻止腐蚀发生，具有优良耐蚀性能，广泛应用于船舶舰艇、海洋工程的油气储罐和水下装备等制造业。

因此，将镁铝合金与耐腐蚀的铝镁合金制成层状金属复合板，将具有更小的密度、更大的比强度和比刚度、良好的耐腐蚀性能等综合性能,同时具有质量更轻、价格低廉等优点。

目前,层状金属复合板焊接主要采用熔化焊接方法，其熔化焊接接头存在易产生气孔、晶粒粗大及其抗腐蚀性差等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种镁铝合金/铝镁合金复合板搅拌摩擦焊方法，可有效地克服现有技术存在的缺点。

本发明是这样实现的，其特征在于操作步骤是：根据焊接件镁铝合金/铝镁合金复合板的覆层厚度h₂与基层厚度h₁之比小于0.15的要求，算出搅拌摩擦焊缝金属的含镁量x，x=[1.7h₂（1-x₂）]/(2.7h₁+1.7h₂)，式中h₁为基层厚度, h₂为覆层厚度，x₂为覆层金属的含铝量；根据镁铝合金/铝镁合金层状金属复合板的基层、覆层的厚度，依据2014年3月史耀武编写，机械工业出版社出版的《新编焊接数据资料手册》确定焊接能量参数，如搅拌头的转速r，搅拌针的尺寸d、h，搅拌头轴肩尺寸D，焊接速度v；在搅拌摩擦焊接设备FSW5U的装置中设置步骤选定的能量参数；将待焊工件装配固定在搅拌摩擦焊接设备中；进行焊接操作。

本发明的优点及积极效果有：针对覆层与基层厚度比小于0.15的镁铝合金/铝镁合金层状金属复合板，采用基于焊缝成分控制的镁铝合金/铝镁合金层状金属复合板搅拌摩擦焊接的方法后，使其焊缝金属为铝镁合金，其焊接接头的耐腐蚀性能达到复合板基层防锈铝合金水平；其接头的抗拉强度提高，接近复合板基层防锈铝合金强度水平。

附图说明

图1为AZ40M/5A05复合板对接示意图

图2 为搅拌头示意图

图中：A——母材甲 B——母材乙

1——覆层 2——基层 3——焊缝

h₁——基层厚度 h₂——覆层厚度