[发明专利]一种用于AZ31B镁合金薄板的焊接装置及焊接方法

说明书

本发明提供了一种用于AZ31B镁合金薄板的焊接装置及焊接方法，该技术方案由一竖直向下的MIG焊枪和一倾斜向下的TIG焊枪构成，其中MIG焊枪由一恒压电源供电、构成主路，与TIG焊枪及焊件构成旁路耦合，流经焊丝的总电流由旁路电流和母材输入电流两部分组成，旁路电流可以起到分流作用，从而缓解高速焊接时电熔敷率和母材热输入过大等问题。在此基础上，本发明针对AZ31B镁合金的材质特征对保护嘴、焊丝、待焊接板材、钨极等组件的结构特征进行了限定，显著提升了针对AZ31B镁合金薄板的焊接效果。

技术领域

本发明涉及镁合金焊接技术领域，具体涉及一种用于AZ31B镁合金薄板的焊接装置及焊接方法。

背景技术

镁合金是以镁为基础加入其他元素构成的合金材料，具有密度小、强度高、弹性模量大、散热好、消震性好等技术优势，目前已广泛应用于包括通信、汽车等行业在内的诸多领域。镁合金的可靠连接是实现其广泛应用的一项技术前提，而焊接作为一种金属连接方法，是镁合金连接的优良选择。然而，镁合金的焊接性能比较差，焊接时易发生塌陷或者烧穿，出现咬边、气孔、裂纹等一系列焊接缺陷，难以达到可靠连接的目的。

非熔化极DE-GMAW是近年来发展出的一种高速焊接方法。非熔化极DE-GMAW本质上是常规MIG的改良，具备常规MIG焊接质量好，生产率高和适用范围广等一系列优点，而且能够实现在减少母材热输入的同时达到高速焊接。迄今为止，关于镁合金MIG焊的实践研究相对较少，尤其是镁合金非熔化极DE-GMAW的探索还没出现。而在此类焊接方法中，不同金属材料的自身特征对焊接工艺参数的确定具有直接影响，因此，其他金属材料的MIG焊接工艺或非熔化极DE-GMAW焊接工艺无法直接转用于镁合金材料，相互之间也不具有直接的借鉴意义。

在这种情况下，有必要围绕AZ31B镁合金的材料特征来研究与之相匹配的非熔化极DE-GMAW焊接方法，以期实现AZ31B镁合金的高速高效焊接。具体来看，镁化学性质很活泼、易氧化且导热性良好，因此，保护效果强、热量集中的方法可能得到质量高的焊接接头。镁合金在焊接过程中主要涉及热裂纹、晶粒粗大、氧化、氮化与蒸发、气孔、烧穿、热应力、飞溅、焊缝下塌等技术问题。

发明内容

本发明旨在针对现有技术的技术缺陷，提供一种用于AZ31B镁合金薄板的焊接装置及焊接方法，以解决现有技术中常规焊接方法用于AZ31B镁合金薄板连接时，焊缝位置易发生塌陷、烧穿、咬边、气孔、裂纹等缺陷的技术问题。

本发明要解决的另一技术问题是现有技术中常规焊接方法难以实现AZ31B镁合金薄板的可靠连接。

本发明要解决的再一技术问题是现有技术中缺乏一种适用于AZ31B镁合金薄板的非熔化极DE-GMAW焊接方法。

为实现以上技术目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于AZ31B镁合金薄板的焊接装置，包括一竖直向下的MIG焊枪，一与所述MIG焊枪呈43°夹角的TIG焊枪，所述MIG焊枪的下端为保护嘴，所述保护嘴下端连接有焊丝，待焊接的AZ31B镁合金薄板位于所述MIG焊枪的下方，所述保护嘴到待焊接的AZ31B镁合金薄板的竖直距离为16～22mm，所述焊丝下端到待焊接的AZ31B镁合金薄板的竖直距离为3～6mm，所述TIG焊枪的下端为钨极，所述钨极下端到待焊接的AZ31B镁合金薄板的竖直距离为3～6mm，所述钨极下端到焊丝下端的距离为1～4mm；所述MIG焊枪由一恒压电源供电，在该供电电路上、MIG焊枪的两端并联有一旁路，所述旁路上串联有所述MIG焊枪和一恒流电源，所述旁路的电流为125～170A，所述恒压电源的电压为20～24V；MIG焊枪与TIG焊枪固定连接在一小车上，所述小车位于一导轨上，所述小车由一步进电机驱动，所述小车以2.8～3m/min的速度沿所述导轨匀速移动。

作为优选，待焊接的AZ31B镁合金薄板的焊缝与所述MIG焊枪所在直线、所述TIG焊枪所在直线，三者位于同一平面上。