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鎂合金激光焊接的環保問題解決方案

发布时间:2016-05-27 | 来源:星鴻藝激光焊接运营部 | 分享:


   铸造镁合金结构件因在减轻结构重量方面具有良好的减震效果而在航空航天领域得到广泛的应用。镁合金具有较低的熔沸点和较高的蒸汽压,在焊接制造过程极易形成大量的金属蒸汽和粉尘颗粒。减少镁合金焊接材料在制造过程中的挥发和燃烧,已经成为镁合金绿色焊接制造的重要问题。
焊接技術作爲裝備制造領域的共性技術,已經成爲影響鎂合金在航空航天裝備制造領域應用的關鍵技術之一。
    其关键在于提高镁合金焊接材料的沸点,减少镁合金焊接过程的质量损失。由于镁合金具有较少的核外电子及较大的原子半径,镁合金的金属键能相对较弱,因此具有较低的熔沸点。通过在镁合金中添加稀土、Zn、Al 等多种元素,并精确控制元素比例,使镁合金与这些元素分别形成具有团簇特征的密排拓扑结构及高熔沸点的金属间化合物,有效地提高了镁合金焊接材料的沸点(由1100℃提高到1422℃)。焊缝内部未出现气孔、夹杂以及宏观裂纹,镁合金母材的晶粒尺度为40~50μm ;热影响区宽度约为250μm,热影响区晶粒相比于母材未见明显长大;焊缝区的扫描电镜照片显示焊缝的晶粒尺度为5~16μm,晶界处发现了析出的金属间化合物(主要为β-Mg17Al12)。对焊接接头进行了拉伸强度测试,测试结果显示试件在母材和焊缝区域均可发生断裂,表明焊缝的拉伸强度与母材相当。
    T 型结构件的穿透焊接技术已在飞机制造领域得到广泛应用。采用低功率激光诱导电弧复合焊接方法,实现了2mm 镁合金板材的穿透焊接,接头形貌如图6 所示(参数:激光功率300W,电弧电流100A,焊接速度1m/min,送丝速度1875mm/min)。T 型结构件壁板和筋板之间熔合良好,未见明显缺陷。
镁合金激光焊接  
    表1 给出了对接板材及T 型结构件电弧焊及激光诱导电弧复合焊的制造效率及焊接能耗(计算时考虑了激光加工设备及冷却系统的整体能耗)。可以发现,采用激光诱导电弧复合焊方法可以在显著提高焊接制造效率的同时降低单位长度的焊接能耗,对于发展镁合金的绿色焊接制造技术起到了积极的促进作用。

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