专利名称：一种压铸镁合金低气孔率熔化焊接方法
技术领域：
本发明涉及一种焊接方法，特别是关于一种压铸镁合金低气孔率熔化焊接方法。
背景技术：
镁合金在航空航天、汽车等对结构重量要求苛刻的高技术领域得到了越来越广泛 的应用，而压铸镁合金占镁合金应用量的80%以上。但是压铸这一制造工艺决定了压铸镁 合金母材内部含有大量的气体，在进行熔化焊接时气孔问题非常严重，目前尚无低气孔率 熔化焊接的先例，摩擦焊接等非熔化焊接方法虽然可以得到较低气孔率的焊缝，但这些方 法的工艺柔性和焊接效率有限，这严重限制了压铸镁合金作为焊接结构件的应用。因此，压 铸镁合金的熔化焊接气孔问题是制约其应用的瓶颈和亟待解决的关键问题。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种可以解决压铸镁合金熔化焊接时严重的 气孔问题，并可以获得表面成形优良、气孔率低且熔透的优质焊缝的压铸镁合金低气孔率 熔化焊接方法。为实现上述发明目的，本发明采取以下技术方案一种压铸镁合金低气孔率熔化 焊接方法，其特征在于采用激光热源对压铸镁合金进行焊接，选择激光功率密度范围为 1. 8X106ff/cm2 3. 7X 106W/cm2，选择热输入范围为 17 34J/mm。所述激光功率密度采用1. 8X 106W/cm2时，所述热输入范围为23 34J/mm。所述激光功率密度采用2. OX 106W/cm2时，所述热输入范围为23 30J/mm。所述激光功率密度采用3. 1 X 106ff/cm2时，所述热输入范围为17 20J/mm。所述激光功率密度采用3. 7X106ff/cm2时，所述热输入范围为17 18J/mm。本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点1、由于本发明是根据压铸镁合 金母材内部所含气源的特征，在大量实验的基础上提出的焊接方法，因此本发明可以通过 选择不同的功率密度及相应的热输入范围，实现成形优良，气孔率<5%，且熔透的焊缝，焊 接质量评级可达到国家标准II级以上，接头抗拉强度可达到母材的85%以上，延伸率可达 到母材的91 %以上。2、由于本发明的功率密度及热输入的选择依据是通过对这两者的合理 控制而实现对焊接热过程的控制，使熔池凝固时间尽可能的缩短、熔池温度尽可能高、以及 熔池存在时间尽可能长，因此最终实现了对气孔的抑制。采用本发明方法解决了压铸镁合 金熔化焊接严重的气孔问题，而且操作简便，生产效率高，在压铸镁合金焊接的实际应用中 具有重要的意义。
图1是不同激光功率密度和热输入下的焊缝气孔率
具体实施例方式实施例1 采用激光焊接，使用的光纤激光器的聚焦光斑直径为0.25mm，母材为 2. 54mm厚度的AM50压铸镁合金板材。激光功率900W，焊接速度在1. 5m/min 2. 6m/min 之间，对应的激光功率密度为1.8\1061八1112，热输入在21 361/111111范围内。对在上述条件下进行激光焊接后的焊缝按照国家标准GB3323_82(钢焊缝射线照 相及底片等级分类法)和GB/T12469-90 (焊接质量保证钢熔化焊接头的要求和缺陷分级) 进行X射线探伤及质量评定，并在焊缝稳定段截取三个横截面，对焊缝气孔率进行计算及 求平均值。如图1所示，实验结果表明焊接速度在1. 6m/min 2. 4m/min之间时，即热输入 在23 34J/mm范围内时，得到的焊缝表面成形良好，气孔率低，大约在1.7% 4. 4%之 间，且焊缝均熔透，焊缝质量等级达到II级以上。热输入不在此范围内时，焊缝气孔率高于 5 %，且成形恶化，焊缝质量等级相应下降。实施例2 采用激光焊接，使用的光纤激光器的聚焦光斑直径为0. 25mm，母材为 2. 54mm厚度的AM50压铸镁合金板材。激光功率1000W，焊接速度在1. 5m/min 5. Om/min 之间，对应的激光功率密度为2.0X106W/cm2，热输入在12 40J/mm范围内。焊缝质量评 级及气孔率计算方式同实施例1。如图1所示，实验结果表明焊接速度在2. Om/min 2. 6m/min之间时，即热输入 在23 30J/mm范围内时，得到的焊缝表面成形良好，气孔率低，大约在1. 7% 4. 1 %之 间，且焊缝均熔透，焊缝质量等级达到II级以上。热输入不在此范围内时，焊缝气孔率高于 5%，且成形恶化，焊缝质量等级相应下降。其中热输入为23J/mm时对应的接头强度可达到 母材的85%，延伸率可达到母材的91%。实施例3 采用激光焊接，使用的光纤激光器聚焦光斑直径为0. 25mm,母材为 2. 54mm厚度的AM50压铸镁合金板材。激光功率1500W，焊接速度在3. Om/min 8. Om/min 之间，对应的激光功率密度为3. lX106W/cm2，热输入在11 30J/mm范围内。焊缝质量评 级及气孔率计算方式同实施例1。如图1所示，实验结果表明焊接速度在4. 6m/min 5. 2m/min之间时，即热输入在 17 20J/mm范围内时，得到的焊缝表面成形良好，气孔率低，大约在0. 2 % 5. O %之间，且焊 缝均熔透，焊缝质量等级达到II级以上。热输入不在此范围内时，焊缝气孔率高于5%，且成 形恶化，焊缝质量等级相应下降。其中热输入为18J/mm时对应的接头在拉伸时断在母材中。实施例4 采用激光焊接，使用的光纤激光器聚焦光斑直径为0. 25mm,母材为 2. 54mm厚度的AM50压铸镁合金板材。激光功率1800W，焊接速度在3. Om/min 9. Om/min 之间，对应的激光功率密度为3. 7X106W/cm2，热输入在12 36J/mm范围内。焊缝质量评 级及气孔率计算方式同实施例1。如图1所示，实验结果表明焊接速度在6. Om/min 6. 2m/min之间时，即热输 入在17 18J/mm范围内时，得到的焊缝表面成形良好，气孔率低，大约在4. 3 5.0%之 间，且焊缝均熔透，焊缝质量等级达到II级以上。热输入不在此范围内时，焊缝气孔率高于 5 %，且成形恶化，焊缝质量等级相应下降。由上述各实施例可知，本发明在采用不同的激光功率条件下，可以在本发明提供 的热输入范围内选择适当的数值，进而到达最佳的气孔率和焊缝质量，实现本发明目的。
权利要求
1.一种压铸镁合金低气孔率熔化焊接方法，其特征在于采用激光热源对压铸镁合金 进行焊接，选择激光功率密度范围为1.8X106W/cm2 3.7X106W/cm2，选择热输入范围为 17 34J/mm。
2.如权利要求1所述的一种压铸镁合金低气孔率熔化焊接方法，其特征在于所述激 光功率密度采用1. 8X 106W/cm2时，所述热输入范围为23 34J/mm。
3.如权利要求1所述的一种压铸镁合金低气孔率熔化焊接方法，其特征在于所述激 光功率密度采用2. OX 106W/cm2时，所述热输入范围为23 30J/mm。
4.如权利要求1所述的一种压铸镁合金低气孔率熔化焊接方法，其特征在于所述激 光功率密度采用3. 1 X 106ff/cm2时，所述热输入范围为17 20J/mm。
5.如权利要求1所述的一种压铸镁合金低气孔率熔化焊接方法，其特征在于所述激 光功率密度采用3. 7X106ff/cm2时，所述热输入范围为17 18J/mm。
全文摘要
本发明属于材料工程技术领域，涉及一种压铸镁合金低气孔率的熔化焊接技术，用于解决压铸镁合金熔化焊接时严重的气孔问题。本发明的特征在于采用高的功率密度激光在合适的热输入范围内进行焊接，通过对激光功率密度及热输入的合理控制来实现压铸镁合金的低气孔率熔化焊接。采用这种工艺可得到X射线探伤达II级标准的表面成形良好、气孔率低(≤5％)且熔透的焊缝，接头强度与母材相当，且无需添加任何焊接材料，操作简便，生产效率高。
文档编号B23K26/20GK102079014SQ20101060342
公开日2011年6月1日 申请日期2010年12月23日 优先权日2010年12月23日
发明者任家烈, 单际国, 张婧 申请人:清华大学