一种高强韧镁合金通用焊丝及其制备方法与流程

文档序号:12895887阅读:187来源:国知局

本发明属于焊接技术领域,具体涉及为一种高强韧镁合金通用焊丝及其制备方法。



背景技术:

镁合金焊丝,用于解决各种变形镁合金及铸造镁合金在维修中的运用,多用于厨具,汽车配件,自行车,航空航天等领域。目前镁合金焊接容易出现的问题:1、粗晶:镁的熔点仅为651℃,导热快,焊接时要用大功率热源,所以焊缝及热影响区金属容易产生过热和晶粒长大;2、氧化和蒸发:镁的氧化性极强,在焊接高温下,容易产生氧化镁,氧化镁熔点高达2500℃,且密度大(3.2g/cm3)在溶池中易形成细小片状的固态夹渣,在高温下,镁还容易和空气中的氮化合成镁的氮化物,使接头性能变坏;3、热应力:镁及镁合金线膨胀系数约为钢的两倍(铝的1.2倍),所以焊接时产生较大的热应力,增加产生裂纹的倾向;4、气孔:氢在镁的溶解度随着温度的降低而急剧减少,因此焊缝中容易产生气孔。通过对焊丝的组织分析表明,镁合金焊丝的组织在热挤压的过程中发生了动态再结晶,焊缝组织均为细小的等轴晶,并且随着焊丝直径的减少晶粒尺寸不断变小,同时细晶粒的镁合金焊丝具有良好的抗拉伸强度和较大的延伸率,并且焊丝的晶粒尺寸越小,其拉伸强度和延伸率越高,但当焊直径小到一定程度之后由于有效承载面积降低,焊丝的拉伸强度会下降。

2016年11月32日,中国专利公布了申请号为201611020485.5的一种适用于激光填丝焊接的镁合金焊丝及其制备方法,该焊丝的化学成分以重量百分比计算为:al:5.5~6.5;zn:0.55~0.65;si<0.20;fe<0.15;cu<0.1;ni<0.1;zr<0.1。该专利al的含量高于az31b中al的含量,在焊接过程中mg的挥发会进一步提高al的含量,造成焊接部位的金属强度不够,同时本专利焊丝只能焊接一种牌号的镁合金,无法实现通焊。



技术实现要素:

本发明要解决的技术问题是:克服现有技术的不足,提供一种高强韧镁合金通用焊丝,本发明中含有适量be以及sr,改变了焊丝的晶粒结构,使得晶粒更加细化同时提升焊接部位镁合金的强度以及韧性,同时可以适用多种型号的镁合金焊接工作。

本使用发明解决其存在的问题所采用的技术方案是:

一种高强韧镁合金通用焊丝,焊丝中的化学成分以重量百分比计算为:al:1.4~2.7;zn:0.53~0.72;si<0.1;fe<0.05;ca<0.1;cu<0.1;be:0.04~0.1;mn<0.2;sr:0.05~0.35;其余为镁和不可避免的杂质元素。

优选的,所述的sr元素的含量为0.15~0.20%。

优选的,所述的be元素的含量为0.06~0.08%。

根据权利1所述的一种高强韧镁合金通用焊丝的制备方法,包括以下步骤:

步骤一,熔炼并浇铸成棒材:

将坩埚温度设定在120℃对坩埚进行预热,根据各个金属元素的含量进行配比,配比后的原材料放在坩埚口周围进行干燥除湿,坩埚到达120℃后静置5~10min,将原材料添加到坩埚中,再次将坩埚加热到430~460℃,当坩埚内部温度达到时,静置10min,向坩埚内部通入由氮气、二氧化碳组成的混合气体,这些气体可以置换出坩埚内溶液中的氧气,并对溶液进行搅拌,之后将坩埚加热到650~680℃,恒温静置3h后,采用半连续铸造的方法浇铸成直径为92cm棒材。

步骤二,挤压成焊丝:

将上一步骤浇铸好的棒材锯成一根根40cm长的圆柱型坯料,并车除表面的氧化皮。将坯料放在坯料加热炉内部,将模具连通模具套一起放在模具预热炉内部,将挤压筒预热设定为380-430℃,坯料加热炉设定温度为380-420℃,模具预热炉设定温度为450-500℃,达到设定温度后静置1.5~2h。打开循环水水阀,检测并确保模具温度在360-450℃范围内,坯料表面温度在320-380℃范围内,挤压筒温度在360-400℃范围内,将模具以及模具套安装在挤压机内,将加热后的坯料从加热炉中取出放入供锭器中,依次开启供锭、挤压、快退、挤退开关,进行挤压。

与现有技术相比,本发明所具有的有益效果:

(1)添加新的金属元素,改变各元素的配比,使得本发明可以焊接各个牌号的镁合金产品。

(2)同时增加了镁合金焊丝的强度以及韧性,可以提高焊接后金属结构件的机械性能。

具体实施方式

下面结合最佳实施例对本发明进一步详细的说明。

一种高强韧镁合金通用焊丝,焊丝中的化学成分以重量百分比计算为:al:1.4~2.7;zn:0.53~0.72;si<0.1;fe<0.05;ca<0.1;cu<0.1;be:0.04~0.1;mn<0.2;sr:0.05~0.35;其余为镁和不可避免的杂质元素。所述的sr元素的含量为0.15~0.20%。所述的be元素的含量为0.06~0.08%。适量的sr元素可以使得镁合金的晶粒细化率达到50%以上,进而改善镁合金的机械性能,在提高镁合金强度的同时提高其韧性。

一种高强韧镁合金通用焊丝的制备方法,包括以下步骤:

步骤一,熔炼并浇铸成棒材:

将坩埚温度设定在120℃对坩埚进行预热,根据各个金属元素的含量进行配比,配比后的原材料放在坩埚口周围进行干燥除湿,坩埚到达120℃后静置5~10min,将原材料添加到坩埚中,再次将坩埚加热到430~460℃,当坩埚内部温度达到时,静置10min,向坩埚内部通入由氮气、二氧化碳组成的混合气体,这些气体可以置换出坩埚内溶液中的氧气,并对溶液进行搅拌,之后将坩埚加热到650~680℃,恒温静置3h后,采用半连续铸造的方法浇铸成直径为92cm棒材。

步骤二,挤压成焊丝:

将上一步骤浇铸好的棒材锯成一根根40cm长的圆柱型坯料,并车除表面的氧化皮。将坯料放在坯料加热炉内部,将模具连通模具套一起放在模具预热炉内部,将挤压筒预热设定为380-430℃,坯料加热炉设定温度为380-420℃,模具预热炉设定温度为450-500℃,达到设定温度后静置1.5~2h。打开循环水水阀,检测并确保模具温度在360-450℃范围内,坯料表面温度在320-380℃范围内,挤压筒温度在360-400℃范围内,将模具以及模具套安装在挤压机内,将加热后的坯料从加热炉中取出放入供锭器中,依次开启供锭、挤压、快退、挤退开关,进行挤压。

上面结合最佳实施例对本发明的实施方式作了详细说明,但是本发明并不限于上述实施方式,在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。



技术特征:

技术总结
本发明涉及一种高强韧镁合金通用焊丝及其制备方法,焊丝中的化学成分以重量百分比计算为:Al:1.4~2.7;Zn:0.53~0.72;Si<0.1;Fe<0.05;Ca<0.1;Cu<0.1;Be:0.04~0.1;Mn<0.2;Sr:0.05~0.35;其余为镁和不可避免的杂质元素。本发明中含有适量Be以及Sr,改变了焊丝的晶粒结构,使得晶粒更加细化同时提升焊接部位镁合金的强度以及韧性,同时可以适用多种型号的镁合金焊接工作。

技术研发人员:王鸿远;张志新;程明山
受保护的技术使用者:河南明镁镁业科技有限公司
技术研发日:2017.08.17
技术公布日:2017.11.10
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