一种冷金属过渡焊接工艺的制作方法

本发明涉及一种金属焊接工艺技术领域，特别是一种冷金属过渡焊接工艺。

背景技术：

镁合金在焊接工艺技术领域是一类较为特殊的材料和作业对象，因为镁合金与以铁元素为主的合金材料在理化性质上具有较为显著的差异：首先从微观上来讲，以镁元素为主的镁合金与以铁元素为主的合金材料具有不同的晶格类型，金属镁的晶格类型是密排六方结构，而金属铁的晶格类型是体形立方结构，上述晶格类型上的差异直接导致了以镁元素为主的镁合金与以铁元素为主的合金材料在物理力学性能具有较大的差异。其次，以镁元素为主的镁合金其熔点通常也要显著地低于以铁元素为主的合金材料的熔点，金属镁的熔点在650℃左右，而金属铁的熔点在1500℃左右，因此镁合金的熔点大多低于650℃，而以铁元素为主的合金材料的熔点大多在1000℃以上。

此外，镁合金中的镁元素与以铁元素为主的合金材料中的铁元素之间很难发生物理反应及化学反应，生成金属间化合物或固溶体的反应条件要求较高。基于上述原因，使得常规焊接工艺很难实现镁合金和钢铁的有效焊接。目前的以往镁合金的焊接加工主用采用TIG焊工艺，而TIG焊工艺主要存在电弧稳定性不好、飞溅量较大等缺点，仍有待克服。

冷金属过渡技术是在短路过渡基础上开发的一种新型焊接工艺，普通的短路过渡的过程原理是：焊丝熔化形成熔滴熔滴同熔池短路短路桥爆断，短路时是伴有大的电流、大的热输入量以及飞溅；而冷金属过渡方式则是在熔滴短路时，数字化电源输出电流趋于零，同时焊丝的回抽运动帮助熔滴脱落。因此冷金属过渡焊接工艺相对于常规的TIG焊工艺，能够有效地减少甚至是消除飞溅。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种冷金属过渡焊接工艺，能够实现对镁合金的有效焊接，且相对于TIG焊工艺可以显著地减少飞溅。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种冷金属过渡焊接工艺，包括以下步骤：

S1：对以铁元素为主的合金材料的焊接面进行镀锌处理，镀锌层的厚度为0.01～1.00mm；

S2：对以镁元素为主的合金材料的焊接面进行表面处理，以去除氧化层；

S3：将焊枪移至焊接位置处，且焊枪与焊封的距离为10～20mm，焊枪与焊接母材的夹角角度为30°～60°；

S4：启动氩气保护气，氩气保护气的流速为15～30L/min，选择直径为1.5～1.8mm的焊丝；

S5：接通焊接电源，使焊接电流为50～80A，焊接电压为10～15V，以7～10mm/s的速率进行焊接，同时送丝速率为3.5～5.0m/min。

作为上述技术方案的进一步优选，在步骤S1中，镀锌层的厚度为0.2mm。

作为上述技术方案的进一步优选，在步骤S2中，去除氧化层的方法为首先对以镁元素为主的合金材料的焊接面进行打磨，然后用丙酮擦拭。

作为上述技术方案的进一步优选，在步骤S3中，焊枪与焊封的距离为14mm，焊枪与焊接母材的夹角角度为40°。

作为上述技术方案的进一步优选，在步骤S4中，焊丝由以下质量百分数的元素组成：6.5％～8.0％的铝，0.8％～1.5％的硅，1.0％～1.5％的铁，0.4％～0.6％的铜，0.1％～0.2％的钛，0.05％～0.15％的锌，0.05％～0.10％的锰，余量的镁。

作为上述技术方案的进一步优选，在步骤S4中，氩气保护气的流速为22L/min，选择直径为1.6mm的焊丝。

作为上述技术方案的进一步优选，在步骤S5中，焊接电流为60A，焊接电压为13V，以8mm/s的速率进行焊接，同时送丝速率为4.2m/min。

与现有技术相比较，本发明的有益效果是：

常规TIG焊工艺在进行镁合金的焊接时主要采用1.2mm直径的焊丝，而本发明所提供的一种冷金属过渡焊接工艺，主要使用1.6mm直径的焊丝，与之相应的冷金属过渡程序有效地减小了飞溅量，得到了相对稳定的焊接过程，同时也显著地提高了焊缝质量的稳定性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是采用TIG焊工艺焊接的镁合金焊缝外观照片；

图2是采用具体实施例3所提供的焊接工艺焊接的镁合金焊缝外观照片。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步地说明。

具体实施例1

本实施例所提供的一种冷金属过渡焊接工艺，包括以下步骤：

S1：对以铁元素为主的合金材料的焊接面进行镀锌处理，镀锌层的厚度为0.01mm。

S2：对以镁元素为主的合金材料的焊接面进行表面处理，以去除氧化层；具体地，首先对以镁元素为主的合金材料的焊接面进行打磨，然后用丙酮擦拭。

S3：将焊枪移至焊接位置处，且焊枪与焊封的距离为20mm，焊枪与焊接母材的夹角角度为30°。

S4：启动氩气保护气，氩气保护气的流速为15L/min，选择直径为1.5mm的焊丝；具体地，焊丝由以下质量百分数的元素组成：6.5％～8.0％的铝，0.8％～1.5％的硅，1.0％～1.5％的铁，0.4％～0.6％的铜，0.1％～0.2％的钛，0.05％～0.15％的锌，0.05％～0.10％的锰，余量的镁。

S5：接通焊接电源，使焊接电流为50A，焊接电压为10V，以7mm/s的速率进行焊接，同时送丝速率为3.5m/min。

采用本实施例所提供的焊接工艺，在焊接镁合金的过程中，无明显飞溅，且焊缝平整、严实、美观，焊缝质量的稳定性好。

具体实施例2

本实施例所提供的一种冷金属过渡焊接工艺，包括以下步骤：

S1：对以铁元素为主的合金材料的焊接面进行镀锌处理，镀锌层的厚度为1.00mm。

S2：对以镁元素为主的合金材料的焊接面进行表面处理，以去除氧化层；具体地，首先对以镁元素为主的合金材料的焊接面进行打磨，然后用丙酮擦拭。

S3：将焊枪移至焊接位置处，且焊枪与焊封的距离为10mm，焊枪与焊接母材的夹角角度为60°。

S4：启动氩气保护气，氩气保护气的流速为30L/min，选择直径为1.8mm的焊丝；具体地，焊丝由以下质量百分数的元素组成：6.5％～8.0％的铝，0.8％～1.5％的硅，1.0％～1.5％的铁，0.4％～0.6％的铜，0.1％～0.2％的钛，0.05％～0.15％的锌，0.05％～0.10％的锰，余量的镁。

S5：接通焊接电源，使焊接电流为80A，焊接电压为15V，以10mm/s的速率进行焊接，同时送丝速率为5.0m/min。

采用本实施例所提供的焊接工艺，在焊接镁合金的过程中，无明显飞溅，且焊缝平整、严实、美观，焊缝质量的稳定性好。

具体实施例3

本实施例所提供的一种冷金属过渡焊接工艺，包括以下步骤：

S1：对以铁元素为主的合金材料的焊接面进行镀锌处理，镀锌层的厚度为0.2mm。

S2：对以镁元素为主的合金材料的焊接面进行表面处理，以去除氧化层；具体地，首先对以镁元素为主的合金材料的焊接面进行打磨，然后用丙酮擦拭。

S3：将焊枪移至焊接位置处，且焊枪与焊封的距离为14mm，焊枪与焊接母材的夹角角度为40°。

S4：启动氩气保护气，氩气保护气的流速为22L/min，选择直径为1.6mm的焊丝；具体地，焊丝由以下质量百分数的元素组成：6.5％～8.0％的铝，0.8％～1.5％的硅，1.0％～1.5％的铁，0.4％～0.6％的铜，0.1％～0.2％的钛，0.05％～0.15％的锌，0.05％～0.10％的锰，余量的镁。

S5：接通焊接电源，使焊接电流为60A，焊接电压为13V，以8mm/s的速率进行焊接，同时送丝速率为4.2m/min。

采用本实施例所提供的焊接工艺，在焊接镁合金的过程中，无明显飞溅，且焊缝平整、严实、美观，焊缝质量的稳定性好。

如图1所示，为采用TIG焊工艺焊接的镁合金焊缝外观；如图2所示，为采用具体实施例3所提供的焊接工艺焊接的镁合金焊缝外观。

以上对本发明的较佳实施方式进行了具体地说明，当然，本发明还可以采用与上述实施方式不同的形式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下所作的等同的变换或相应的改动，都应该属于本发明的保护范围内。