一种用于镁铝异种金属电弧增材的装置及方法与流程

本发明涉及电弧增材，具体涉及一种用于镁铝异种金属电弧增材的装置及方法。

背景技术：

1、镁合金和铝合金等轻质材料能够减少能源的消耗，在航空航天，交通运输等领域得到了广泛应用。镁合金是现在世界上最轻的金属工程结构材料，比强度、比刚度高，电磁屏蔽性能好，阻尼减振效果好。铝合金同样作为一种较轻的金属材料，也具有密度小，比强度、比刚度高等优点，同时铝合金的蠕变抗力好，导热导电性能优异，抗腐蚀能力强。将镁合金和铝合金连接起来，能够同时发挥出其各自的优点，从而应用到一些有特殊要求的场合当中。

2、电弧增材作为一种自由度较高，沉积效率更高的增材制造技术，可用于镁铝合金的增材制造。镁铝异种金属焊接存在以下难点：

3、(1)镁铝两种合金由于其物理和化学性能上存在许多差异，所以在镁铝异种金属焊接时中间会存在许多缺陷，导致焊接接头处的力学性能较差，难以满足现有的应用需求；

4、(2)镁铝两种金属液态时的溶解度小，由于两者晶格类型不同，镁是密排六方结构，铝是面心立方结构，所以不易结合；

5、(3)镁和铝的化学性质都较为活泼，容易与氧气发生反应，形成氧化镁和氧化铝，影响金属连接，同时镁铝异种金属焊接时焊缝区会形成mg2al3和mg17al12等金属间化合物，降低焊接接头强度；

6、(4)两种金属的线膨胀系数都较大，会产生焊接残余应力，导致焊接变形和开裂等缺陷，较高的热导率也会导致焊接过程中保护气体难以及时逃逸，在焊接接头中形成气孔；

7、这些因素都给镁铝异种金属焊接带来了很多阻力，焊接接头处的缺陷成为目前需要解决的主要问题。

技术实现思路

1、为有效连接镁铝两种金属，本发明提供一种用于镁铝异种金属电弧增材的装置及方法。本发明通过在镁铝之间通过电弧增材的方法增加一层锌夹层作为中间层，避免镁铝两种金属熔合形成mg2al3和mg17al12等金属间化合物，从而有效连接镁铝两种金属，提高焊接接头的力学性能。

2、本发明采用如下技术方案：一种用于镁铝异种金属电弧增材的装置，包括相互配合使用的tig焊枪和mig焊枪，mig焊枪端部具有三个送丝机构，三个所述送丝机构中的焊丝依次排列在tig焊枪和mig焊枪之间。

3、其进一步是：所述tig焊枪上滑动安装有第一滑套；所述第一滑套固定连接有弧形导轨；所述弧形导轨上滑动安装有第二滑套；所述mig焊枪转动安装在第二滑套上。

4、所述第一滑套上安装有用于将第一滑套定位在tig焊枪上的第一定位螺钉；所述第二滑套上安装有用于将第二滑套定位在弧形导轨上的第二定位螺钉，第二滑套上还安装有用于将mig焊枪定位在第二滑套上的第三定位螺钉。

5、三个所述送丝机构中的焊丝呈正三角形分布；靠近tig焊枪的焊丝和靠近mig焊枪的焊丝接入焊接电源，中间的焊丝不接入焊接电源；所述mig焊枪采用直流反接，tig焊枪采用直流正接。

6、三个所述送丝机构中的焊丝分别为铝合金焊丝、镁合金焊丝和锌合金焊丝；

7、在焊接时，铝基板和镁基板的焊接端面对接，铝合金焊丝位于铝基板上，镁合金焊丝位于镁基板上，锌合金焊丝处于铝合金焊丝、镁合金焊丝之间且位于镁基板上。

8、一种用于镁铝异种金属电弧增材的方法，包括如下步骤：

9、步骤s1将镁合金焊丝、铝合金焊丝、锌合金焊丝分别对应安装至三个送丝机构；

10、步骤s2对铝基板和镁基板预处理，将铝基板和镁基板焊接端对其拼接在一起；

11、步骤s3调节tig焊枪和mig焊枪位置，使得焊接完毕后的铝合金焊道位于铝基板上，镁合金焊道位于镁基板上，锌合金焊道位于铝合金焊道、镁合金焊道之间且位于镁基板上；

12、步骤s4控制tig焊枪和mig焊枪沿焊缝运动完成增材镁锌铝作业。

13、其进一步是：所述步骤s2中，对铝基板和镁基板预处理包括：使用化学试剂去除铝基板和镁基板上的氧化膜，将铝基板和镁基板拼接在一起，然后用丙酮清洗铝基板和镁基板表面。

14、本发明的有益效果在于：

15、(1)装置结构简单，便于操作，使用该装置和方法能够一次性完成镁铝异种金属接头的焊接，焊接效率高；

16、(2)通过在镁和铝之间增材一层锌中间层的方法，能够避免镁铝两种金属直接接触，从而避免了镁铝间金属间化合物的产生，焊接接头的性能明显提高；

17、(3)锌与镁和铝的熔点相差较大，采用复合焊接可以改善接头处热输入环境，同时抑制驼峰焊道形成，提高成形质量；

18、(4)mig焊枪直流反接可以去除焊缝周围阴极斑点，去除表面氧化物带来的影响。

技术特征：

1.一种用于镁铝异种金属电弧增材的装置，其特征在于：包括相互配合使用的tig焊枪(1)和mig焊枪(2)，mig焊枪(2)端部具有三个送丝机构(3)，三个所述送丝机构(3)中的焊丝依次排列在tig焊枪(1)和mig焊枪(2)之间。

2.根据权利要求1所述的一种用于镁铝异种金属电弧增材的装置，其特征在于：所述tig焊枪(1)上滑动安装有第一滑套(4)；所述第一滑套(4)固定连接有弧形导轨(5)；所述弧形导轨(5)上滑动安装有第二滑套(6)；所述mig焊枪(2)转动安装在第二滑套(6)上。

3.根据权利要求2所述的一种用于镁铝异种金属电弧增材的装置，其特征在于：所述第一滑套(4)上安装有用于将第一滑套(4)定位在tig焊枪(1)上的第一定位螺钉(7)；所述第二滑套(6)上安装有用于将第二滑套(6)定位在弧形导轨(5)上的第二定位螺钉(8)，第二滑套(6)上还安装有用于将mig焊枪(2)定位在第二滑套(6)上的第三定位螺钉(9)。

4.根据权利要求1所述的一种用于镁铝异种金属电弧增材的装置，其特征在于：三个所述送丝机构(3)中的焊丝呈正三角形分布；靠近tig焊枪(1)的焊丝和靠近mig焊枪(2)的焊丝接入焊接电源，中间的焊丝不接入焊接电源；所述mig焊枪(2)采用直流反接，tig焊枪(1)采用直流正接。

5.根据权利要求4所述的一种用于镁铝异种金属电弧增材的装置，其特征在于：三个所述送丝机构(3)中的焊丝分别为铝合金焊丝、镁合金焊丝和锌合金焊丝；

6.一种用于镁铝异种金属电弧增材的方法，采用权利要求1至5中任一所述的一种用于镁铝异种金属电弧增材的装置，其特征在于，包括如下步骤：

7.根据权利要求6所述一种用于镁铝异种金属电弧增材的方法，其特征在于：所述步骤s2中，对铝基板(10)和镁基板(11)预处理包括：使用化学试剂去除铝基板(10)和镁基板(11)上的氧化膜，将铝基板(10)和镁基板(11)拼接在一起，然后用丙酮清洗铝基板(10)和镁基板(11)表面。

技术总结
本发明公开了一种用于镁铝异种金属电弧增材的装置及方法，属于电弧增材领域。包括相互配合的TIG焊枪和MIG焊枪，MIG焊枪端部具有三个送丝机构，三个送丝机构中的焊丝依次排列在TIG焊枪和MIG焊枪之间。使用时，靠近TIG焊枪和MIG焊枪的焊丝接入焊接电源，中间的焊丝不接入焊接电源；MIG焊枪采用直流反接，TIG焊枪采用直流正接。调节TIG焊枪和MIG焊枪位置，使铝合金焊道位于铝基板上，镁合金焊道位于镁基板上，锌合金焊道位于铝合金焊道、镁合金焊道之间且位于镁基板上。本发明能够一次性完成镁铝异种金属接头的焊接，焊接效率高；能避免镁铝间金属间化合物的产生，同时抑制驼峰焊道形成，提高成形质量。

技术研发人员：杨东青,彭勇,周威,董祚继,韦浩福,陈厚达
受保护的技术使用者：广东艾迪特智能科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15