1.镁合金的焊前清理
母材和焊丝都要进行清理。
(1)去除表面污物 先用溶剂清理表面的污物、杂质等。
(2)机械清理 机械清理主要是去除表面的氧化膜,采用铝丝或者不锈钢丝刷、刚玉砂布清理,应在专门的工作空间进行,并且有通风装置。
(3)化学清理 化学清理方法见表2-5。
2.坡口加工
表2-6给出了镁合金氩弧焊接头坡口加工的形状尺寸。
3.装配
(1)组装及定位焊 组装时,可以尽量不留间隙。第一个定位焊点距离焊缝端部应当近一点。对于厚度<1.6mm的薄板来说,定位焊点长3mm即可,间距25~50mm;对于厚度>1.6mm的板材来说,定位焊点长6mm,间距100~125mm。
表2-5 化学清理方法
表2-6 镁合金氩弧焊接头坡口加工的形状尺寸
① 建议的最小和最大厚度范围。
② 采用300A交流或直流正接,或125A直流反接。
③ 采用400A直流反接。
④ 单面焊,完全焊透,适用于薄板。
⑤ 完全焊透,适用于厚板。当厚度大于所建议的最大厚度时,采用X形坡口对接接头,以减小变形。
⑥ 不推荐,因为喷射电弧较可行或较经济,或两者兼备。
⑦ 完全焊透,用于厚板。接头两面收缩应力相等,变形最小。
⑧ 无最大值,市售的最大厚度材料都可采用这种接头形式。
⑨ 单道焊或多道焊,完全焊透。用于厚板,以尽量减少焊接量。形成正方角角接头。
⑩ 单面焊,T形接头,厚度范围是按40%接头焊透计算。
⑪ 双面焊,T形接头,建议的厚度范围是根据100%接头焊透计算。
⑫ 双面焊,T形接头,用于需要100%接头焊透的厚板。
⑬ 单面焊或双面焊接头,强度取决于角焊缝尺寸;双面焊接头(当采用搭接长度相当于其中较薄板件厚度的5倍时)可获得最大抗拉强度。
(2)衬垫 对于镁合金薄板,由于其线膨胀系数大,变形也比较大,会发生波浪形变形,因此,必须对焊件施以足够的压力,以防止变形,同时使得焊接接口紧贴背面衬垫,还有利于控制焊透,改善根部成形和散热。有时还可以通过衬垫的小孔通保护气体。衬垫用低碳钢、不锈钢、铝或者铜制造,还要在对应于焊缝中线处加工出凹槽,以形成背面焊缝成形。凹槽的深度取决于母材厚度、焊接方法和坡口间隙。
表2-7给出了美国的适用于镁合金气体保护焊的填充材料。
在表2-7中给出的ERAZ61A和ERAZ92A(ER表示是焊丝,后面的英文字母和数字是材料牌号)填充材料,可以满意地应用于AZ10A、AZ31B、AZ31C、AZ61A、AZ80A、ZE10A和ZK21A中同种材料或者不同材料的焊接。常常用ERAZ61A来焊接含铝的材料。用ERAZ92A来焊接铸造Mg-Al及Mg-Al-Zn合金时,其抗裂纹敏感性较好。但是,焊接EK41A、EZ33A、K1A、QF22A和ZE41A时,应当采用EREZ33A作为填充材料,因为采用EREZ33A作为填充材料的焊接接头的高温力学性能较好。
表2-8给出了两种镁合金焊接时填充材料的选择,这是两种相同和不同镁合金焊接时比较适宜的填充材料的选择。
表2-7 美国的适用于镁合金气体保护焊的填充材料(AWSA5.19—2006)
在焊接变形镁合金与铸造镁合金时,可以根据表2-8来选择填充材料,也可以采用ERAZ101A来代替ERAZ61A或者ERAZ92A。对于大多数材料的焊接来说,可以采用与母材相同的材料作为填充材料。
由于镁合金的线膨胀系数大,为了减少应力和变形,需要进行焊前预热和焊后热处理。表2-9给出了镁合金的焊前预热和焊后热处理工艺。表2-10给出了镁合金焊后去除应力退火工艺参数。
表2-8 两种镁合金焊接时填充材料的选择
① 一般不用于焊接结构。
② 无实验数据。
表2-9 镁合金的焊前预热和焊后热处理工艺
① T4—固溶处理;T6—固溶处理+人工时效;T5—人工时效;F—铸态。
② 大型件和不受拘束件通常无须预热(或只局部预热);薄件和受拘束件有必要预热到表中推荐温度以避免焊缝开裂。当表中所给温度为单值时,预热温度可从273K到给出值之间选择。448~653K仅适用于薄件和受拘束件。
③ 单值温度为最大容许值,必须采用炉中控制以保证温度不超过此值。当温度大于643K时推荐采用SO 2 或CO 2 保护气氛。
④ 时间最长1.5h。
⑤ 可以采用16h/443K代替4h/488K。
⑥ 二次热处理前在333~378K进行水淬。
⑦ 热处理阶段较为理想,可以诱发大量的应力释放。EZ33A由于在618K时发生应力释放,其高温蠕变强度可能有些降低。
⑧ 二次热处理后空冷。
表2-10 镁合金焊后去除应力退火工艺参数
① 要求焊后热处理以避免应力腐蚀开裂。
② 要求焊后热处理以获得最大强度。