CN102601527A - 一种镁基复合材料焊接方法 - Google Patents

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董晓明
王爱琴
李洛利
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Abstract

一种镁基复合材料焊接方法，涉及金属复合材料的焊接方法，先是对焊接试样进行焊前处理，包括打磨、清洗、装夹，烘干几个过程，采用激光焊焊接过程中，选用了合适的焊接工艺参数，如光斑直径1.5mm，脉宽0.5ms，激光脉冲频率60Hz，焊接功率340~360W，激光扫描速度300~400mm/min。最终取得了较好的焊接结果，焊缝连续、完全熔透、呈鱼鳞状、接头变形小，接头强度最高可达80.6Mpa，焊缝显微硬度在180~200HV。

Description

一种镁基复合材料焊接方法
技术领域
本发明涉及金属复合材料的焊接方法，具体是一种镁基复合材料焊接方法。
背景技术
镁基复合材料(MMCs)具有高的比强度和弹性模量、良好的耐磨性、接近于零的热膨胀系数和良好的尺寸稳定性，可以用于高性能汽车零部件的制造，满足汽车减重节能的要求，同时在航空航天领域，已成功地用于制作人造卫星支架、L频带平面天线、空间望远镜、人造卫星抛物面天线等，是21世纪重点发展的新材料。然而，镁基复合材料构件制造中必须面临到焊接的问题，这是现代制造业所面临的全新课题。
镁是活性最大的金属，其熔点(651℃)和沸点(1107℃)低，在热加工过程中，容易出现氧化、吸气，挥发、燃烧（在空气中加热到550℃就会突然燃烧），因此，镁合金及其复合材料的焊接成型是非常棘手的问题。目前，镁合金的焊接方法有钨极电弧惰性气体保护焊（TIG）、金属极电弧惰性气体保护焊（MIG）、等离子弧焊、电子束焊和摩擦焊等。TIG和MIG是镁合金目前最主要的两种焊接方法，但存在焊接速度低、热影响区大、熔区宽、收缩率高、组织和性能离散度大、合金元素汽化损失严重、焊缝应力和变形大等诸多问题，同时镁基复合材料构件密度低，熔点低，热导率和电导率大，热膨胀系数大，化学活泼性很强，易氧化，且氧化物的熔点很高，这两种方法都难以获得与母材性能相匹配的焊接接头，特别是由于镁基复合材料中加入了增强体，更加恶化了其焊接性。
发明内容
为了解决目前镁基复合材料存在的上述焊接问题，本发明提供一种镁基复合材料激光焊的焊接方法，并优化焊接工艺参数，最终达到了良好的焊接结果。
本发明的技术方案为：一种镁基复合材料焊接方法，首先用线切割的方法将镁基复合材料切割成20mm×60mm大小，厚1.5mm的片状板材试样，并对切割后的试样进行焊前处理，焊前处理包括以下步骤：
a.打磨
在焊接前先用粗砂纸打磨试样表面及焊接接缝除去材料上的氧化皮，使其光滑平整；
b.清洗
用丙酮清洗打磨后的试样，除去油渍和打磨下的氧化皮，洗净后，放通风处晾干；
c.装夹
待试样晾干后，装夹试样，装夹过程中避免用手接触焊接区域，特别是焊接接缝处，以免对焊接产生不良影响；
d.烘干
试样装夹完后需要烘干，把整个夹具放入100℃（温度过高会使复合材料氧化）的烘箱内烘烤5分钟取出，自然冷却。
在装夹试样过程中，在夹具的夹板和试样之间垫一层0.2mm厚的薄铁片，并超出夹板内侧一部分，对齐两个试样的焊接接缝后，固定夹板，用薄刮刀（宽度略小于两夹板之间的距离而大于薄铁片之间的距离）蘸取铝粉浆料涂抹在两个试样的焊接接缝处，并用薄刮刀刮磨平整，铝粉浆料的厚度与薄铁片的厚度相等。所用铝粉浆料由质量浓度为4%的聚乙烯醇水溶液和200目的铝粉混合调匀而成，铝粉的加入量使浆料的粘稠程度为刚好能形成液滴，这样在接下来的激光焊接过程中，铝粉浆料可以补充焊接过程中熔池氧化烧损的部分，有利于熔池的形成。
所用夹具为自制夹具，其由一块基板和两块夹板组成，基板水平设置，两块夹板平行设在基板上，夹板和基板之间通过螺钉连接，两块夹板相对的侧面的下部分别设有一个凸台，夹板的厚度为2mm，凸台的厚度为0.5mm，基板的上表面上还设有V形凹槽。
激光焊焊接工艺：采用热传导式焊接方法，焊接接头为对接型，光斑直径1.5mm，脉宽0.5ms，激光脉冲频率60Hz，焊接功率340~360W，激光扫描速度300~400mm/min，保护气为氩气，氩气流动渠道有两个，一个与激光束同轴保护聚焦镜头，流速为1.2L/min，另一条保护气体通过整齐排列的直径为0.3mm的小洞保护激光焊熔池，流速为1.75L/min。
有益效果：采用本发明的焊接方法对镁基复合材料进行焊接，可以形成较好的焊缝，焊缝连续、完全熔透、呈鱼鳞状、接头变形小，接头强度最高可达80.6Mpa，焊缝显微硬度在180~200HV；而且本发明和传统的焊接方法相比，具有输入热量低、热影响区小、熔宽窄、应力和形变小、焊接速度高等显著优点。
附图说明
图1为本发明中用到的夹具的主视图。
图2为本发明中用到的夹具的俯视图。
图3为本发明中在两个试样的焊接接缝处涂抹铝粉浆料的示意图。
图中标记为：1、基板，2、夹板，3、螺钉，4、凸台，5、V形凹槽，6、试样，7、薄铁片，8、薄刮刀，9、铝粉浆料。
具体实施方式
首先用线切割的方法将镁基复合材料切割成20mm×60mm大小，厚1.5mm的片状板材试样，然后用粗砂纸打磨试样表面及焊接接缝以除去表面的氧化皮，使其光滑平整；再用丙酮清洗打磨后的试样，除去油渍和打磨下的氧化皮，洗净后，放通风处晾干；待试样晾干后，进行装夹试样，装夹过程中，在在夹具的夹板2和试样6之间垫一层0.2mm厚的薄铁片7，并超出夹板2内侧一部分，对齐两个试样6的焊接接缝后，固定夹板2，用薄刮刀8蘸取少量铝粉浆料9涂抹在两个试样6的焊接接缝处，并用薄刮刀8刮磨平整，铝粉浆料9的厚度与薄铁片7的厚度相等，所用的铝粉浆料由质量浓度为4%的聚乙烯醇水溶液和200目的铝粉混合调匀而成，铝粉的加入量使浆料的粘稠程度为刚好能形成液滴；试样装夹完后，把整个夹具放入100℃的烘箱内烘烤5分钟取出，自然冷却；然后调节激光焊机的参数设置对试样进行激光焊接，其中焊接过程中采用热传导式焊接方法，试样焊接接头为对接型，光斑直径1.5mm，脉宽0.5ms，激光脉冲频率60Hz，焊接功率340~360W，激光扫描速度300~400mm/min，保护气为氩气，氩气流动渠道有两个，一个与激光束同轴保护聚焦镜头，流速为1.2L/min，另一条保护气体通过整齐排列的直径为0.3mm的小洞保护激光焊熔池，流速为1.75L/min。
焊接完后，得到了成形较好的焊缝，焊缝连续、完全熔透、呈鱼鳞状、接头变形小，接头强度为70.2~80.6Mpa，焊缝显微硬度为180~200HV。

Claims (2)

1.一种镁基复合材料焊接方法，其特征在于：过程如下：
（1）、首先用线切割的方法将镁基复合材料切割成20mm×60mm大小，厚1.5mm的片状板材试样，然后用粗砂纸打磨试样表面及焊接接头除去表面的氧化皮，使其光滑平整；
（2）、用丙酮清洗打磨后的试样，除去油渍和打磨下的氧化皮，洗净后，放通风处晾干；
（3）、待试样晾干后，将两个试样装夹在夹具上，在夹具的夹板和试样之间垫一层0.2mm厚的薄铁片，对齐两个试样的焊接接缝后，固定夹板，然后用薄刮刀蘸取铝粉浆料涂抹在试样焊接接缝处，并刮磨平整，铝粉浆料的厚度与薄铁片的厚度相等；
所述的铝粉浆料由质量浓度为4%的聚乙烯醇水溶液和200目的铝粉混合调匀而成，铝粉的加入量使浆料的粘稠程度为刚好能形成液滴；
（4）、试样装夹完后，把其放入100℃的烘箱内烘烤5分钟后，取出自然冷却；
（5）、调节激光焊机的参数设置对试样进行激光焊接，其中采用热传导式焊接方法，试样焊接接头为对接型，光斑直径1.5mm，脉宽0.5ms，激光脉冲频率60Hz，焊接功率340~360W，激光扫描速度300~400mm/min，保护气为氩气，其中与激光束同轴方向保护聚焦镜头的氩气流速为1.2L/min，保护激光焊熔池的氩气流速为1.75L/min。
2.如权利要求1所述的一种镁基复合材料焊接方法所采用的夹具，其特征在于：由一块基板（1）和两块夹板（2）组成，基板（1）水平设置，两块夹板（2）平行设在基板（1）上，夹板和基板之间通过螺钉（3）连接，两块夹板（2）相对的侧面的下部分别设有一个凸台（4），夹板（2）的厚度为2mm，凸台（4）的厚度为0.5mm，基板（1）的上表面还设有V形凹槽（5）。
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103071923A (zh) * 2012-12-28 2013-05-01 江苏大学 一种激光透射复合连接方法
CN103753023A (zh) * 2014-02-14 2014-04-30 苏州大学 热轧纳米强化钢板的焊接方法
CN103801842A (zh) * 2014-01-17 2014-05-21 河南科技大学 一种激光焊接专用夹具
CN103878484A (zh) * 2014-03-25 2014-06-25 西安交通大学 一种层状双金属复合材料高效对接激光焊接方法
CN104889579A (zh) * 2015-06-05 2015-09-09 江苏科技大学 一种用于t型接头激光穿透焊的夹具及其焊接方法
CN109530882A (zh) * 2018-11-14 2019-03-29 陈欣洁 一种焊件表面处理方法
CN110261303A (zh) * 2019-07-26 2019-09-20 兰州大学 一种超导带材横向剥离强度测试装置和测试方法
CN114054909A (zh) * 2021-11-10 2022-02-18 唐旭勇 一种金属板材焊接机及其焊接工艺
CN114918542A (zh) * 2022-03-04 2022-08-19 南京理工大学 一种高强铝合金的纳米颗粒增强激光填粉焊接方法
CN116372323A (zh) * 2023-06-05 2023-07-04 四川吉埃智能科技有限公司 一种工业智能焊接机器人及驱控方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05261566A (ja) * 1992-03-17 1993-10-12 Furukawa Electric Co Ltd:The 金属基複合材料の溶接方法
KR20060046400A (ko) * 2004-06-11 2006-05-17 가부시키가이샤 고베 세이코쇼 철계 재료와 알루미늄계 재료를 접합하여 형성된 이재 용접접합물 및 용접 접합 방법
CN101362240A (zh) * 2008-09-19 2009-02-11 北京工业大学 镁合金及其复合材料精密超声波辅助钎焊设备及方法
CN101954542A (zh) * 2010-09-29 2011-01-26 哈尔滨工业大学 颗粒增强金属基复合材料激光填丝-熔注焊接方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05261566A (ja) * 1992-03-17 1993-10-12 Furukawa Electric Co Ltd:The 金属基複合材料の溶接方法
KR20060046400A (ko) * 2004-06-11 2006-05-17 가부시키가이샤 고베 세이코쇼 철계 재료와 알루미늄계 재료를 접합하여 형성된 이재 용접접합물 및 용접 접합 방법
CN101362240A (zh) * 2008-09-19 2009-02-11 北京工业大学 镁合金及其复合材料精密超声波辅助钎焊设备及方法
CN101954542A (zh) * 2010-09-29 2011-01-26 哈尔滨工业大学 颗粒增强金属基复合材料激光填丝-熔注焊接方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
孙昊等: "镁合金的低功率激光活性焊", 《焊接学报》 *
董晓明: "镁基复合材料激光焊焊接接头组织与力学性能的研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》 *
董晓明等: "SiCp/ZC71镁基复合材料激光焊工艺研究", 《应用激光》 *
董晓明等: "SiCp/ZC71镁基复合材料激光焊接接头的组织和性能", 《河南科技大学学报：自然科学版》 *

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103071923A (zh) * 2012-12-28 2013-05-01 江苏大学 一种激光透射复合连接方法
CN103071923B (zh) * 2012-12-28 2016-05-25 江苏大学 一种激光透射复合连接方法
CN103801842A (zh) * 2014-01-17 2014-05-21 河南科技大学 一种激光焊接专用夹具
CN103753023A (zh) * 2014-02-14 2014-04-30 苏州大学 热轧纳米强化钢板的焊接方法
CN103753023B (zh) * 2014-02-14 2016-08-17 苏州大学 热轧纳米强化钢板的焊接方法
CN103878484A (zh) * 2014-03-25 2014-06-25 西安交通大学 一种层状双金属复合材料高效对接激光焊接方法
CN103878484B (zh) * 2014-03-25 2015-08-26 西安交通大学 一种层状双金属复合材料高效对接激光焊接方法
CN104889579A (zh) * 2015-06-05 2015-09-09 江苏科技大学 一种用于t型接头激光穿透焊的夹具及其焊接方法
CN109530882A (zh) * 2018-11-14 2019-03-29 陈欣洁 一种焊件表面处理方法
CN109530882B (zh) * 2018-11-14 2020-06-26 浙江永强集团股份有限公司 一种焊件表面处理方法
CN110261303A (zh) * 2019-07-26 2019-09-20 兰州大学 一种超导带材横向剥离强度测试装置和测试方法
CN114054909A (zh) * 2021-11-10 2022-02-18 唐旭勇 一种金属板材焊接机及其焊接工艺
CN114918542A (zh) * 2022-03-04 2022-08-19 南京理工大学 一种高强铝合金的纳米颗粒增强激光填粉焊接方法
CN114918542B (zh) * 2022-03-04 2024-04-19 南京理工大学 一种高强铝合金的纳米颗粒增强激光填粉焊接方法
CN116372323A (zh) * 2023-06-05 2023-07-04 四川吉埃智能科技有限公司 一种工业智能焊接机器人及驱控方法
CN116372323B (zh) * 2023-06-05 2023-08-18 四川吉埃智能科技有限公司 一种工业智能焊接机器人及驱控方法

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