CN112091475A - 一种镁合金焊丝的制备方法 - Google Patents

一种镁合金焊丝的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112091475A
CN112091475A CN202010977511.4A CN202010977511A CN112091475A CN 112091475 A CN112091475 A CN 112091475A CN 202010977511 A CN202010977511 A CN 202010977511A CN 112091475 A CN112091475 A CN 112091475A
Authority
CN
China
Prior art keywords
welding wire
alloy
magnesium alloy
welding
preparation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010977511.4A
Other languages
English (en)
Inventor
陈永生
孙晓梅
方乃文
吕晓春
王永东
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Heilongjiang University of Science and Technology
Original Assignee
Heilongjiang University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Heilongjiang University of Science and Technology filed Critical Heilongjiang University of Science and Technology
Priority to CN202010977511.4A priority Critical patent/CN112091475A/zh
Publication of CN112091475A publication Critical patent/CN112091475A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/28—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 950 degrees C
    • B23K35/284—Mg as the principal constituent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/40—Making wire or rods for soldering or welding

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)

Abstract

一种镁合金焊丝的制备方法属于焊接技术领域；所述方法：将母合金铸锭在高纯氩气保护下，通过感应线圈加热熔化，然后将液态金属喷射到高速旋转的铜辊表面上，液态金属快速冷却后得到焊丝，绞制后得到多股绞合镁合金焊丝。本方法生产的焊丝对熔池金属有搅拌作用，电弧稳定，成分与母材成分一致，具有良好的表面质量，表面无裂纹，焊后接头强度高。

Description

一种镁合金焊丝的制备方法
技术领域
本发明涉及一种镁合金焊丝的制备方法。
背景技术
镁合金是最轻的金属结构材料，在材料轻量化的背景下，镁合金广泛应用于交通工具、电子和航空航天等领域，如此广泛的应用对镁合金焊接结构件的性能和焊接技术提出了更高的要求。目前，焊接材料的性能是影响整体构件的关键，而焊接工艺和焊丝的成分和性能又决定了焊接结构件的性能。因此提高镁合金焊接材料的性能对镁合金焊接结构件的广泛应用具有重要意义。
镁合金导热快，热膨胀系数较大，在焊接过程中易引起晶粒粗大、焊接应力变形和焊接裂纹。镁化学性质活泼，在焊接高温下易于和氧结合生成氧化镁薄膜，氧化镁熔点高，密度大，在熔池中易形成固体夹渣物，导致焊缝性能差；镁在焊接高温下易于氮反应，生成氮化镁夹渣，也会降低焊缝金属塑性。镁合金易燃烧，熔焊时需要用惰性气体或焊剂保护。镁合金焊接产生氢气孔的倾向较大，通常用大功率热源焊镁，为防止母材将产生“过热”现象，还需要控制好接头温度。镁合金常用的焊接方法是是钨极氩弧焊，在氩气的保护下，利用钨极和焊件间的电弧热量来熔化母材和焊丝以此完成焊接过程。
目前，国内镁合金焊接过程中所需的焊丝主要通过铸造和热挤压两种方法生产。热挤压法虽然可以生产出各种直径的镁合金焊丝，但焊丝直径小于2.0mm时，挤压力成倍增加，焊丝挤压成形的难度增大，也难以保证焊丝的直线度，而采用拉拔的方法生产效率较低，能耗高，也不利于小直径焊丝的生产。采用挤压拉板工艺制备焊丝，所需设备投资多、工序多，挤压模具、拉拔模具消耗量大，各工序产生的废料较多，产品整体成品率低。镁合金焊丝存在的主要问题是焊丝成分偏析，杂质含量、氢含量高，表面存在缺陷，需要控制焊丝化学成分，改善熔炼工艺，提高表面质量。
快速凝固甩带技术通常用来制备合金薄带材料，通过快速凝固技术制备的带材工艺简单，样品成分均匀，成分偏析少。与传统冶炼工艺制备的块体材料相比，有利于提高材料性能，同时快速凝固制备技术也具有很高的可控性。将多根单一焊丝按螺旋结构绞合成多股焊丝，称为绞股焊丝也叫多股绞合焊丝，绞股焊丝焊接时电弧发生旋转，产生搅拌作用，有利于夹渣和气体的上浮，焊缝化学成分均匀，有利于提高焊缝质量。
发明内容
针对上述现有技术存在的不足或改进需求，结合镁合金产品焊接的实际需要，本发明的目的是提供一种镁合金焊丝的制备方法。针对焊丝直径较小时，焊丝挤压成形的难度大，拉拔方法生产效率较低，能耗高，不利于小直径焊丝生产的问题，本发明提供一种使用真空甩带机和捻股机，制备镁合金的多股绞合焊丝。本发明方法制备的焊丝成分与母材成分一致，焊丝成分纯净、氧化物杂质含量低，焊丝成分均匀无偏析，焊丝表面质量好、无裂纹、无断丝。本方法工艺难度小，方法简单，效率高，能耗低，焊后的接头质量更优异，可满足镁合金产品焊接使用要求，具有工程推广价值。
本发明的目的是这样实现的：一种镁合金焊丝的制备方法，焊丝中化学成分重量百分比为：Al:8.5％～9.5％,Zn:0.55％～0.9％，Mn:0.17％～0.4％，余量为Mg，其特征在于制备步骤如下：
①、备料：将Al、Zn、Mn和Mg纯金属或含两种元素的合金置于超声波清洗设备中，用酒精溶液清洗，然后烘干，利用电子天平将烘干后的原材料按重量百分比称重备用；
②、熔炼：将①中的配比好的全部原材料按照熔点由低到高的顺序依次放入真空感应熔炼炉的石墨坩埚中，熔点最低的金属置于坩埚底部，熔点最高的金属放在最上方，合金液体积不大于石墨坩埚体积的三分之二；合上真空炉炉盖，用真空泵抽真空至10-2Pa以下，通入保护气至20～25MPa；启动开关，控制感应电流加热，待合金熔化完全后，保持合金熔融状态保温5～15min，使各合金元素扩散均匀；关闭感应电源，将合金熔体快速浇注到模具中，得到母合金铸锭；
③、制丝：将②得到的母合金铸锭放入甩带机的石英管中，用真空泵抽腔体真空至2×10-3Pa以下，向腔体通入高纯氩气，随后利用高频感应加热熔化母合金铸锭，待母合金铸锭到达熔化状态时，向小罐腔体中通入高纯氩气，使腔体和小罐腔体压力差为0.02MPa～0.5MPa，调整铜辊的轮速，利用压强差使液态金属通过喷嘴直接喷射在高速旋转的铜辊上，铜辊内部通有冷却水，液态金属在接触铜辊后会急速冷却，形成长30mm～500mm，Φ0.5～2mm的焊丝。将焊丝预热200～400℃后，通过捻股机，绞股得到多股绞合焊丝。
本发明的优点是：
本发明是利用真空甩带机制备焊丝，是利用真空条件下焊丝成分与母材成分一致，焊丝成分纯净、氧化物杂质含量低，焊后的接头质量优异。
本发明是利用真空甩带机制备焊丝，是利用金属液在铜棍上快速冷却，使焊丝快速凝固，成分均匀无偏析。
本发明是利用真空甩带机和捻股机制备焊丝，与传统方法相比，本工艺方法难度小，设备投资少、工序少，方法简单，效率高，各工序产生的废料较少，产品整体成品率高，能耗低，焊丝性能好。
本发明制备的焊丝表面质量好、无裂纹、无断丝，表面油污少，减少后续表面处理环节，生产工艺具有短流程加工、低成本的特点，具有工程推广价值。
本发明利用所述成分获得的多股绞合焊丝，焊后具有较好的力学性能，焊接接头强度大于100MPa。
本发明利用所述成分获得的多股绞合焊丝，加强了对熔池金属的搅拌，有利于电弧过程的稳定，对焊接质量的提高有独特的优势。
本发明制备的小直径的焊丝可以满足镁合金小产品的缺陷修补。
具体实施方式
表1镁合金焊丝钨极氩弧焊焊接接头的性能
一种镁合金焊丝的制备方法，焊丝中化学成分重量百分比为：Al:8.5％～9.5％,Zn:0.55％～0.9％，Mn:0.17％～0.4％，余量为Mg，其特征在于制备步骤如下：
①、备料：将Al、Zn、Mn和Mg纯金属或含两种元素的合金置于超声波清洗设备中，用酒精溶液清洗，然后烘干，利用电子天平将烘干后的原材料按重量百分比称重备用；
②、熔炼：将①中的配比好的全部原材料按照熔点由低到高的顺序依次放入真空感应熔炼炉的石墨坩埚中，熔点最低的金属置于坩埚底部，熔点最高的金属放在最上方，合金液体积不大于石墨坩埚体积的三分之二；合上真空炉炉盖，用真空泵抽真空至10-2Pa以下，通入保护气至20～25MPa；启动开关，控制感应电流加热，待合金熔化完全后，保持合金熔融状态保温5～15min，使各合金元素扩散均匀；关闭感应电源，将合金熔体快速浇注到模具中，得到母合金铸锭；
③、制丝：将②得到的母合金铸锭放入甩带机的石英管中，用真空泵抽腔体真空至2×10-3Pa以下，向腔体通入高纯氩气，随后利用高频感应加热熔化母合金铸锭，待母合金铸锭到达熔化状态时，向小罐腔体中通入高纯氩气，使腔体和小罐腔体压力差为0.02MPa～0.5MPa，调整铜辊的轮速，利用压强差使液态金属通过喷嘴直接喷射在高速旋转的铜辊上，铜辊内部通有冷却水，液态金属在接触铜辊后会急速冷却，形成长30mm～500mm，Φ0.5～2mm的焊丝。将焊丝预热200～400℃后，通过捻股机，绞股得到多股绞合焊丝。
④、将上述方法制备得到的AZ91镁合金多股绞合焊丝进行焊接试验，焊丝直径选用1.6～4mm，母材选用AZ91D，焊接方法选用钨极氩弧焊。母材尺寸为100×200×100mm，底部为弧形的V型坡口，坡口宽20mm、深15mm，焊接电流300～450A，电弧电压25～30V，钨极直径3mm，氩气流量18～25L/min，焊前进行母材和焊丝的机械清理，采用高频交流电源焊接，焊接速度约200～280mm/min。逐层堆焊，直至填满整个坡口。
表1镁合金焊丝钨极氩弧焊焊接接头的性能
实例 抗拉强度(MPa) 硬度(HV)
实例 115MPa 195

Claims (8)

1.一种镁合金焊丝的制备方法，焊丝中化学成分重量百分比为：Al:8.5％～9.5％,Zn:0.55％～0.9％，Mn:0.17％～0.4％，余量为Mg，其特征在于制备步骤如下：
①、备料：将Al、Zn、Mn和Mg纯金属或含两种元素的合金置于超声波清洗设备中，用酒精溶液清洗，然后烘干，利用电子天平将烘干后的原材料按重量百分比称重备用；
②、熔炼：将①中的配比好的全部原材料按照熔点由低到高的顺序依次放入真空感应熔炼炉的石墨坩埚中，熔点最低的金属置于坩埚底部，熔点最高的金属放在最上方，合金液体积不大于石墨坩埚体积的三分之二；合上真空炉炉盖，用真空泵抽真空至10-2Pa以下，通入保护气至20～25MPa；启动开关，控制感应电流加热，待合金熔化完全后，保持合金熔融状态保温5～15min，使各合金元素扩散均匀；关闭感应电源，将合金熔体快速浇注到模具中，得到母合金铸锭；
③、制丝：将②得到的母合金铸锭放入甩带机的石英管中，用真空泵抽腔体真空至2×10-3Pa以下，向腔体通入高纯氩气，随后利用高频感应加热熔化母合金铸锭，待母合金铸锭到达熔化状态时，向小罐腔体中通入高纯氩气，使腔体和小罐腔体压力差为0.02MPa～0.5MPa，调整铜辊的轮速，利用压强差使液态金属通过喷嘴直接喷射在高速旋转的铜辊上，铜辊内部通有冷却水，液态金属在接触铜辊后会急速冷却，形成长30mm～500mm，Φ0.5～2mm的焊丝。将上述制备的焊丝预热200～400℃后，通过捻股机，绞股得到多股绞合焊丝。
2.根据权利要求1所述的一种镁合金焊丝的制备方法，其特征在于，所述母合金铸锭为直径10～15mm，长度为70～120mm。
3.根据权利要求1所述的一种镁合金焊丝的制备方法，其特征在于，所述铜辊尺寸Φ220×40mm，铜辊表面线速度0～49m/s。
4.根据权利要求1所述的一种镁合金焊丝的制备方法，其特征在于，所述石英管长150mm，外径18mm，内经16mm，喷嘴直径0～2mm。
5.根据权利要求1所述的一种镁合金焊丝的制备方法，其特征在于，所述喷嘴至铜棍距离1～3mm。
6.根据权利要求1所述的一种镁合金焊丝的制备方法，其特征在于，所述高频感应加热功率5～20kw，熔炼电流控制在20～50A，加热温度600～700℃之间。
7.根据权利要求1所述的一种镁合金焊丝的制备方法，其特征在于，所述多股绞合焊丝直径1～4mm，多股绞合焊丝是1×3结构，是3根焊丝呈螺旋状相互绞合而成。
8.根据权利要求1所述的一种镁合金焊丝的制备方法，其特征在于，所述捻股机的捻距范围是绞股焊丝当量直径的4～20倍，转数为200～500r/min，张力为10～15％设备张力额定值。
CN202010977511.4A 2020-09-16 2020-09-16 一种镁合金焊丝的制备方法 Pending CN112091475A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010977511.4A CN112091475A (zh) 2020-09-16 2020-09-16 一种镁合金焊丝的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010977511.4A CN112091475A (zh) 2020-09-16 2020-09-16 一种镁合金焊丝的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112091475A true CN112091475A (zh) 2020-12-18

Family

ID=73758852

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010977511.4A Pending CN112091475A (zh) 2020-09-16 2020-09-16 一种镁合金焊丝的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112091475A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115592299A (zh) * 2022-10-18 2023-01-13 中国航发北京航空材料研究院（Cn） 一种难变形合金焊丝短流程制备设备及方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2005293816A1 (en) * 2004-10-15 2006-04-20 Aleris Aluminum Koblenz Gmbh Al-Mg-Mn weld filler alloy
CN106002001A (zh) * 2016-06-26 2016-10-12 周荣 一种废弃粉煤灰改性制备镁合金薄带钎料的方法
CN106001984A (zh) * 2016-06-14 2016-10-12 江苏阳明船舶装备制造技术有限公司 基于稀土镁合金钎焊的镁合金钎料及制备方法和钎焊工艺
CN106077994A (zh) * 2016-06-14 2016-11-09 江苏阳明船舶装备制造技术有限公司 钎焊稀土镁合金钎料及制备方法和钎焊工艺
CN108555477A (zh) * 2018-07-11 2018-09-21 河南维可托镁合金科技有限公司 一种镁合金焊丝及其制备方法
CN109623200A (zh) * 2019-01-18 2019-04-16 江苏联捷焊业科技有限公司 一种兼具高效性和抗裂性的绞合型埋弧药芯焊丝及其制备方法
CN110014246A (zh) * 2019-05-09 2019-07-16 宁夏中太镁业科技有限公司 一种用于焊接镁合金材料的焊丝及其制备方法
CN110614458A (zh) * 2019-09-19 2019-12-27 河北联之捷焊业科技有限公司 一种高强度钢埋弧绞股焊丝及其焊接方法
CN110936050A (zh) * 2019-11-21 2020-03-31 河北联之捷焊业科技有限公司 一种高强钢用绞股焊丝及其制备工艺

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2005293816A1 (en) * 2004-10-15 2006-04-20 Aleris Aluminum Koblenz Gmbh Al-Mg-Mn weld filler alloy
CN106001984A (zh) * 2016-06-14 2016-10-12 江苏阳明船舶装备制造技术有限公司 基于稀土镁合金钎焊的镁合金钎料及制备方法和钎焊工艺
CN106077994A (zh) * 2016-06-14 2016-11-09 江苏阳明船舶装备制造技术有限公司 钎焊稀土镁合金钎料及制备方法和钎焊工艺
CN106002001A (zh) * 2016-06-26 2016-10-12 周荣 一种废弃粉煤灰改性制备镁合金薄带钎料的方法
CN108555477A (zh) * 2018-07-11 2018-09-21 河南维可托镁合金科技有限公司 一种镁合金焊丝及其制备方法
CN109623200A (zh) * 2019-01-18 2019-04-16 江苏联捷焊业科技有限公司 一种兼具高效性和抗裂性的绞合型埋弧药芯焊丝及其制备方法
CN110014246A (zh) * 2019-05-09 2019-07-16 宁夏中太镁业科技有限公司 一种用于焊接镁合金材料的焊丝及其制备方法
CN110614458A (zh) * 2019-09-19 2019-12-27 河北联之捷焊业科技有限公司 一种高强度钢埋弧绞股焊丝及其焊接方法
CN110936050A (zh) * 2019-11-21 2020-03-31 河北联之捷焊业科技有限公司 一种高强钢用绞股焊丝及其制备工艺

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
天津大学等: "《金属结构的电弧焊》", 30 November 1993, 北京机械工业出版社 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115592299A (zh) * 2022-10-18 2023-01-13 中国航发北京航空材料研究院（Cn） 一种难变形合金焊丝短流程制备设备及方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105506407B (zh) 一种建筑模板用铝合金型材的制造方法
CN102717205B (zh) 一种铝合金焊丝及其制备方法
CN109371271B (zh) 铜铁合金的非真空熔炼及连铸工艺
CN101805837B (zh) 轨道交通导电轨用铝合金型材的制造方法
CN109182843B (zh) 一种镍钨中间合金及一种电子束熔炼制备镍钨中间合金的方法
CN110042273A (zh) 一种高强高导铜合金管及其制备方法
CN112281032B (zh) 一种铝合金焊材的制备方法
CN102744571B (zh) 大规格铜端环制备工艺
CN111020284B (zh) 一种高强耐磨铜合金管材的制备方法
CN111057978B (zh) 一种超细晶、高强韧耐热铝合金导线的制备方法
CN106521250A (zh) 一种新型大载流耐热铝合金导线及其制备方法
CN112845654A (zh) 一种钛及钛合金大规格无缝管材的制备方法
WO2021253603A1 (zh) 一种电气化铁路用Cu-Cr-Zr合金绞线及其制造方法
CN106435273A (zh) 一种高塑性耐腐蚀Zn‑Cu‑Ti合金及其制备方法
CN112091475A (zh) 一种镁合金焊丝的制备方法
CN115418514A (zh) 一种7000系超大规格铝合金铸锭的铸造方法
CN104651666B (zh) 一种ptc热敏电阻合金丝及其制备方法
CN103741083A (zh) 一种制备高性能大尺寸高精度铍铜管材的铸管坯轧制法
CN104174694A (zh) 一种超设备能力生产超大尺寸建筑幕墙用铝合金方管的方法
CN111850340A (zh) 高导高硬的铬锆铜合金、制备方法及其应用
CN108823464B (zh) 一种铜合金材料及其制备方法
CN108161263B (zh) 一种氩弧焊-钎焊复合焊接方法
CN111085827A (zh) 大尺寸高密度光亮铱坩埚的制造方法
CN108004428A (zh) 一种连续挤压制备铜铬银合金棒材的方法
CN100333863C (zh) 一种铝合金的铸造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20201218