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合金元素對AZ31鎂合金CO2激光焊質量的影響

時間:2014-11-26 15:53:31
 鎂及磷球球合金具有比強度、比剛度高,減振性、電磁屏蔽和抗輻射能力強,易切削加工、易回收等優點,在汽車、電器、航天航空等工業領域有著廣闊的應用前景。但由於鎂合金熔點低、導熱率高、熱膨脹係數大而且與氧、氮的親和力強,故對其焊接工藝的要求更高。激光焊接是一種高效精密加工方法,它具有焊接速度快、熱輸入低、焊接變形小等特點,是焊接鎂合金的優選方法。AZ31鎂合金是目前常用的鎂合金材料,應用越來越廣泛,因此對其激光焊接工藝研究具有較強的應用價值。采用CO2激光焊工藝焊接AZ31鎂合金薄板,並通過在AZ31鎂合金試件背麵添加合金壓帶以向其中添加合金元素的焊接方法,可以改變鎂合金焊接中存在的塌陷問題,並通過研究焊接接頭的組織性能,分析合金元素的作用機理。
母材為Mg-Al-Zn係鎂合金AZ31薄板,厚度3mm,為軋後退火態;對焊縫填充元素的合金壓帶分別為AZ31、AZ31+La、AZ61、AZ61+La、AZ91、AZ91+La,厚度0.5mm。取AZ31薄板垂直軋製方向與平行軋製方向進行焊接。接頭型式為不開坡口的平板對接不填絲自熔焊,采用氬氣保護,焊接設備為GS-TFL-5kW型高功率橫流CO2激光器。焊前,對試件進行嚴格的清理,清除試件表麵的油汙、水分、氧化膜等;試件兩端采用夾具固定在激光器上,要求盡量不錯邊;同時要夾緊,防止焊後試件發生變形。
合金元素能改善鎂合金的焊縫組織,具體體現在不添加合金壓帶的AZ31鎂合金在焊接時由於金屬的蒸發損失,形成下塌;而添加合金壓帶的AZ31鎂合金焊接時能夠即時填補自熔焊時產生的凹坑,從而保證焊縫具有良好的外觀形貌。添加合金元素Al能夠使焊縫組織中的析出相增多,同時在Al的含量不超過0.6%時,形成的共晶體使晶粒細化,提高焊縫的力學性能;當Al含量超過0.6%時,析出相主要呈片狀沿晶界分布,使力學性能降低。本實驗中是添加含有La元素的鎂合金板,添加La後產生了偏聚,在焊縫中分布不均勻,使焊縫的力學性能有所下降。