纵向磁场作用下镁合金的交流钨极氩弧焊

摘要

作为继钢铁和铝之后迅速崛起的第三类金属结构材料，镁合金在运输交通、航空航天和信息产业等领域具有广阔的发展前景。由于焊接技术是形成结构件所采用的最常用的方法，而镁合金焊接性差的特点往往限制了其自身的发展，因此制定优良的焊接工艺以改善镁合金焊接接头的性能至关重要。 电磁作用焊接技术是近年才完善起来的一种新的焊接技术，应用也日趋广泛。由于其成本低、装置简单而备受人们关注。实践表明，外加纵向磁场对焊接过程中电弧的形态、熔池液态金属的流动、熔池中晶粒的形核与长大方式均有显著作用，可以细化焊缝组织，降低化学不均匀性，减少气孔和热裂纹的生成，全面提高镁合金焊接接头的质量。 本课题以AZ31镁合金为研究对象，采用TIG焊方法，在焊接过程中加入纵向磁场，研究了磁场对焊缝成型性及接头显微组织的影响规律，系统考察了不同磁场作用下接头力学性能随磁场参数的变化，着重叙述了纵向磁场对熔池液态金属凝固过程的作用机理，揭示了焊缝析出相的大小数量、形态分布与接头力学性能的关系，得到以下结果： l、焊接热输入对镁合金焊接接头的力学性能影响显著，对于焊接5mm厚的镁合金板材，采用焊接电流为110A，焊接速度为70 cm/min，氩气流量为 9l/min 这组工艺参数可以得到成型性良好的接头，而且接头的力学性能也很好。 2、在相同的磁场电流作用下交流磁场对接头性能的影响比直流磁场更加明显。在交流磁场作用时，磁场频率对接头力学性能影响很大，在低频范围内增大磁场频率可以显著提高接头的抗拉强度，而当频率较高时，熔池金属的运动以弹性振动为主，结晶前沿的稳定性变差，接头性能开始降低。 3、在直流磁场作用时，磁场对熔池液态金属的电磁搅拌和电磁阻尼双重作用决定了接头力学性能随磁场电流的变化关系是一条极值曲线，当磁场电流为 4A 时接头的力学性能最好，抗拉强度σ<,b>达到215MPa，焊缝硬度达到HB77。当磁场电流超过 4A 时，接头抗拉强度和硬度均开始降低。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1引言

1.2镁及镁合金的基本性能

1.2.1镁的物理化学性能

1.2.2镁合金的优越性

1.2.3镁合金的焊接性

1.3镁合金的种类

1.3.1镁合金系列

1.3.2合金元素的作用

1.4镁合金的应用及发展前景

1.4.1在汽车工业中的应用

1.4.2在3 C产品中的应用

1.4.3在自行车及其他行业中的应用

1.4.4镁合金的发展前景

1.5镁合金焊接技术的发展

1.5.1气焊

1.5.2钨极氩弧焊

1.5.3电子束焊

1.5.4激光焊

1.5.5电阻点焊

1.5.6搅拌摩擦焊

1.5.7 A-TIG焊

1.5.8激光电弧复合焊

1.6电磁作用焊接技术

1.6.1电磁作用焊接技术的意义

1.6.2电磁作用焊接技术在国内外的研究现状

1.7本课题的研究内容

2实验材料、设备及方法

2.1实验材料

2.2实验设备

2.3实验方法及步骤

2.3.1焊前准备

2.3.2焊接工艺规范的确定

2.3.3接头性能分析

2.3.4微观组织和断口分析

2.3.5 X射线衍射分析

2.3.6磁场作用焊接试验

3无磁场作用焊接实验

3.1基本焊接工艺参数的选择

3.2焊接热输入对焊缝成型性及接头力学性能的影响

3.2.1焊接电流对焊缝成型性及接头力学性能的影响

3.2.2焊接速度对焊缝成型性及接头力学性能的影响

3.3主要焊接工艺参数的优化

3.4显微组织及成分分析

3.5 X射线衍射分析

3.6断口分析

3.7焊接性的研究

3.7.1热裂纹

3.7.2气孔

3.7.3其他缺陷

3.8镁合金焊接技术安全

3.9 小结

4磁场作用焊接实验

4.1直流磁场对镁合金TIG焊焊接过程的影响

4.1.1磁场电流对焊缝成型性的影响

4.1.2磁场电流对焊接接头显微组织的影响

4.1.3磁场电流对焊接接头力学性能的影响

4.1.4直流磁场对镁合金焊接接头性能影响的作用机理

4.2交流磁场对镁合金TIG焊焊接过程的影响

4.2.1交流磁场对焊缝成型性的影响

4.2.2交流磁场对焊接接头力学性能的影响

4.2.3交流磁场对焊接接头显微组织的影响

4.2.4磁场电流对镁合金焊接接头性能的影响机理

4.2.5磁场频率的选择

4.2.6交流磁场对镁合金焊接接头性能影响的作用机理

4.3小结

5结论

参考文献

附录

在学研究成果

致谢