铸造镁合金的焊接修复技术研究现状及发展方向

摘要

镁的密度为1.74 g/cm3,是铝密度的2/3,具有铸造性好、比强度高的特点,可以在减轻结构质量方面发挥重要作用,铸造镁合金被广泛应用于航空航天、汽车等领域的重要机械零件.尤其是在铸造镁合金中添加稀土元素,可进一步提升镁合金的室温强度和高温蠕变性能,以满足更多领域的应用需求,进一步扩大镁合金的应用.镁合金在铸造过程中不可避免会产生铸造缺陷,为保障铸造镁合金构件的可靠性,针对铸造镁合金缺陷的焊接修复技术具有切实的工程意义.从铸造镁合金缺陷修复的实际需求出发,结合镁合金独特的物理特性及焊接性,国内外学者针对铸造镁合金缺陷的焊接修复技术展开了研究.钨极氩弧焊具有成本低、操作简单、适用性强的特点,在铸造镁合金的焊接修复中应用最广,为保证焊接质量,需要从缓慢冷却、控制热输入等方面制定严格的焊接工艺;冷金属过渡焊接可实现焊接过程的精确控制,从而提高熔化极气体保护焊焊接镁合金的焊缝质量;激光焊具有能量密度高度集中的特点,获得的焊接接头具有较小的热影响区,但需制定合理的工艺参数以避免焊接缺陷的产生;搅拌摩擦焊可较好地完成铸造缺陷修复,但由于构件复杂结构的影响,在铸造镁合金焊接修复中的应用受限.另外,脉冲激光焊、电子束焊、钎焊、扩散焊及复合焊接方法均在镁合金的焊接中有所应用,但在铸造镁合金的焊接修复中尚未见实际应用.然而,由于铸造镁合金特殊的物理性质和焊接性,以及待修复构件的复杂结构,已进行的铸造镁合金缺陷焊接修复技术仍存在许多局限性,亦缺乏深入系统的理论研究.为了有效解决铸造镁合金的实际修复工程问题,无论是该类铸造镁合金焊接修复技术,还是关于修复技术的系统化研究,都需要大量的探索性工作.本文简述了铸造镁合金的应用及其焊接性,重点介绍了钨极氩弧焊、冷金属过渡焊接、激光焊、搅拌摩擦焊在铸造镁合金焊接修复中的应用,讨论了目前铸造镁合金焊接修复技术存在的问题和未来的发展,为实现焊接修复区组织与性能更加可控的智能修复技术提供参考.