电磁搅拌对AZ91合金TIG焊接头性能的影响

   2020-09-01 互联网中国铸造网18640
核心提示:镁合金具有密度小、比强度高、尺寸稳定性好及易加工等一系列特性,在航天航空、机械、化工、交通、核工业、

镁合金具有密度小、比强度高、尺寸稳定性好及易加工等一系列特性,在航天航空、机械、化工、交通、核工业、石油设备等领域具有广泛的应用前景,被誉为21世纪绿色工程材料。镁合金作为一种新型高性能结构材料,在实际应用中不可避免地要采用连接结构。而焊接是优先选择的连接方法之一,但由于镁合金焊接性能差,焊接材料的研究与发展水平低,难以实现可靠的连接。所以,镁合金的焊接问题已成为制约镁合金广泛应用的技术难题,也是近年来国际、国内的研究热点问题之一。TIG焊是目前镁合金常用的焊接方法。目前国内还没有成熟的镁合金焊接工艺。电磁作用焊接技术是近年来完善起来的一种新的焊接技术,应用也日趋广泛。实践表明:利用外加磁场可对熔滴过渡、熔池金属的流动、熔池的结晶形核及结晶生长等过程进行有效地干预,使焊缝金属的一次结晶组织细化,减小化学成分的不均匀性,从而提高焊缝金属的强度,降低裂纹和气孔的敏感性,改善焊接接头的质量。本实验在对镁合金进行TIG焊时加入与电弧轴向垂直的横向磁场,研究外加磁场对焊接接头组织及性能的影响。

母材为轧制态AZ91合金,试件规格为100mm×65mm×5mm;焊丝规格为350mm×3mm×2.5mm,化学成分与母材相同,具体成分(质量分数,%)为:8.9Al,0.7Zn,0.35Mn,0.03Cu,其余为Mg。焊接设备为WSE-500型交流脉冲氩弧焊机。实验时外加磁场是横向磁场,该磁场由安装在工件下面的线圈产生,磁场的电流和频率可以调节,产生的磁力线与电弧轴线垂直。为了避免电流过大时导线绝缘层被击穿,线圈绕制过程中每绕一层就用绝缘纸隔开。本文讨论磁场电流对AZ91镁合金TIG焊接头组织及性能的影响。焊接工艺参数为:焊接电流Ic=80A,氩气流量为7~9L/min,磁场频率为10Hz,钨极直径为2mm,喷嘴直径为10mm。

在横向直流磁场下对AZ91镁合金TIG焊,合适的工艺参数下,可以显著改善镁合金的焊接性,提高焊接接头的力学性能。发现在Im为1.5A时,焊接接头力学性能最好:抗拉强度为325.2MPa,焊缝硬度为85.27HV。横向磁场可使电弧提高其稳定性,焊接热量集中,熔池搅拌均匀,改善焊缝金属的结晶形态,增加形核率,细化晶粒。通过对焊缝的金属性能及组织的分析,发现在一定范围内随着Im的增大,电磁搅拌效果更加明显,焊缝的性能显著提高。(榕霖)


 
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