一、鎂合金怎么焊接

鎂合金是一種輕質(zhì)高強的材料，應(yīng)用廣泛，使用鎂合金材料時，通常需要進行焊接，鎂合金焊接的方法主要有：

1、電弧焊

鎂和氧的親和力大，且空氣中的N2和CO2也容易與鎂反應(yīng)生成氮化物、碳化物而導致接頭力學性能下降，因而傳統(tǒng)的無氣體保護電弧焊不適合焊接鎂合金。為了保證焊縫質(zhì)量，焊接鎂合金時必須采用氬氣等惰性氣體保護，避免熔池與空氣（尤其是氧）接觸。鎢極氬弧焊和熔化極氬弧焊是用于鎂合金焊接的主要電弧焊方法。

（1）鎂合金鎢極氬弧焊

鎢極氬弧焊是焊接鎂合金最常用的焊接方法，它是在惰性氣體的保護下，利用電弧熱熔化母材和填充金屬。直流電源焊接時要采用反極性接法，以便利用陰極霧化作用破壞、除去母材表面上的氧化膜，減少或避免焊縫中的氧化物夾雜。氬弧焊的熱影響區(qū)尺寸及變形比較小，焊縫的力學性能和耐腐蝕性能也比較高。

（2）熔化極氬弧焊

與鎢極氬弧焊相比，熔化極氬弧焊焊接速度快，生產(chǎn)率高，全自動焊速度高，不過由于熔融鎂的表面張力小，電極絲前端的熔滴難以脫離且焊接電流過高時熔滴爆炸蒸發(fā)造成飛濺。

（3）等離子弧焊

等離子弧是一種受到約束的非自由電弧，也稱壓縮電弧，其溫度和能量密度都顯著高于普通電弧的，穿透力較強，適合于厚板與弧長要求較大的場合。采用等離子弧焊焊接鎂合金時，可以在背面無墊板的情況下實現(xiàn)厚板對接的一次全焊透，且焊縫表面光滑，表現(xiàn)出良好的疲勞力學性能。有研究表明鎂合金變極性等離子弧焊的可調(diào)焊接參數(shù)區(qū)間比較窄，且參數(shù)變化的影響較大。

2、氣焊

氣焊的熱源是火焰（氧和燃氣混合燃燒形成），熱量不集中，焊件被加熱區(qū)較寬，容易在接頭區(qū)導致較大的收縮應(yīng)力，形成裂紋等缺陷。同時殘留在焊縫中的助焊劑容易產(chǎn)生夾渣和發(fā)生腐蝕，因而氣焊主要用于沒有合適熔焊設(shè)備的現(xiàn)場或不太重要的薄板構(gòu)件以及鑄件的焊補。鎂及鎂合金氣焊可選用QJ401助焊劑，試驗表明，該熔劑工藝性尚好，但對鎂的腐蝕性強，焊后應(yīng)徹底清理干凈。厚度小于3mm的鎂合金件焊接時，氣焊焊炬和焊絲應(yīng)作縱向運動，不宜采用橫向擺動。焊件厚度較大時，允許氣焊焊炬和焊絲略作橫向擺動。

3、高能束焊

（1）電子束焊

電子束的能量密度高，穿透力很強，具有焊接速度快，熱輸入少，焊道寬度及熱影響區(qū)窄，焊道熔深大，變形小，焊縫純潔度高等優(yōu)點。焊接鎂合金時在電子束下方會立刻產(chǎn)生鎂蒸氣，熔融金屬隨即進入所產(chǎn)生的小孔中。由于鎂合金的熔點低、蒸氣壓高，因而所生成的小孔也比其他的金屬要大，容易在焊縫根部形成氣孔，因此要求有一套精確的操作工藝以防止氣孔與過熱。焊接過程中電子束的周向擺動和聚焦點位置的調(diào)節(jié)有利于消除氣孔，獲得優(yōu)質(zhì)焊縫。

（2）激光焊

激光焊是利用高能量密度激光束作為熱源進行焊接的一種高效精密加工方法。與其他熔焊方法相比，激光焊具有能量密度高，熱輸入少，接頭區(qū)殘余應(yīng)力和變形小，熔化區(qū)和熱影響區(qū)窄，熔深大、焊縫組織細小、接頭性能好等優(yōu)點。此外激光焊不需要真空條件，保護氣體種類及壓力范圍可方便選擇，可借助偏轉(zhuǎn)棱鏡或光導纖維將激光束引導到難以接近的部位進行焊接、操作靈活，可穿過透明材料聚焦焊接等，這些都是電子束焊難以具備的。激光束可靈活控制，易于實現(xiàn)工件的三維自動化焊接。研究表明變形鎂合金的激光焊焊縫強度可與母材的相近，通過選用適當?shù)墓に噮?shù)可避免氣孔與咬邊的產(chǎn)生。

4、壓力焊

壓力焊是利用摩擦、加壓和熱擴散等物理作用克服兩個連接表面的粗糙度，并除去（擠走）氧化膜及其他污染物，使兩個連接表面上的原子相互接近到晶格距離，從而實現(xiàn)固態(tài)連接。

（1）電阻點焊

鎂合金薄板和擠壓件都可以采用常規(guī)的電阻焊，如縫焊、點焊和閃光對焊進行焊接，其中點焊最常用。電阻點焊一般用于承受低載荷的工件焊接，如某些鎂合金框架、儀表艙、隔板等常采用電阻點焊。只要焊機功率能保證瞬時快速加熱，直流脈沖點焊機及一般的交流點焊機均可適用于鎂合金的點焊。

（2）摩擦焊

鑄造鎂合金特別是壓鑄鎂合金應(yīng)用比較廣泛。然而，殘留很多微氣孔是壓鑄合金產(chǎn)品存在的致命問題，這些氣孔因受熱而出現(xiàn)聚焦長大，嚴重地影響了合金的力學性能。因此這類鎂合金的熔化焊通常難以獲得理想的焊縫。于是，鎂合金的摩擦焊成為了關(guān)注熱點之一。摩擦焊是在外力驅(qū)動下，利用焊件接觸面之間的相對摩擦運動產(chǎn)生熱量，使接觸面及其附近區(qū)域的金屬達到粘塑性狀態(tài)并產(chǎn)生適當?shù)暮暧^塑性變形，然后通過兩側(cè)材料間的相互擴散和動態(tài)再結(jié)晶而完成焊接。

（3）釬焊

鎂合金的釬焊工藝與鋁合金相似。可采用火焰釬焊、爐中釬焊及浸漬釬焊等方法，其中以浸漬釬焊應(yīng)用最為廣泛。釬焊時所用釬料一般都是鎂基合金組分，如Mg2Al2Zn釬料，適配釬劑為氯化物和氟化物的混合粉末。無鍍層鎂合金的釬焊工藝一般僅限于硬釬焊，因為還沒有找到合適的去膜及界面活化軟釬劑。因此，對于無鍍層鎂合金的無釬劑軟釬焊僅限于焊接角接頭和填補變形件及鑄件噴涂前的非關(guān)鍵面上的表面缺陷。而帶有鍍層的鎂合金可以采用常用的軟釬焊技術(shù)。

二、鎂合金焊接性問題主要有哪些

鎂合金的性能與其他材料相比具有顯著特點，焊接性較為特殊。由于鎂合金密度低、熔點低、熱導率和電導率大、熱膨脹系數(shù)大、化學活潑性很強、易氧化且氧化物的熔點很高，因此，鎂合金在焊接過程中會產(chǎn)生一系列困難，主要表現(xiàn)在：

1、氧化和蒸發(fā)

由于鎂的氧化性極強，在焊接過程中易形成氧化鎂（MgO），MgO熔點高（2500℃）、密度大（3.2g/cm3），易在焊縫中形成夾雜，降低了焊縫性能。在高溫下，鎂還容易和空氣中的氮發(fā)生化學反應(yīng)生成鎂的氮化物，弱化接頭的性能。鎂的沸點不高，這將導致在電弧高溫下很容易蒸發(fā)。

2、晶粒粗大

由于熱導率大，故焊接鎂合金時要用大功率熱源、高速焊接，易造成焊縫和近焊縫區(qū)金屬過熱和晶粒長大。

3、熱應(yīng)力

鎂合金熱膨脹系數(shù)較大，約為鋁的1～2倍，在焊接過程中易產(chǎn)生大的焊接變形，引起較大的殘余應(yīng)力。

4、焊縫金屬下塌

由于鎂的表面張力比鋁小，焊接時很容易產(chǎn)生焊縫金屬下塌，影響焊縫成形質(zhì)量。

5、氣孔

與焊接鋁合金相似，鎂合金焊接時易產(chǎn)生氫氣孔。氫在鎂中的溶解度隨溫度的降低而減小，而且鎂的密度比鋁小，氣體不易逸出，在焊縫凝固過程中會形成氣孔。

6、熱裂紋

鎂合金易與其他金屬形成低熔點共晶組織，在焊接接頭中易形成結(jié)晶裂紋。當接頭處溫度過高時，接頭組織中的低熔點化合物在晶界處會熔化出現(xiàn)空穴，或產(chǎn)生晶界氧化等，即所謂的“過燒”現(xiàn)象。

此外，鎂及鎂合金易燃燒，所以在熔化焊接時需要惰性氣體或焊劑的保護。