一种AZ91镁合金超细晶板材的焊接的方法技术

本发明专利技术公开一种AZ91镁合金超细晶板材的焊接的方法，采用的CO2激光器输出光束模式为TEM01，激光波长为10.6μm，聚焦前激光束直径30～40mm，采用的CO2激光焦深L为0.2～0.5mm和焦点直径d为0.8～1.0mm；焊接电流为5～7A，焊接速度为1～8m/min。本发明专利技术的AZ91镁合金超细晶板材的焊接的方法无需特殊装置或设备，成本低，通过研究焊接速度、焊接电流和熔深之间的尺寸关系，避免了AZ91镁合金超细晶板材经常出现焊接裂纹、咬边、气孔、凹坑和焊不透等现象。焊接性能好，容易推广应用。

A Welding Method for AZ91 Magnesium Alloy Ultrafine Grained Sheet

The invention discloses a welding method for AZ91 magnesium alloy ultra-fine grain sheet. The output beam mode of CO2 laser is TEM01, the laser wavelength is 10.6 um, the diameter of laser beam is 30-40 mm before focusing, the focal depth L of CO2 laser is 0.2-0.5 mm and the focal diameter D is 0.8-1.0 mm, the welding current is 5-7A, and the welding speed is 1-8 m/min. The welding method of the AZ91 magnesium alloy ultra-fine grained plate does not need special devices or equipment, and has low cost. By studying the size relationship among welding speed, welding current and penetration, the welding cracks, undercut, gas holes, pits and impermeability often occur in the AZ91 magnesium alloy ultra-fine grained plate. The welding performance is good and easy to be popularized and applied.

【技术实现步骤摘要】
一种AZ91镁合金超细晶板材的焊接的方法
本专利技术涉及材料加工工程领域，更具体地，涉及一种AZ91镁合金超细晶板材的焊接的方法。
技术介绍
激光焊接是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密焊接方法。激光焊接是激光材料加工技术应用的重要方面之一。20世纪70年代主要用于焊接薄壁材料和低速焊接，焊接过程属热传导型，即激光辐射加热工件表面，表面热量通过热传导向内部扩散，通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等参数，使工件熔化，形成特定的熔池。由于其独特的优点，已成功应用于微、小型零件的精密焊接中。AZ91镁合金超细晶板材激光焊接工艺条件不但直接影响熔池区的凝固组织形态和冶金反应条件，而且还决定了热影响区和半熔化区的组织演变和热循环状况。若焊接工艺参数选择不当，会出现焊接裂纹、咬边、气孔、凹坑和焊不透等现象。因此，合理的焊接工艺条件可以很好的保证焊接接头的焊接质量和力学性能。因此，对于此类的焊接，对焊接的条件要求更为严格，需要制定更为精确的工艺规范。目前，针对AZ系镁合金的激光焊接研究较多，但针对超细晶的AZ91系镁合金的激光焊接研究很少。所以需要提供一种适合该种合金的焊接工艺，来扩展此种材料的应用范围，具有极大的价值。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的空白，提供一种结AZ91镁合金超细晶板材的焊接的方法。本专利技术的目的通过以下技术方案予以实现：提供一种AZ91镁合金超细晶板材的焊接的方法，包括以下步骤：S1:将待焊接工件的待焊接部位两侧表面进行打磨或清洗；S2:将打磨或清洗后的待焊工件固定在焊接工装夹具上；S3:设置工艺参数：采用的CO2激光器输出光束模式为TEM01，激光波长为10.6μm，聚焦前激光束直径30～40mm，采用的CO2激光焦深L为0.2～0.5mm和焦点直径d为0.8～1.0mm；焊接电流为5～7A，焊接速度为1～8m/min。进一步地，所述待焊接工件通过化学法进行清洗，先将焊接工件在浓度为2.5～3.0wt％稀硝酸溶液中静置30～45S，再放入浓度为3～4.5wt％的氢氧化钠溶液中静置20～25S；再用去离子水洗净表面，并晾干。进一步地，所述焊接的气体保护采用CO2、N2和He混合，三者的体积比为1:5～8:15～18。进一步地，所述气体保护的流量为8～12L/min。进一步优选地，所述焊接电流的5.5～6.5A，所述焊接速度为5～8m/min。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术的AZ91镁合金超细晶板材的焊接的方法通过研究焊接工艺对焊接熔池的作用，焊接工艺对焊接板材力学性能的影响，焊接工艺对焊接裂纹的影响规律，在此基础上，建立这些参数之间的关系曲线，得出了AZ91镁合金超细晶板材的激光焊接的最佳焊接工艺。本专利技术的AZ91镁合金超细晶板材的焊接的方法无需特殊装置或设备，成本低，通过研究焊接速度、焊接电流和熔深之间的尺寸关系，避免了AZ91镁合金超细晶板材经常出现焊接裂纹、咬边、气孔、凹坑和焊不透等现象。具体实施方式下面结合和具体实施例进一步详细说明本专利技术。除非特别说明，本专利技术实施例使用的各种原料均可以通过常规市购得到，或根据本领域的常规方法制备得到，所用设备为实验常用设备。除非另有定义或说明，本文中所使用的所有专业与科学用语与本领域技术熟练人员所熟悉的意义相同。实施例1本实施例公开的AZ91镁合金超细晶板材的焊接的方法，包括以下步骤：S1:将待焊接工件的待焊接部位两侧表面进行打磨或清洗，待焊接工件通过化学法进行清洗，先将焊接工件在浓度为2.5～3.0wt％稀硝酸溶液中静置30～45S，再放入浓度为3～4.5wt％的氢氧化钠溶液中静置20～25S；再用去离子水洗净表面，并晾干。S2:将打磨或清洗后的待焊工件固定在焊接工装夹具上；S3:设置工艺参数：采用的CO2激光器输出光束模式为TEM01，激光波长为10.6μm，聚焦前激光束直径30～40mm，采用的CO2激光焦深L为0.2～0.5mm和焦点直径d为0.8～1.0mm；焊接电流为5～7A，焊接速度为1～8m/min。其中，焊接的气体保护采用CO2、N2和He混合，三者的体积比为1:5～8:15～18；气体保护的流量为8～12L/min。通过上述方法进行的焊接中，得出了焊接速度、激光电流和熔宽之间的关系曲线表1。由表1见，随着焊接速度的增大，熔池的宽度逐渐减下，减少的幅度也越来越少，当焊接速度V＝4m/min时，焊接宽度的变化已经很平缓了，趋于稳定，而且焊缝的宽度也控制在2mm以内。因此，从焊接熔池的宽度考虑，焊接速度的选择因该是V≥4m/min比较合适，该速度范围的熔池宽度大小合适，且也趋与稳定。表1结合激光电流的实际情况，从焊接熔宽的角度考虑，下述的焊接参数均可以满足使用要求：焊接电流I＝5A时，V＝1-8m/min；I＝5.5A时，V＝3-8m/min；I＝6A时，V＝3-8m/min；I＝6.5A时，V＝3-8m/min；I＝7A时，V＝5-8m/min都可以满足熔池宽度的要求。表2为焊接速度、焊接电流和熔深之间的尺寸关系，可以很明显得知焊接熔池的深度，为初步确定焊接工艺参数打下基础。本次研究的镁合金板材厚度为2mm，所以熔池深度低于2mm厚的参数首先排除。当激光电流I＝5A，只有V＝1m/min的可以满足熔深，而这个参数下的焊缝有出现烧损现象，所以本实验的激光电流I＞5A。然而当I≥6.5A时,熔池的深度一般都高于3mm，超出了我们所需要的范围，所以本实验的激光电流还必须I＜6.5A。因此，从熔池的深度选择，当激光电流I＝5.5A时，V＝4-5m/min；当激光电流I＝6A时，V＝7-8m/min；当激光电流I＝6.5A时，V＝8m/min均可以满足要求。表2表3焊接速度、焊接电流和深宽比之间的尺寸关系，当激光电流I＝5和I＝5.5时，深宽比呈下降的趋势，反应了激光焊接由深熔焊转为传热焊接；当激光电流I≥5.5时，在测定的焊接速度范围内，深宽比呈上生的趋势。因此，从焊接的深宽比考虑，以下的焊接参数可以满足要求：激光电流I＝5A，v＝1-2m/min；激光电流I＝5.5A，v＝1-7m/min；激光电流I＝6A，v＝1-8m/min；激光电流I＝6.5A，v＝1-8m/min；激光电流I＝7A，v＝1-8m/min。表3综上所述，从熔池宽度、熔池深度和熔深比考虑，当焊接2mm厚的AZ91系镁合金，选用下述的参数比较合适：I＝5.5A，V＝5-6m/min；I＝6A，V＝6-7m/min；I＝6.5A，V＝7m/min；I＝7A，V＝8m/min。本专利技术的AZ91镁合金超细晶板材的焊接的方法通过研究焊接工艺对焊接熔池的作用，焊接工艺对焊接板材力学性能的影响，焊接工艺对焊接裂纹的影响规律，在此基础上，建立这些参数之间的关系曲线，得出了AZ91镁合金超细晶板材的激光焊接的最佳焊接工艺。本专利技术的AZ91镁合金超细晶板材的焊接的方法无需特殊装置或设备，成本低，通过研究焊接速度、焊接电流和熔深之间的尺寸关系，避免了AZ91镁合金超细晶板材经常出现焊接裂纹、咬边、气孔、凹坑和焊不透等现象。专利技术人声明，本专利技术通过上述实施例来说明本专利技术的详细工艺设备和工艺流程，但本专利技术并不局限于上述详细工艺设备和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种AZ91镁合金超细晶板材的焊接的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1:将待焊接工件的待焊接部位两侧表面进行打磨或清洗；S2:将打磨或清洗后的待焊工件固定在焊接工装夹具上；S3:设置工艺参数：采用的CO2激光器输出光束模式为TEM01，激光波长为10.6μm，聚焦前激光束直径30～40mm，采用的CO2激光焦深L为0.2～0.5mm和焦点直径d为0.8～1.0mm；焊接电流为5～7A，焊接速度为1～8m/min。

【技术特征摘要】
1.一种AZ91镁合金超细晶板材的焊接的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1:将待焊接工件的待焊接部位两侧表面进行打磨或清洗；S2:将打磨或清洗后的待焊工件固定在焊接工装夹具上；S3:设置工艺参数：采用的CO2激光器输出光束模式为TEM01，激光波长为10.6μm，聚焦前激光束直径30～40mm，采用的CO2激光焦深L为0.2～0.5mm和焦点直径d为0.8～1.0mm；焊接电流为5～7A，焊接速度为1～8m/min。2.根据权利要求1所述AZ91镁合金超细晶板材的焊接的方法，其特征在于，所述待焊接工件通过化学法进行清洗，先将焊接工件在浓度...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈言锦，
申请(专利权)人：湖南汽车工程职业学院，
类型：发明
国别省市：湖南,43