Page 91 - 结构装备施工技术分析与研究

» 第三章 焊接热处理技术

残余应力类的缺陷，可用经验公式或者工艺仿真方法来进行分析，焊接残余应力是直
接影响焊接结构性能、可靠性和制造工艺性的重要因素之一，焊接残余应力在焊接接
头中产生冷、热裂纹等缺陷，残余应力的存在还会对结构的断裂特性、形状尺寸精度
和疲劳强度有不利的影响。因此以应力值大小作为焊接残余应力的表征参数，根据生
产实际以及相关容限标准、规范，确定残余应力容限。

（三）镁合金焊接工艺的试验分析
对于裂纹类缺陷，以试验检测焊缝的力学性能抗拉强度和显微硬度为工艺缺陷的
表征参数，采用交流钨极氩弧焊以 Mg-5Gd-3Y 镁合金薄板的平板对接焊的焊接工艺

为研究对象，进行试验研究，以焊接接头的力学性能来判定焊接工艺参数组合的合理
性，从而得到优良的焊接接头，减少焊接缺陷。
1. 焊件的材料特性
镁合金是很难焊接的材料，因为他易氧化，化学活性强，较强的导热性，线性膨

胀系数较大，易产生氢气孔，且氧化物的熔点很高，很容易产生焊接缺陷，降低焊缝
的力学性能。由于 Mg-Gd-Y 合金在高温时有较好的力学性能，因此也有良好的焊接性，
从而使得 Mg-Gd-Y 合金得到更广泛的应用。Yang 等研究了 Mg-10Gd-3Y-0.5Zr 镁合金

在搅拌摩擦焊中工艺参数（运行速度的变化）对焊件微观结构和力学性能的影响。在
镁合金激光焊中，在熔合区的微观结构是完全不同于母材金属。LW 等研究了激光焊
Mg-Gd-Y-0Zr 镁合金的熔合区在热处理中微观结构的演变的过程。
镁合金焊丝材料的选择主要依据母材的成分，通常选用与母材相同的材料，避免
镁合金在焊接过程中产生其他成分和缺陷影响焊接接头的力学性能。通过线切割机对

母材进行切割制成，焊丝的尺寸为 200mm×3.5mm×4mm。由于焊丝横截面积较大，
为了保证焊接过程中的均匀过渡。焊丝应从与工件成极小角度的方位上喂入电弧中，
送丝导嘴在焊枪移动的前方，焊丝可以始终准确地进入熔池中，如果焊丝位置略有偏

差也可以得到足够的能量以细小的熔滴向熔池过渡，确保焊丝熔敷量均匀。
2. 交流钨极惰性气体氩弧焊（AC-TIG）
氩弧焊是目前焊接镁合金最常用的焊接方法。在氩弧焊时，热影响区尺寸及变形
比气焊时小，焊缝的力学性能和耐腐蚀性能都比气焊高。根据不同的惰性气体保护下，
分为钨极氩弧焊和钨极氦弧焊；根据不同的电流分为直流氩弧焊和交流氩弧焊。TIG

法焊接镁合金材料，实验设备简单，钨极电弧相对稳定，焊缝成型良好，TIG 焊方法
可以在较宽松的工艺条件下进行稳定的焊接，特别适合于镁合金薄板的焊接（厚度小
于 6mm）。因此，采用交流钨极氩弧焊对镁稀土合金板材进行焊接试验。

交流钨极惰性气体氩弧焊，产生的气孔较少，但是生产效率低，容易产生焊接裂
纹和焊后的变形等缺陷，所以焊前要进行相应的坡口处理和热处理，焊接时采用合理

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