对半固态触变成型镁合金光纤激光焊接性能的研究

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1、学兔兔www.xuetutu.com第1期(总第194期)机械工程与自动化No．12016年2月MECHANICALENGINEERING＆AUTOMATIONFeb．文章编号：1672—6413(2016)01—0132—02半固态触变成型镁合金光纤激光焊接性能的研究王敏，王海东，郭淑兰(长春工程学院机电学院，吉林长春130012)摘要：对半固态触变注射成型的AZ91D镁合金进行激光焊接，焊接功率为800W，焊接速度为4．5m／rain，并对接头的显微组织和力学性能进行分析。结果表明：在给定的实验参数下，接头热影响区晶粒粗大，同时有熔化现象，焊缝狭窄，接头成形

2、好。焊缝区晶粒细小，组织为Mg和AlMg；断口为韧窝断口与沿晶断口的混合，焊缝中存在气孔及微裂纹，硬度沿着熔深方向变大；接头的抗拉强度和延伸率均低于母材。关键词：AZ91D镁合金；激光焊接；显微组织中图分类号：TG456．7文献标识码：A0引言析在D／MAx2000／PC型x射线扫描仪上进行。镁合金作为实际应用中最轻的结构金属在生产中2实验结果的分析与讨论得到越来越广泛的应用，特别是在日益发达的汽车行2．1宏观形貌分析业，为了减轻车辆重量，减少油耗，符合环保要求，镁合图1为AZ91D镁合金的焊缝宏观形貌。由图1(a)金越来越多地应用在离合器、转向盘、转向柱、座椅

3、支可见，焊缝正面成形性较好，焊缝均匀，无明显可见焊架等上1]。半固态成型与传统液态铸造相比，成形温接缺陷，这是由于激光能量大而且集中。由图1(b)可度低，铸造缺陷少，晶粒细，散热性好，力学性能高。镁见焊缝反面有凹坑及少量的飞边，这是由于焊接过程合金焊接常用钨极氩弧焊，但由于工件极易与空气中中激光器没有背保护所致。的氧、氮反应，常造成工件烧损及焊缝夹渣l2等缺陷。而光纤激光焊接是采用高能量密度的激光束作为热源的焊接方法，具有焊接热输入小、速度快、焊接应力和焊接变形小、热影响区窄、焊件晶粒细小、接头性能好的特点，故激光焊接成为镁合金焊接的重要手段。目前关于镁合金的激

4、光焊接主要集中在变形镁合金和砂铸镁合金方面，基于此本文主要研究汽车用触变成型半固态AZ91D镁合金激光焊接接头的组织及性能。1实验材料及实验方法(a)焊缝正面(b)焊缝反面图1AZ91D镁合金的焊缝宏观形貌实验材料采用半固态触变注射成型的AZ91D镁2．2金相分析合金电脑外壳板，其化学成分如表1所示。表iAZ91D镁合金的化学成分(质量分数)X射线衍射分析，采用CuKa1射线扫描，加速电合金牌号AlZnMnSiFeCUNi其他压为40kV，电流为40mA，扫描范围为2O。～8O。，扫AZ91D9．1～0．55～0．2～0．01～0描速度为5。／min。AZ91D

5、镁合金的x射线衍射图如．0040．0150．O030．019．50．620．240．015图2所示，触变成型镁合金主要由镁固溶体a—Mg和金属问化合物J3一A1Mg组成。将触变成型的镁合金加工成100mm×30mm×2．3微观组织分析1．8mm的试样，利用RC—YLS一2000光纤激光器进行图3为AZ91D镁合金显微组织图。由图3(a)可单激光焊接，保护气体采用纯度为99．99的氩气，氩见，原始母材晶粒大小均匀，无气孔裂纹，其组织为黑气流量为16L／rain，焊接中采用侧向氩气保护，离焦色初生a—Mg基体及其上分布着的不连续不规则的白量为一1mm。焊接功率为80

6、0W，焊接速度为4．5色p(G—A1。Mg)相。由于触变注射成型过程中，镁合m／rain。硬度实验在HB-3000型布氏硬度试验机上金自进入料筒到成型经历的时间短，切屑来不及完全进行，采用CMT5205型电子万能拉力试验机进行抗熔化，因而组织中存在固相。由于半固态加工温度低，拉强度测试(拉伸速度为20mm／min)；断口分析在配液相凝固组织细小，由打碎的枝晶组成的固相颗粒尺有牛津能谱仪的JSM-5500LV扫描电镜上进行，相分寸相当细小，因而显微组织中较大固相颗粒均为未完收稿日期：2015—06—18；修订日期：2015—12—30作者简介：王敏(1971一)，

7、女，吉林长春人，副教授，工学硕士．研究方向：金属材料焊接。学兔兔www.xuetutu.com学兔兔www.xuetutu.com·138·机械工程与自动化2016年第1期5．5上模板设计卸料器将料从凸、凹模中推出，工件取出后，通过机械上模板要有足够的厚度和重量，具有较大的接触加工冲透内孔，并使各项数据达到尺寸要求，加工完面积，并且能够将作用在模具上的负荷合理地分配到毕。三通管挤压模具装配结构如图7所示。压力机滑块和工作台面上l_s]，其结构如图6所示。5．6模架及其他零件设计因四导柱模架冲压时受力比较均匀平衡，稳定性和导向精度较高，且导柱模结构比较完善，能够满

8、足本次TC4钛合金三通管