AZ31镁合金CMT堆焊工艺与接头组织研究

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1、设计·工艺2017年2月第1期AZ31镁合金CMT堆焊工艺与接头组织研究曲宏韬1申俊琦2(1．北京航星机器制造有限公司，北京步贤政1胡洋1100013；2．天津大学，天津300072)摘要：本文通过优化工艺参数改善焊缝成形，研究热输入对CMT堆焊层组织及性能的影响。研究表明，在pulsed—CMT模式下，送丝速度为4m／min时，焊接过程稳定性好，堆焊层润湿性好。焊缝区主要由Ⅱ．Mg和分布于枝晶间的p—M917A112相组成。关键词：镁合金；堆焊；组织StudyonCladdingProcessandMicro

2、structureofMagnesiumAlloysEmployingCMTWeldingQuHongta01ShenJunqi2BuXianzhen91HuYan91(1．BeijingHangxingMachineryManufacturingCorporation，Beijing100013；2．TianjinUniversity,Tianjin300072)Abstract：TheeffectsofCMTweldingparametersonweldingstabilitywereinvestigate

3、dinthispaper,andtheeffectsofheatinputonthemicrostructuresandpropertiesofcladdingwerestudied．Theresultsshowedthatunderpulsed—CMTmode，WFSof4m／mincouldobtainstableweldingprocessandfavorablewettingconditionofcladdings．Theweldzone(WZ)consistedofa—Mgandp-M917A112．

4、Keywords：AZ31magnesiumalloy；CMTcladding；microstructures1引言镁合金有着高比强度、低密度、优良的电磁屏蔽性能、高热导率和易于回收等特点，在交通运输、航天航空、军事领域有着很好的应用前景[11。但是由于镁合金较差的耐磨性和较差的耐腐蚀性，使得镁合金部件容易在服役过程中磨损、腐蚀，因而提早进入报废期。堆焊作为再制造中一种重要的技术手段【2】，是修复破损零件非常有效的方法，它可以恢复部件的原有形状和性能，延长产品的服役时间并且节省成本。本文通过优化焊接工艺改善焊缝

5、成形，探究了CMT焊接方法在镁合金堆焊方面的应用，从而为镁合金CMT再制造技术奠定工艺基础。2试验2．1试验材料试验所用材料为150mmx50mmx3mm的AZ31B镁合金板，其化学成分如表1所示。焊接填充材料是直径1．2mm的AZ31镁合金，其化学成分与母材相同。表1AZ31B镁合金板的化学成分％2．2试验方法CMT焊接选择pulsed—CMT的模式和4m／min的送丝速度。通过调整焊接速度，探究了不同热输入对镁合金堆焊层的微观组织和性能的影响，具体焊接参数如表2所示。焊前清理母材表面，用钢刷除去表面氧化膜，

6、并用无水乙醇去除表面油脂。作者简介：曲宏韬(1989一)，硕士，材料加工工程专业；研究方向：有色金属焊接。收稿日期：20170卜0934设计·工艺航天制造技术表2焊接参数表焊接速度和焊缝几何尺寸的关系如图2所示。随送丝速度焊接速度CMT模式脉冲修正弧长修正／％／m·minl／mm·S1pulsed-CMT480Opulsed—CMT410Opulsed—CMT412Opulsed-CMT4140O观测焊后堆焊层截面的几何尺寸，探究不同焊接速度下焊缝宽度、熔深、余高及接触角随热输入的变化规律。对堆焊层进行微观组织

7、分析。沿着垂直于焊缝的方向采用线切割得到金相试样，由于镁合金质地较软，可以将试样在砂纸上预磨到3000#，然后用金丝绒抛光布抛光至无明显划痕，并立即用腐蚀剂(10mlHCl+100mlC2H50H)腐蚀抛光后的接头，腐蚀时间为lO～20s。用金相显微镜(OpticalMicroscope，OM)和配备有能谱仪(EnergyDiffractionSystem，EDS)的扫描电子显微镜(ScanningElectronMicroscope，SEM)观察腐蚀好的试样组织。3结果分析3．1不同热输入对镁合金单道堆焊表面

8、成型及焊缝截面尺寸的影响图l是单道堆焊的表面成形。焊缝成形良好，呈现出金属光泽并且焊缝表面存在均匀的鱼鳞纹。此外，随着焊接速度的增加，鱼鳞纹变得更加明显。c12mmJSd14mm／s图1不同焊接速度下的堆焊焊缝的表面成形}～I}二二二二二二二=l8101214焊接速度／m·rain1图2不同焊接速度下的焊缝几何尺寸着焊接速度的增大，焊缝宽度逐渐减小。图3给出了不同焊接速度下的接触角。可