AZ31镁合金TIG焊焊接工艺研究(4)
1.3 选题的意义
21 世纪人类社会环保、节能成为可持续发展的重大战略要求，在这种环境下金属镁及其合金受到人们的极大关注。90 年代以后，镁的冶炼技术迅速发展，使其价格迅速下降，同时，国内外在镁的应用方面做了大量的研究工作，这些发展都预示着镁大规模应用的时代即将到来。20 世纪末，安全和环保法规的日趋严格，对现代汽车节能降耗的要求不断提高，轻量化成为汽车选择材料的主要发展方向。镁作为工业应用中最轻的金属材料，成为汽车轻量化的首选材料。同时，镁合金可替代塑料材料满足计算机、通信器材和消费类电子产品轻、薄、小型化、高集成化以及严格的环保要求，在通讯信息产业中也有着十分广泛的应用[13]。
材料的应用不仅由其本身的性能决定，也由依赖于材料成形技术的解决，而焊接是材料连接技术中广泛应用的材料成形技术。由于镁合金焊接时极易形成氧化膜，焊接金属易产生气孔、裂纹等缺陷，焊接接头力学性能降低，致使镁合金的焊接性较差，不易实现镁合金结构件以及镁合金与其它材料结构件之间的可靠连接，这已成为制约镁合金应用的技术瓶颈和亟待解决的关键技术之一。
目前，镁合金焊接冶金、焊接性及焊接工艺方面的研究相对较少，许多镁合金焊接理论和焊接技术问题仍未得到解决。因此，系统地研究镁合金焊接接头的组织结构特点，焊接工艺参数和焊丝成分对接头组织与力学性能的影响规律，其目的在于提高镁合金焊接技术水平提供必要的依据，具有重要的理论意义和实际应用价值。
1.4 本课题的主要研究内容
镁合金焊接工艺范围较窄，焊后存在着粗晶、热应力、气孔和热裂纹等问题。目前针对镁合金焊接性和焊接工艺研究也得到多人的重视，对镁合金焊接的研究也得到许多成果。但在很多方面还有有待进一步的研究。TIG焊接方法适于镁合金薄板的焊接，故本文采用TIG焊接方法对AZ31B镁合金进行焊接，研究 AZ31B 镁合金焊接性及 TIG 焊接工艺，主要内容如下：
（1）调整焊接工艺参数（焊接电流、焊接速度），分析其对镁合金（AZ31B）TIG 焊焊缝成形外观的影响，并确定出最佳的焊缝成形工艺参数。
（2）研究镁合金（AZ31B）TIG 焊焊接接头的组织结构。
（3）焊接工艺参数（焊接电流、焊接速度）对镁合金（AZ31B）TIG 焊焊接接头组织及力学性能的影响；并确定出最佳的焊接工艺参数。
2 AZ31镁合金TIG焊工艺试验及工艺参数对焊缝成形的影响
2.1 试验材料与设备
2.1.1 试验材料
试验所用的板材为AZ31B-O态变形镁合金（化学成分见表2.1），板厚4mm，长300mm，宽130mm。试样未加工坡口。镁是化学性质非常活泼的金属，很容易与空气中的O2、N2和H2等发生反应，影响焊接质量。因此保护气采用惰性气体，纯度为99.99%的氩气。
表2.1 AZ31B镁合金板的化学成分
牌号 Mg Al Zn Mn Si Fe Ca Cu Ni
AZ31B 余量 2.5-3.5 0.6-1.4 0.2-1.0 0.10 0.005 0.04 0.05 0.005
2.1.2 焊接设备
焊接电源设备为为福尼斯MAGIC WAVE 3000交/直流氩弧焊机（如图2.1）。焊接机器人为安川MOTOMAN-MH6机器人（如图2.2）是高速机器人手臂，安装空间需求小，有6公斤的有效载荷。通过DX 100可编程控制器控制吹冰轴机械手臂可以很容易地处理各种应用程序，并提供卓越的可重复性。
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