試析鎂合金焊接技術的研究進展及應用

王正江

摘 要：本文對鎂合金的焊接技術特點進行了闡述與分析，并結合鎂合金焊接技術的研究進展，對其具體應用進行了介紹，希望能夠從理論層面上支持鎂合金焊接的進步與創新。

關鍵詞：鎂合金 焊接技術 研究進展 應用

引言

在科學技術不斷發展的背景下，近來在社會各領域中開始廣泛運用鎂合金材料及其焊接技術。相較于鋁合金材料，鎂合金在質量、密度等性能參數方面具有較大的優勢，其承載沖擊能力較強，并且有機物與堿對其腐蝕作用較小，并且這種金屬結構材料具有較強的鑄造性，因此在工業生產與其他領域中，這種材料具有較高的應用價值與研究意義。

一、鎂合金的焊接特點分析

鎂合金具有非?；顫姷幕瘜W性質，尤其是在高溫環境之下，鎂合金與氧結合發生化學反應的可能性非常高，其氧化反應之后形成的物質的熔點非常高，在鎂合金焊接技術的應用中往往會產生一些負面影響。鎂合金在焊接中往往存在諸多影響因素，例如熱應力、氧化、蒸發、薄件燒穿與塌陷以及晶粒問題等，一旦控制不當，就會導致鎂合金焊接難以達到預期效果。因此，在鎂合金焊接中，必須對以下幾方面內容予以高度關注。

1、熱應力

研究表明，與鋼材料相比，鎂合金具有兩倍的熱膨脹系數，這一特點使得鎂合金在焊接過程中的熱應力問題十分突出，在熱應力作用之下，工件的整體性能會受到嚴重的影響，例如形狀、尺寸等等。與此同時，在溫度上鎂合金表層與內心存在一定的差異，熱應力會增加表層收縮力，進而對內心部分產生拉力，進而導致工件發生形變，情況嚴重時還會造成工件出現裂縫。

2、氧化與蒸發

鎂是鎂合金材料的主要成分，其具有十分活潑的化學性質，尤其是在高溫條件之下，鎂與氧會發生化學反映并生成氧化鎂，這種物質難以融化，并以細小顆粒夾渣的形式存在于鎂合金中，進而對鎂合金整體質量產生影響。

3、薄件燒穿與塌陷

在鋁鎂合金焊接過程中，由于生成的雜質氧化鎂與鎂合金的熔點存在較大的差異，并且鎂合金的熔點要比氧化鎂薄膜低很多，如此就會導致鎂合金在焊接中受到氧化鎂的限制，進出現燒穿、坍塌等現象，對焊接效果造成影響，增加二者融合的難度。

4、晶粒問題

鎂合金這種金屬的熔點相對較低，其具有良好的導熱性能，然而在具體焊接中，焊接熱源的選擇往往會優先考慮較高的使用功率，如此一來就會使一些較大的晶粒存在于焊接的縫口處，同時也會增加焊接部位的溫度，一旦有晶粒出現，那么就會影響到鎂合金的整體力學性能，導致其作用與效果難以得到有效發揮。

5、熱裂與氣孔問題

相關研究顯示，在鎂合金焊接中，鎂元素與鋁、銅等很容易發生反應并形成共晶體，通常情況下這些共晶體具有較低的熔點，其表面出現裂縫的可能性非常高。并且在溫度不斷升高的情況下，鎂合金焊接的氫氣越來越少，進而使部分氫氣孔得以形成，最終對工件整體質量產生不利的影響。

二、鎂合金焊接技術

1、鎢極惰性氣體保護焊

鎢極惰性氣體保護焊又被稱為TIG焊，這種方法的原理是基于惰性氣體的保護，通過鎢電極與工件間產生的電弧熱作用，實現母材的融化與焊絲填充，在鎂合金焊接中，鎢極惰性氣體保護焊的應用的特點在于不容易融于金屬，而且與金屬不會發生反應。此外，TIG焊的另外一個優勢在于焊接中能夠對工件表面的氧化膜予以清除，對于一些具有活潑化學性質的有色金屬、不銹鋼以及合金等焊接而言，這種焊接技術具有較強的適用性，在對電流進行合理調整的情況下，一些超薄的鎂合金焊接甚至不會出現融化現象。

2、熔化極惰性氣體保護焊

熔化極惰性氣體保護焊又被稱為MIG焊，其原理是通過氬氣或富氬氣體的保護，采用連續送進可融化的焊絲與在焊絲工件中燃燒的電弧作為熱源，以此進行焊接作業。對于鎂合金焊接而言，通過MIG焊的熔滴過渡，焊接的整體效果在穩定性與均勻性方面都比較突出，因此鎂合金表面與內心的差異得到了有效控制，焊縫成形的美觀性與均勻性較強，具有相對理想的焊接效果。在MIG焊的應用中，電弧氣氛的氧化性很弱，基于此，MIG焊在碳鋼、高合金鋼的焊接中，能夠對一些活潑金屬及其合金進行焊接，例如鋁和鋁合金、鎂和鎂合金等等。此外，基于MIG焊的應用，整個焊接具有更高的工藝性，焊接效率也得到了大幅度提升。

3、攪拌摩擦焊

攪拌摩擦焊又被稱為FSW，這種焊接技術的原理是基于工件端面的運動與摩擦作用產生的熱能，使工件的熱塑性狀態得以實現，然后在短時間內進行頂鍛與焊接。與常規摩擦焊相比，攪拌摩擦焊具有相同的機理，并且這種焊接技術同樣是對摩擦熱與塑形變形熱加以運用，并以此作為焊接熱源進行焊接作業。在鎂合金焊接中，FSW屬于一種固相焊接方法，例如有的金屬具有較低熔點，對于此類材料的焊接FSW的適用性就相對較強，并且在實際應用中對工件表面的清潔度要求并不高，對環境產生的負面影響也較小，可見在鎂合金焊接技術中，這種技術的環保性相對突出。

4、電子束焊

電子束焊又被稱為EBW，這種焊接技術是基于加速與聚焦的電子束的應用，對置于真空或非真空中的焊件進行轟擊，從中產生熱能并實現焊接。就理論層面而言，電子束焊涉及到的內容相對廣泛，例如機械、真空、高電壓與電磁場理論、電子光學等等。對于鎂合金焊接而言，電子束焊技術的應用對不同金屬與合金材料的適應性較強，特別是在鎂合金發生氧化反應時，其生成的氧化鎂不易融化，通過電子束焊技術，其焊接效果能夠趨于穩定與理想，并且電子束能夠對焊縫進行精準定位，不會存在精度與重復性誤差，因此在鎂合金焊接中具有較高的應用價值。

5、激光焊和激光-TIG復合焊

激光焊簡稱為LBW，其原理是將激光束作為熱源進行焊接。在焊接中會對激光器加以運用并將高功率密度的激光束發射聚縮在工件表面對其產生轟擊作用，從而使熱能得以產生，使工件融化并實現焊接目的。通過對激光焊的改進，激光-TIG復合焊逐漸得到應用，這種焊接技術是將前文所述的鎢極惰性氣體保護焊與激光焊結合到一起，以此提高焊接質量。

三、結束語

綜上所述，鎂合金焊接中依然存在一些缺陷，例如鎂合金對氧氣的化學親和力一直以來都難以得到有效控制，例如在鎂合金碎屑或粉塵在高溫條件之下發生爆炸的可能性非常高，進而對工件質量與安全構成一定威脅。由此可見，針對鎂合金及其焊接技術的研究與應用具有重要意義。

參考文獻

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