1 rhagymadrodd
Mae aloion magnesiwm nid yn unig yn ysgafn, cryfder uchel, ac yn isel mewn pris, ond mae ganddynt hefyd dampio dirgryniad da, castability, dargludedd trydanol, cysgodi electromagnetig, a gwasgariad gwres, ac maent wedi dod yn ddeunyddiau metel dewisol ar gyfer llawer o gynhyrchion diwydiannol. Ar hyn o bryd, defnyddir aloion magnesiwm yn eang mewn cydrannau â chynhwysedd dwyn bach megis fframiau talwrn, cromfachau offer, a chanolbwyntiau olwyn yn y diwydiant hedfan [1].
Gyda thrawsnewid ac uwchraddio offer gweithgynhyrchu modern ar raddfa fawr, mae'r galw am rannau strwythurol aloi magnesiwm ysgafn wedi dod yn fater brys iawn. Fodd bynnag, mae yna lawer o ddiffygion wrth weldio aloion magnesiwm, ac mae'n anodd cael cymalau wedi'u weldio sydd ag ansawdd ffurfio uchel a pherfformiad cynhwysfawr uchel. Mae'r papur hwn yn dadansoddi achosion diffygion weldio aloi magnesiwm ac yn cynnig mesurau ataliol, a all helpu i boblogeiddio a chymhwyso deunyddiau aloi magnesiwm, ac mae ganddo arwyddocâd ymarferol ar gyfer maes gweithgynhyrchu offer.
2 Proses Weldio o aloi magnesiwm
Mae prosesau weldio cyffredin ar gyfer aloion magnesiwm yn cynnwys weldio ymasiad a weldio cyfnod solet. Mae weldio ymasiad yn bennaf yn cynnwys weldio arc argon twngsten, weldio arc argon metel, weldio trawst electron, weldio laser a dulliau eraill, ac mae weldio cam solet yn weldio tro ffrithiant yn bennaf. Yn eu plith, mae weldio tro ffrithiant wedi dod yn ddull weldio a ffefrir oherwydd ei fanteision o lai o waith paratoi cyn-weldio, dim angen cysgodi deunyddiau nwy a weldio, weldio pob safle, priodweddau mecanyddol da weldiadau, a straen ôl-weldio bach. dadffurfiad. Fodd bynnag, mae gan weldio tro ffrithiant yr anfanteision bod yn rhaid i'r weldiad gael ei osod yn anhyblyg, mae'r cyflymder weldio yn isel, mae'r pen troi yn gwisgo'n gyflym, ac mae'r twll clo yn hawdd ei ffurfio ar ddiwedd y weldiad, sy'n gwneud weldio ymasiad yn ddull weldio cyffredin .
3 Dadansoddiad o ddiffygion weldio aloi magnesiwm
Mae gan aloion magnesiwm anfanteision megis anweddiad hawdd, ocsidiad hawdd, nitriding hawdd, a straen thermol mawr, ac yn aml maent yn dangos amrywiaeth o ddiffygion weldio yn ystod weldio. Mae achosion a mesurau ataliol diffygion cyffredin fel mandyllau, craciau thermol, ac anffurfiad yn cael eu datrys.
3.1 Stomata
(1) Achosion ffurfio Mae mandyllau yn aml yn ymddangos yn y weldiad y cydiad weldio ymasiad. Er enghraifft, mae Ffigur 1 yn dangos morffoleg mandwll y wythïen weldio o uniad weldio arc twngsten aloi magnesiwm marw-castio cyffredin AZ91D. Mae dau fath o fandyllau microsgopig sy'n cael eu dominyddu gan nwy hydrogen a mandyllau macrosgopig wedi'u dominyddu sy'n cael eu dominyddu gan nitrogen [2 ].
Mae ffurfio mandyllau yn cael ei briodoli'n bennaf i ddau reswm: un yw bod y nwy anhydawdd a gynhyrchir gan yr adwaith metelegol yn y pwll weldio yn casglu rhwng y crisialau dendrite solidified ac nad yw'n hawdd ei ollwng i ffurfio mandyllau; y llall yw oherwydd bod y pwll weldio yn amsugno ac yn diddymu rhai Yn y cam solidification, mae'r hydoddedd nwy yn gostwng yn gyflym gyda gostyngiad sydyn tymheredd y pwll tawdd, ac mae'r nwy yn hawdd i'w gasglu ar flaen y dendrites cynyddol, gan ffurfio mandyllau ar hyd y haen grisial.
Yn ystod weldio ymasiad o aloion magnesiwm, mae'r mandyllau yn bennaf yn dod o hydrogen toddedig, tra bod y hydrogen yn y pwll tawdd yn bennaf yn dod o'r lleithder o amgylch y metel sylfaen, gwifren weldio neu awyrgylch colofn arc. Mae gan aloion magnesiwm ddargludedd thermol cryf, ac mae cyflymder solidification y pwll tawdd yn gyflym iawn, gan achosi hydrogen i ddianc a ffurfio mandyllau. Ar yr un pryd, mae ffilm MgO yn hawdd ei ffurfio ar wyneb aloi magnesiwm. Mae mwy o gynnwys Mg yn arwain at fwy o MgO, mae MgO yn fwy rhydd nag Al2O3 ac ocsidau eraill, ac mae'n haws amsugno dŵr a ffurfio mandyllau.
Ar hyn o bryd, mandylledd welds weldio cysgodi nwy anadweithiol tawdd (MIG) yw'r uchaf. Mae hyn oherwydd bod weldio MIG yn dibynnu ar doddi'r wifren weldio yn barhaus, a bydd y ffilm ocsid yn y wifren weldio yn toddi'r dŵr sydd ynghlwm yn gryf i'r droplet, gan arwain at hydrogeniad y pwll tawdd. . Mae gan weldio trawst electron a weldio laser hefyd fwy o fandylledd yn y weldiad, sydd oherwydd y mewnbwn gwres llai o weldio o'r ddau ddull hyn, cyfradd oeri cyflymach y pwll tawdd, ac nid oes gan yr hydrogen yn y pwll tawdd amser i ddianc.
(2) Mesurau ataliol Triniaeth cyn-weldio: cyfuno glanhau mecanyddol a glanhau cemegol i gael gwared ar y ffilm ocsid a'r staeniau olew ar wyneb y metel sylfaen a'r wifren weldio gymaint ag y bo modd; defnyddio dulliau sychu i gael gwared ar y lleithder ar wyneb y metel sylfaen a gwifren weldio cymaint â phosibl; ceisio osgoi Weldio yn yr amgylchedd.
Optimeiddio paramedrau weldio: Gall paramedrau weldio effeithio ar amodau nwy yn dianc ac yn toddi yn y pwll tawdd. Pan fo'r amodau dianc yn fwy ffafriol na'r amodau toddi, mae'n bosibl lleihau'r mandylledd. Mae Ffigur 2 yn dangos y berthynas rhwng tueddiad mandylledd aloi alwminiwm-magnesiwm LF6 a pharamedrau weldio [3]. Mae cerrynt weldio mwy a chyflymder weldio yn ffafriol i leihau mandylledd.
Mae gan yr awyrgylch amddiffynnol eiddo ocsideiddiol priodol: O safbwynt atal diddymu hydrogen, gall ychwanegu swm bach o CO2 neu O2 i'r nwy anadweithiol a ddefnyddir ar gyfer diogelu weldio megis Ar a He helpu i leihau mandylledd.
3.2 Craciau thermol
(1) Achosion ffurfio Y craciau thermol mwyaf cyffredin yw craciau solidification a chraciau hylifedd. Mae craciau solidification yn graciau a achosir gan wahaniad y ffilm hylif sy'n weddill rhwng y metel weldio pan fydd y tymheredd solidification yn disgyn i agos at y llinell solidus. Y crac hylifedd yw bod y cyfnod rhynggrisialog yn toddi i'r cyfnod hylif pan fydd yr ardal ger-hollt yn gorboethi, ac mae'r ffilm hylif yn gwahanu ac yn cracio. Er enghraifft, mae Ffig. 3 yn dangos cyflwr craciau solidification yn y weldiad sy'n cyfateb i wahanol gyflymder weldio yn ystod weldio laser o aloi magnesiwm ZK60 [4].
Yn ystod y broses weldio, mae'r brif elfen aloi magnesiwm yn adweithio'n hawdd ag elfennau hybrin fel alwminiwm, copr, nicel, ac ati i ffurfio cyfansawdd ewtectig pwynt toddi isel. Yn ystod solidification, yn yr ystod tymheredd brau, bydd yr ewtecteg heb ei gadarnhau hyn yn cael ei ddosbarthu ymhlith y grawn ar ffurf ffilm hylif, sy'n lleihau'r grym bondio rhyng-gronynnog yn ddifrifol. Mae gan aloi magnesiwm gyfernod ehangu thermol mawr, sy'n achosi dadffurfiad thermol mawr yn ystod weldio, a bydd yn destun straen crebachu mawr yn ystod solidiad. Mae'r ffilm hylif intergranular yn anodd i wrthsefyll y straen crebachu hwn, ac mae'n hawdd cracio a ffurfio craciau solidification. Yn yr un modd, mae'r dargludedd thermol a chyfradd straen aloi magnesiwm yn gymharol fawr, a bydd y cylch gwres weldio yn toddi'r cyfnod rhyng-gronynnol ger y sêm yn gyflym, a bydd priodweddau mecanyddol y ffin grawn yn gostwng, sy'n hawdd ei gracio o dan straen.
(2) Mesurau ataliol Addaswch gynnwys yr elfennau yn y metel sylfaen a'r wifren weldio: cyfyngu ar gynnwys elfennau sy'n hawdd eu gwahanu ac amhureddau niweidiol yn y metel sylfaen a'r wifren weldio, a lleihau'r ail gam arwahanu macro a thoddi isel sy'n digwydd. yn y weld.
Optimeiddio paramedrau weldio: trwy ddewis cyflymder weldio rhesymol, mae Ffigur 4 yn dangos y berthynas rhwng siâp y pwll tawdd a'r cyflymder weldio [3]. Wrth weldio ar gyflymder isel, mae'r pwll tawdd yn eliptig, ac mae'r crisialau colofnog yn tyfu i ganol y weldiad mewn patrwm asgwrn penwaig, nad yw'n hawdd ffurfio arwynebau gwan ar wahân, ac mae tueddiad craciau thermol yn fach; ond wrth weldio ar gyflymder uchel, mae'r pwll tawdd yn siâp teardrop, ac mae'r crisialau colofnog yn debyg i Mae'n tyfu'n fertigol i echelin y weldiad, ac mae'n hawdd ffurfio gwahaniad arwyneb gwan ar yr wyneb cyfarfod, a'r duedd o gracio thermol yn fawr. Mae hefyd yn bosibl mireinio maint y grawn a lleihau maint y cyfnod rhyng-gronynnog trwy leihau'r mewnbwn gwres weldio yn briodol, ac arafu straen solidiad a chrebachu'r weld trwy leihau'r gyfradd oeri, a gall pob un ohonynt leihau'r achosion o craciau thermol.
Rheolaeth resymol o ataliaeth: Trwy reoli ataliaeth, mae'r straen ar y cyd yn cael ei leihau cymaint â phosib. Er enghraifft, dewis dilyniant weldio priodol. Pan fo'r dilyniant weldio yn amhriodol, gall yr ychydig welds olaf fod mewn cyflwr o ataliad mawr, mae'n anodd crebachu'n rhydd, mae maint y straen yn cynyddu'n sylweddol, ac mae craciau yn dueddol o ddigwydd.
3.3 Anffurfiad
(1) Achosion ffurfio Mae gan aloion magnesiwm ddargludedd thermol uchel a chyfernod ehangu thermol mawr, felly mae cyfradd oeri'r wythïen weldio yn gyflym, ac mae'r ardal wythïen agos a'r metel sylfaen yn cael eu dadffurfio'n hawdd gan straen crebachu, a'r siâp terfynol a newid maint. Er enghraifft, mae Ffigur 5 yn dangos bod gan aloi alwminiwm-magnesiwm anffurfiad ceugrwm oherwydd bod weldiad ffiled y ffroenell yn rhy agos at weldiad cwmpas y silindr [5].
(2) Mesurau ataliol Optimeiddio'r strwythur weldio: trefnwch leoliad y welds yn rhesymegol, sicrhewch fod gan bob weldiad ddigon o le afradu gwres, ac osgoi crynodiad gormodol o welds yn yr ardal; dewiswch siâp a maint priodol y welds [6].
Cynyddu anhyblygedd a gosodiad: Wrth weldio platiau aloi magnesiwm, defnyddiwch osodiadau arbennig, gwiail cynnal a dyfeisiau eraill i osod y platiau aloi magnesiwm ar y fainc waith. Ar ôl oeri i dymheredd ystafell ar ôl weldio, defnyddir y dull morthwylio i ryddhau rhan o'r straen weldio, ac yna caiff y gosodiad anhyblyg ei ddileu.
Cynhesu cyn weldio: Mae cynhesu cyn weldio yn cynyddu tymheredd y metel sylfaen i sicrhau bod y gwahaniaeth tymheredd rhwng y metel weldio a'r metel sylfaen cyfagos yn ystod weldio yn cael ei leihau, a thrwy hynny leihau'r straen mewnol o grebachu weldio.
Dewiswch ddilyniant weldio rhesymol: Rhannwch y gydran yn sawl uned fach yn briodol, weldio pob uned fach ar wahân, ac yna weldio'r unedau bach yn eu cyfanrwydd, fel y gall welds anghymesur neu welds â chrebachu mawr grebachu'n fwy rhydd heb grebachu. effeithio ar y strwythur cyfan [7].
Rheoli gwrth-anffurfiannau: Amcangyfrifwch faint a chyfeiriad anffurfiad weldio, ac yna gosodwch anffurfiadau artiffisial â chyfeiriadau gwahanol a meintiau cyfartal yn ystod y cynulliad weldio, fel y gellir gwrthbwyso'r anffurfiad a gynhyrchir gan weldio gan y gwrth-anffurfiad rhagosodedig.
3.4 Diffygion eraill
(1) Tyllau Mae tyllau yn aml yn ymddangos yn y weldiad o uniadau tro-ffrithiant weldio. Er enghraifft, mae Ffig. 6 yn dangos y diffyg gwag yn y wythïen weldio tro ffrithiant o aloi magnesiwm AZ31 [8]. Wrth weldio aloion magnesiwm, pan nad yw'r mewnbwn gwres weldio yn ddigonol, bydd dadffurfiad plastig y metel a adneuwyd yn annigonol, bydd hylifedd y deunydd yn wael, ac ni fydd tu mewn i'r weldiad yn cael ei gau'n llwyr, gan ffurfio tyllau; pan fo'r mewnbwn gwres weldio yn rhy fawr, bydd y pen troi yn cael ei achosi Mae'r deunydd weldio ar yr ochr ymlaen yn ehangu ac yn gorlifo, ac mae'r ôl-lenwi yn annigonol, gan ffurfio tyllau; pan ddefnyddir pen troi colofnog neu gonigol heb edau, nid yw dadffurfiad plastig y deunydd yn yr ardal weldio yn ddigonol, ac mae tyllau'n hawdd eu ffurfio. Gellir osgoi achosion o ddiffygion twll trwy reoli'n rhesymol y cyflymder weldio a chyflymder cylchdroi'r pen troi i addasu'r mewnbwn gwres weldio, neu ddewis geometreg briodol y pen troi.
llun
Ffig.6 Diffyg mandwll ar uniad tro-weldio ffrithiant o aloi magnesiwm AZ31 (AS yw'r ochr ymlaen, RS yw'r ochr yn ôl)[8]
(2) Llosgi drwodd Mae llosgi drwodd yn aml yn digwydd yn wythïen weldio y cymal weldio ymasiad. Oherwydd pwynt toddi uchel magnesiwm ocsid a phwynt toddi isel aloi magnesiwm, mae'n anodd ffiwsio'r ddau pan fyddant ynghlwm wrth ei gilydd. Pan fydd y daflen aloi magnesiwm wedi'i weldio, mae'n anodd arsylwi ar y toddi weldio. Unwaith y bydd y mewnbwn gwres yn cynyddu i ystod afresymol, nid yw lliw'r pwll tawdd yn newid yn sylweddol, ond ni all y metel heb ei doddi o dan y pwll tawdd wrthsefyll y straen y mae'n ei dderbyn, ac mae llosgi drwodd yn digwydd ar hyn o bryd. Gwnewch waith da o lanhau wyneb yr aloi magnesiwm cyn weldio, a weldio cyn gynted â phosibl ar ôl glanhau er mwyn osgoi achosion o ddiffygion llosgi. Yn ogystal, trwy optimeiddio'r paramedrau weldio i gyfyngu ar ddyfnder y treiddiad, gellir osgoi llosgi trwodd hefyd.
4 Dadansoddiad Achos Nodweddiadol o Ddiffygion Weldio mewn Aloeon Magnesiwm
Cafodd yr aloi magnesiwm GW63K 6mm o drwch ei weldio gan weldio laser a weldio trawst electron yn y drefn honno, a dangosir ymddangosiad macrosgopig y seam weldio yn Ffig. 7 a Ffig. 8 yn y drefn honno. Mae gan y ddau fath o wythiennau weldio ymasiad ddiffygion amlwg fel spatter a undercut, sy'n cael eu hachosi gan bwynt toddi isel aloi magnesiwm, cyfernod ehangu thermol mawr, a mewnbwn gwres weldio mawr. Gellir defnyddio dulliau dilynol i leihau mewnbwn gwres weldio. Optimeiddio Proses.
llun
Ffig.7 Morffoleg macrosgopig o wythïen weldio laser o aloi magnesiwm GW63K
llun
Ffig.8 Morffoleg macrosgopig o wythïen weldio trawst electron o aloi magnesiwm GW63K
