合金元素对35CRMO冷板CO2激光焊质量的影响

合金元素对35CRMO冷板CO2激光焊质量的影响

镁及镁合金35CRMO合金钢管具有比强度、比刚度高，减振性、电磁屏蔽和抗辐射能力强，易切削加工、易回收等优点，在汽车、电器、航天航空等工业领域有着广阔的应用前景。但由于镁合金熔点低、导热率高、热膨胀系数大而且与氧、氮的亲和力强，故对35CRMO合金钢管其焊接工艺的要求更高。激光焊接是一种高效精密加工方法，它具有焊接速度快、热输入低、焊接变形小等特点，是焊接镁合金的优选方法。AZ31镁合金是目前常用的镁合金材料，应用越来越广泛，因此对其激光焊接工艺研究具有较强的应用价值。35CRMO合金钢管采用CO2激光焊工艺焊接AZ31镁合金薄板，并通过在AZ31镁合金试件背面添加合金压带以向其中添加合金元素的焊接方法，可以改变镁合金焊接中存在的塌陷问题，并通过研究焊接接头的组织性能，分析合金元素的作用机理。

　　母材为Mg-Al-Zn系35CRMO合金钢管镁合金AZ31薄板，厚度3mm，为轧后退火态；对焊缝填充元素的合金压带分别为AZ31、AZ31+La、AZ61、AZ61+La、AZ91、AZ91+La，厚度0.5mm。取AZ31薄板垂直轧制方向与平行轧制方向进行焊接。接头型式为不开坡口的平板对接不填丝自熔焊，采用氩气保护，焊接设备为GS-TFL-5kW型高功率横流CO2激光器。焊前，对试件进行严格的清理，清除试件表面的油污、水分、氧化膜等；试件两端采用夹具固定在激光器上，要求尽量不错边；同时要夹紧，防止焊后试件发生变形。

　　合金元素能改善35CRMO合金钢管镁合金的焊缝组织，具体体现在不添加合金压带的AZ31镁合金在焊接时由于金属的蒸发损失，形成下塌；而添加合金压带的AZ31镁合金焊接时能够即时填补自熔焊时产生的凹坑，从而保证焊缝具有良好的外观形貌。添加合金元素Al能够使焊缝组织中的析出相增多，35CRMO合金钢管同时在Al的含量不超过0.6%时，形成的共晶体使晶粒细化，提高焊缝的力学性能；当Al含量超过0.6%时，析出相主要呈片状沿晶界分布，使力学性能降低。本实验中是添加含有La元素的镁合金板，添加La后产生了偏聚，在焊缝中分布不均匀，使焊缝的力学性能有所下降。