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摘要：本文采用脉冲MIG焊接方法对AZ31B镁合金板进行焊接，研究焊接工艺对焊缝成形的影响，分析了焊接接头的微观组织和力学性能。结果表明：采用脉冲MIG焊时，可在平均电流小于喷射过渡的临界电流下实现脉冲喷射过渡；而且焊接时飞溅较小，焊缝成形情况良好；焊接接头的抗拉强度达到母材的88%，延伸率略高于母材；接头断裂于熔合线上。
关键词：AZ31B镁合金，MIG焊接，微观组织，力学性能
MIG焊接是一种高效率、高自动化的连接技术，适合于镁合金薄板及中厚板焊接。Wohlfahrt H等人研究了厚度为1.35mmm-5mm的 AZ31、AZ61板材的MIG焊接头的性能，结果表明接头的抗拉强度可达到母材强度的80%-100%[1]。Fujie Msatsugu等采用MIG焊对1.6mm厚AZ31镁合金板材进行了焊接。采用脉冲MIG焊，填充材料为Ф1.2mm的AZ61焊丝，焊接接头为搭接和对接，其搭接接头抗拉强度在145～165MPa之间变化（为母材抗拉强度的62%～65%）[2-3]。刘金华等人采用了TIG焊和直流MIG焊对8mm厚的AZ31B镁合金板进行了焊接，结构发现直流MIG焊的焊缝成形不及TIG焊，直流MIG焊使用的焊接电流为160A-200A，焊接过程中出现了大飞溅和焊遛等现象。
本文采用脉冲MIG焊接AZ31B镁合金，观察焊缝成形情况，分析焊接接头组织和性能，为进一步研究高效率高质量的镁合金MIG焊接方法提供理论基础。
1. 试验材料和方法
试验采用镁合金AZ31B板（200mm×50mm×8mm）作为母材。添充材料为AZ31镁合金焊丝，规格为Ф1.6mm。采用脉冲MIG焊时平均电流172A～224A，电弧电压22.8V～23.9V，焊接速度为0.46m/min，脉冲频率为2.5Hz。
2.焊缝成形情况
采用脉冲MIG焊接时，随着平均电流的增加，焊缝熔深、熔宽和余高也都增加，平均电流为172A时，焊缝未熔透。当平均电流为224A时，余高增加到3.2mm，在焊接中过大的余高也是不可取的。因此在本实验条件下认为平均电流为187A的焊接工艺较好。
3.接头组织特征分析
焊接接头包括焊缝区（WZ），焊接热影响区（HAZ）和母材区（BZ）。用X射线衍射仪对母材和焊缝区的相组成进行了分析，母材的相结构主要为-Mg固溶体，焊缝区的相结构主要为-Mg固溶体和-Al12Mg17金属间化合物，见图1。
图2为焊缝晶界形貌，晶界处分布着断续物。图3对晶界处断续物进行元素面扫，明显看出晶界断续物处镁元素贫瘠，而铝元素富集，此处存在着-Al12Mg17相。对晶界处层片状组织进行线扫分析，可以看出晶界处黑白相间的层片组织铝含量高于晶内，白色层片处铝元素含量又出现峰值，其含铝量较多为-Al12Mg17相，而白色层片间黑色处Al含量较少为-Mg固溶体。因此该镁合金焊缝金属的晶界处存在着由-Mg固溶体和-Al12Mg17金属间化合物组成的共晶组织或离异共晶组织。
4.接头力学性能分析
焊缝区和母材都为等轴晶，焊缝区晶粒比母材细小，而焊接热影响区为过热组织，晶粒粗大。室温下测得AZ31B镁合金母材的抗拉强度为255MPa，延伸率为21%。而焊接接头的抗拉强度为225MPa，为母材的88%，断裂于熔合线上（见图4）。而延伸率稍有增加为22.6%，可能是因为焊缝区晶粒细化，甚至比母材细小，而致使延伸率稍有提高。
5.结论
5.1.选用脉冲MIG时，可在平均电流小于喷射过渡的临界电流下实现脉冲喷射过渡，焊接过程稳定、飞溅小，焊缝成形情况良好。
5.2.力学性能试验表明，焊接接头的抗拉强度可达到母材的88%，延伸率略高于母材，接头断裂于焊接熔合线上。
5.3.对焊接接头进行组织分析，焊缝区的晶粒尺寸细小，-Al12Mg17相明显多于母材。-Mg固溶体与-Al12Mg17金属间化合物形成共晶或离异共晶组织以断续状分布于晶界处。
参考文献：
[1] WohIfahrt H， Rethlemeier M， Bouaifi B. et al. Metal-inert gas welding of magnesium alloys [J]. Welding and Cuting， 2003， 55（2）： 80-84.
[2] FUJIE M， NAKATA K， TONG H， et al. MIG arc welding of magnesium alloy [J]. Transactions of Joining and Welding Research Institute， 2003， 32（1）： 39-40.
[3] 刘金华， 王文先等. AZ31B镁合金TIG和MIG焊接接头组织性能比较分析， 太原理工大 学学报， 2008，5（39）：1-4
作者简介：
王翠，女，硕士，单位：吉林交通职业技术学院，主要从事工程机械方面的工作。
关键词：AZ31B镁合金，MIG焊接，微观组织，力学性能
MIG焊接是一种高效率、高自动化的连接技术，适合于镁合金薄板及中厚板焊接。Wohlfahrt H等人研究了厚度为1.35mmm-5mm的 AZ31、AZ61板材的MIG焊接头的性能，结果表明接头的抗拉强度可达到母材强度的80%-100%[1]。Fujie Msatsugu等采用MIG焊对1.6mm厚AZ31镁合金板材进行了焊接。采用脉冲MIG焊，填充材料为Ф1.2mm的AZ61焊丝，焊接接头为搭接和对接，其搭接接头抗拉强度在145～165MPa之间变化（为母材抗拉强度的62%～65%）[2-3]。刘金华等人采用了TIG焊和直流MIG焊对8mm厚的AZ31B镁合金板进行了焊接，结构发现直流MIG焊的焊缝成形不及TIG焊，直流MIG焊使用的焊接电流为160A-200A，焊接过程中出现了大飞溅和焊遛等现象。
本文采用脉冲MIG焊接AZ31B镁合金，观察焊缝成形情况，分析焊接接头组织和性能，为进一步研究高效率高质量的镁合金MIG焊接方法提供理论基础。
1. 试验材料和方法
试验采用镁合金AZ31B板（200mm×50mm×8mm）作为母材。添充材料为AZ31镁合金焊丝，规格为Ф1.6mm。采用脉冲MIG焊时平均电流172A～224A，电弧电压22.8V～23.9V，焊接速度为0.46m/min，脉冲频率为2.5Hz。
2.焊缝成形情况
采用脉冲MIG焊接时，随着平均电流的增加，焊缝熔深、熔宽和余高也都增加，平均电流为172A时，焊缝未熔透。当平均电流为224A时，余高增加到3.2mm，在焊接中过大的余高也是不可取的。因此在本实验条件下认为平均电流为187A的焊接工艺较好。
3.接头组织特征分析
焊接接头包括焊缝区（WZ），焊接热影响区（HAZ）和母材区（BZ）。用X射线衍射仪对母材和焊缝区的相组成进行了分析，母材的相结构主要为-Mg固溶体，焊缝区的相结构主要为-Mg固溶体和-Al12Mg17金属间化合物，见图1。
图2为焊缝晶界形貌，晶界处分布着断续物。图3对晶界处断续物进行元素面扫，明显看出晶界断续物处镁元素贫瘠，而铝元素富集，此处存在着-Al12Mg17相。对晶界处层片状组织进行线扫分析，可以看出晶界处黑白相间的层片组织铝含量高于晶内，白色层片处铝元素含量又出现峰值，其含铝量较多为-Al12Mg17相，而白色层片间黑色处Al含量较少为-Mg固溶体。因此该镁合金焊缝金属的晶界处存在着由-Mg固溶体和-Al12Mg17金属间化合物组成的共晶组织或离异共晶组织。
4.接头力学性能分析
焊缝区和母材都为等轴晶，焊缝区晶粒比母材细小，而焊接热影响区为过热组织，晶粒粗大。室温下测得AZ31B镁合金母材的抗拉强度为255MPa，延伸率为21%。而焊接接头的抗拉强度为225MPa，为母材的88%，断裂于熔合线上（见图4）。而延伸率稍有增加为22.6%，可能是因为焊缝区晶粒细化，甚至比母材细小，而致使延伸率稍有提高。
5.结论
5.1.选用脉冲MIG时，可在平均电流小于喷射过渡的临界电流下实现脉冲喷射过渡，焊接过程稳定、飞溅小，焊缝成形情况良好。
5.2.力学性能试验表明，焊接接头的抗拉强度可达到母材的88%，延伸率略高于母材，接头断裂于焊接熔合线上。
5.3.对焊接接头进行组织分析，焊缝区的晶粒尺寸细小，-Al12Mg17相明显多于母材。-Mg固溶体与-Al12Mg17金属间化合物形成共晶或离异共晶组织以断续状分布于晶界处。
参考文献：
[1] WohIfahrt H， Rethlemeier M， Bouaifi B. et al. Metal-inert gas welding of magnesium alloys [J]. Welding and Cuting， 2003， 55（2）： 80-84.
[2] FUJIE M， NAKATA K， TONG H， et al. MIG arc welding of magnesium alloy [J]. Transactions of Joining and Welding Research Institute， 2003， 32（1）： 39-40.
[3] 刘金华， 王文先等. AZ31B镁合金TIG和MIG焊接接头组织性能比较分析， 太原理工大 学学报， 2008，5（39）：1-4
作者简介：
王翠，女，硕士，单位：吉林交通职业技术学院，主要从事工程机械方面的工作。