一、如何采用鎢極氬弧焊焊接擠壓的AZ31鎂合金板材？

目前，鎂合金結構件，尤其是型材、板材應用需求不斷增加，鎂合金連接工藝成為必須解決的問題，而焊接是金屬材料連接工藝中最簡單普遍的連接方式。相對于鋼鐵材料及鋁合金，鎂合金焊接性能較差，焊接問題成為制約其廣泛應用的首要問題。因此，鎂合金焊接技術的開發和應用對鎂合金產業化具有重要的現實意義。在鎂合金焊接中，鎢極氬弧焊（TIG）因簡單實用成為鎂合金焊接中最常用的一種焊接方法。那么，如何采用鎢極氬弧焊（TIG）對AZ31鎂合金進行焊接呢？

例如，對經常應用的6mm厚AZ31鎂合金擠壓板，有關研究者選擇與母材相同化學成分的直徑為3mm的AZ31鎂合金擠壓焊絲（化學成分見表2-1），使用WSME-315型氬弧焊直流焊機，保護氣體為純度99.99％的氬氣，焊接參數見表2-2，順利地實現了6mm厚AZ31鎂合金擠壓板材的平板對接。

焊接前母材開60°的V型坡口，對接平板組口方向沿板材擠壓方向。焊前先用丙酮清除板材表面油污，然后再用砂紙正反面打磨去除表面氧化膜。焊接過程采用雙面填絲焊接工藝。焊后沿焊縫垂直方向取樣，并制備不同參數下的焊接接頭拉伸試樣。

焊接件外觀形貌如圖2-1所示，焊接接頭的焊縫成型美觀，魚鱗狀波紋重疊均勻，焊縫無明顯的下塌。AZ31鎂合金板材雙面焊接接頭組織如圖2-2所示。由圖2-2可見，經雙面焊接后的鎂合金接頭組織致密，母材與填充焊絲完全熔合，焊縫中未見氣孔、裂紋、未熔合等焊接缺陷。AZ31鎂合金TIG焊接頭由母材、熱影響區、焊縫區組成。AZ31板材母材組織為具有一定取向的等軸晶組織，晶粒尺寸約為10m，如圖2-3（a）所示。熱影響區由于離μ焊縫較近，受焊接熱輸入影響發生了再結晶，形成了等軸晶。相對于母材組織，晶粒有所長大，大約為20μm，如圖2-3（b）所示。在焊接過程中，V型坡口內填入了AZ31焊絲，焊絲熔化凝固后形成了焊縫，由于焊接定向散熱作用，焊縫組織呈現鑄態組織特征，晶粒尺寸較大，晶粒約為46μm，如圖2-3（c）所示。在焊接過程中，坡口附近母材發生重熔，與熔化的焊絲充分熔合，凝固后形成熔合區，熔合區方向沿坡口方向形成，如圖2-4所示，晶粒尺寸比熱影響區與焊縫區的晶粒尺寸細小。

AZ31鎂合金母材與焊接接頭拉伸試驗結果見表2-3，母材抗拉強度平均值為280MPa，延伸率平均值為21.7％，焊接接頭平均強度為241MPa，延伸率平均值為13.8％，抗拉強度與延伸率分別達到了母材的86％和63.6％。拉伸試驗時，所有試樣的斷裂都在熱影響區，且焊接接頭的拉伸斷口呈現韌性-脆性混合斷裂的形貌特征，如圖2-5所示。

由試驗可見，采用直流氬弧雙面焊接方法，選擇合適的焊接工藝完全可以成功地焊接AZ31鎂合金擠壓板材，且其焊接接頭的外觀成型美觀，力學性能基本滿足結構需要。