[发明专利]一种低温超声辅助镁合金焊接的方法

摘要

本发明公开了一种低温超声辅助镁合金焊接的方法，包括以下步骤：本焊接方法包括待焊接母材及中间反应材料层，待焊接母材选用镁合金或镁基复合材料，中间反应材料层选用锌箔；将待焊接母材的待焊接面进行机械打磨和超声清洗；然后按照上下层为待焊接母材，中间层为中间反应材料层；将超声工具头向待焊组件施加压力，压力值为0.1‑0.2MPa，然后温度加热至365‑375℃，焊接超声波振动105‑129秒，进行等温凝固；完成等温凝固后，冷却至室温。整个焊接过程能够在大气条件下完成，缩短等温凝固的时间，接头剪切力度强。

主权项

1.一种低温超声辅助镁合金焊接的方法，其特征在于，包括以下步骤：表面处理步骤，待焊接母材仅限于镁合金或镁基复合材料，将待焊接母材的待焊接面进行机械打磨和超声清洗；焊接前组装步骤，选用薄状或片状的锌箔作为中间反应材料层，将中间反应材料层夹持在上下两个待焊接母材的焊接界面，形成一待焊组件；上机固定步骤，将待焊组件放置在超声焊接设备的加工平台，并使超声工具头压紧在待焊组件的上部；将超声工具头向待焊组件纵向方向施加压力，压力值为0.1‑0.2MPa；加载超声及感应加热步骤，通过超声工具头将焊接超声波传导至待焊组件，焊接超声波的功率控制在200‑500W，焊接超声波的频率控制在10‑30kHz，同时通过感应加热设备加热待焊组件，感应加热设备功率控制在4‑6kW，感应加热设备频率控制在200‑250kHz；中间反应材料层消失步骤，将待焊组件温度加热至335‑345℃，通过超声工具头对待焊组件超声作用，使中间反应材料层与待焊接母材在超声及温度作用下产生反应，中间反应材料层反应后消失，在上下待焊接母材的焊接界面形成化合物层及溶固体层后，超声工具头停止作用，其中，溶固体层包括第一层和第二层，第一层为Zn原子向待焊接母材内部的固态扩散层；第二层为焊缝液态金属凝固过程中析出的α‑Mg(Zn)晶粒；富镁变化步骤，将待焊组件温度加热至365‑375℃，超声工具头再次对待焊组件超声作用，焊缝液态金属达到富Mg的亚共晶成分，α‑Mg(Zn)相依附于待焊接母材析出并长大；共晶变化步骤，通过超声工具头对待焊组件超声作用，将待焊组件温度降至335‑345℃，焊缝液态金属发生共晶反应：L→Mg51Zn20+MgZn；无共析冷却步骤，待焊组件温度下降至295‑305℃时，待焊组件中的Mg和Zn原子被限制移动；完成焊接组件步骤，得到焊接成品。