AZ31B镁合金电子束焊接接头组织及性能分析
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图 2 为 AZ31B 镁合金板材电子束焊接接头的 截面宏观形貌 ,由图 2 可见 ,AZ31B 镁合金电子束焊 缝形状为颈部细长的高脚杯状 ,中部窄且较均匀 ,底 部略有增粗 ,整个焊缝以焊接接头中心线对称分布 。 由于电子束为非线性点热源与线热源的叠加 ,沿焊 件厚度方向形成了上高下低的温度场分布特征 ,这 样就形成了上宽中间窄的焊缝特征 ,而根部的导热 没有中部快 ,出现根部的焊缝能量高于中部 ,因此相 比中部焊缝 ,根部焊缝更宽 ,通过测量 ,深宽比达8∶1 以上 。由于电子束焊接能量密度高 ,焊接时束斑能 量密度可达10 kW/ cm2以上 ,并且焊接速度大 ,在如 此高的能量集中和焊接速度作用下 ,使得形成的电 子束焊缝呈细长的条柱状 ,这体现了真空电子束焊 在焊接镁合金时出现的能量密度高和穿透能力强的 优点 。
中大块的白色晶粒是先共晶的 α2Mg 固熔体 ,白色
214 硬度分布规律 图 5 为焊接接头维氏硬度分布曲线 ,位置 0 点
为焊缝中心区 ,硬度测量处焊缝宽为1. 3 mm ,由图 可知 ,从焊缝区到母材维氏硬度分布变化不太大 ,硬 度值在 50～55 HV之间 。对焊缝区和母材区进行分 析 ,焊缝区硬度值略高于母材区 ,均值为54. 7 HV ,母 材区均值为52. 2 HV。这可能是在电子束焊接过程
© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
第9期
谭 兵 ,等 :AZ31B 镁合金电子束焊接接头组织及性能分析
77
比较严重 ;而铝的沸点为2 056 ℃,并且它的含量也 较低 ,因此蒸发的量较少 ,由于焊缝中镁的蒸发损失 引起铝的相对含量升高 ;同样锰也是由于沸点高 、含 量低 ,因此焊后百分含量增加 ;而锌的沸点比镁的更 低 ,因此在焊接过程中更易蒸发 ,但因为它的含量 低 ,并且镁的蒸气量大 ,会有一定程度的抑制锌的蒸 发 ,因此焊后在焊缝中的相对含量会有一定的减少 , 但减少的比例并不多 。
(中国兵器科学研究院 宁波分院 , 浙江 宁波 315103)
摘 要 : 采用电子束焊接方法对 10 mm 厚的 AZ31B 镁合金进行焊接 。利用光学显微 镜 、扫描电镜 、射线衍射仪等手段分析了电子束焊接接头的外观和截面的特征 、显微组 织 、元素分布 、焊缝物相和断口形貌等 ,并利用维氏硬度仪和拉伸仪检测了接头区域硬 度和接头强度 。结果表明 ,采用电子束焊接 AZ31B 镁合金获得的焊缝正面成形美观 ,而 背部存在轻微的凹陷 ,焊缝深宽比在 8∶1 以上 ;与基体相比 ,焊缝中 Mg ,Zn 比例下降 , Al ,Mn 比例上升 ;焊缝中主要物相为 Mg ,Al 和少量的 Mg17Al12相 ;焊缝热影响区窄 ,焊缝 组织为 8～18μm的细小等轴晶粒 ;焊接接头硬度值均匀 ;焊缝抗拉强度均值为223 MPa , 断裂部位为焊缝区 ,断口为混合断裂形貌 。 关键词 : 电子束焊 ; AZ31B 镁合金 ; 力学性能 ; 显微组织 中图分类号 : TG456. 3 文献标识码 : A 文章编号 : 0253 - 360X(2008) 09 - 0075 - 04
谭 兵
0 序 言
镁合金具有比强度高 、密度小 、易加工 、良好的 防震性和耐蚀性等优点 ,被广泛地应用于航天 、汽 车 、摩托车和电子产品中[1] 。焊接是形成结构件的 重要手段 ,因此对镁合金材料的焊接性研究对镁合 金材料得以广泛应用具有重大的理论和工程意义 。
由于镁合金具有沸点低 、线膨胀系数及热导率 高等特点 ,导致镁合金在焊接过程中容易出现晶粒 过大 、裂纹以及热影响区过宽等问题 ,难以获得与母 材性能相匹配的焊接接头 ,并且这些问题随着焊接 的板材厚度增加 ,变得更加严重 。近年来针对镁合 金的连接使用了多种不同的焊接方法 ,如 TIG 焊[2] 、 激光焊[3 ] 、搅拌摩擦焊[4 ]等方法 。
表 2 电子束焊接工艺参数 Table 2 Parameters of electron beam welding
加速电压
焊接速度
聚焦电流
焊接电流
U/ V
v/ (m·s - 1)
I1/ A
I2/ A
137 ×103
1. 67 ×10 - 2
0. 486
0. 01
2 试验结果与分析
2. 1 焊缝宏观特征检测及分析 21111 焊缝外观形貌检测
测量结果显示在焊缝中存在铝相这是因为熔池中剧烈的对流促进传质的进行由于凝固时间短熔体重新凝固前来不及扩散在先凝固的2mg相之间形成铝富集并以铝相凝固从能谱峰值显示电子束焊接az31b时低熔点脆性相mg17al12的比例小于焊缝截面x射线衍射图谱fixrdpatternselectronweldingjoint213显微组织分析图4a为焊缝区组织主要为细小的等轴晶图中大块的白色晶粒是先共晶的2mg固熔体白色颗粒间的灰色区域为2mg少量的al和2mg17al12组织
0. 005
余量
收稿日期 : 2007 - 11 - 02 基金项目 : 国防基础科研基金资助项目 (D0920060331)
金相试验根据国家标准 GB/ 2634 —81 取样 。浸 蚀后 ,采用国家标准 GB/ T13298 —1991 在 MEF4 型金
© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
表 3 焊接接头三个区域 EDX 分析结果 (质量分数 , %) Table 3 Re sults of EDX in welding joint
元素位置
Mg
Al
Zn
Mn
基体
92. 71
3. 76
1. 79
0. 48
焊缝界面区
92. 54
3. 99
1. 61
0. 55
焊缝中央区
92. 50
4. 01
颗粒间的灰色区域为 α2Mg ,少量的 Al 和 β2Mg17Al12 组织 。图 4b 为焊缝界面区晶相组织 ,右侧为焊缝 区 ,向左依次为热影响区和母材 。由于焊缝的熔化 和凝 固 时 间 都 很 短 , 热 影 响 区 的 宽 度 只 有 80 ～ 120μm ,因此通过图 2 的宏观形貌很难看到热影响 区 ;最左侧区域为母材基体 ,它的显微组织中存在有 拉长的等轴晶粒组织 ,这主要是母材在变形挤压制 作过程中形成的 。
图 2 焊接接头宏观形貌 Fig. 2 Macrophotograph of welding joint
图 1 焊缝形貌 Fig. 1 Photograph of weld joint
212 焊缝区元素及物相分析 2. 2. 1 焊缝区元素分析
采用 SEM 电镜对基体 、焊缝界面区 、焊缝中央 区进行 EDX 分析 ,结果如表 3 所示 。由测量结果显 示 ,与母材成分相比 ,焊缝中 Mg , Zn 元素的百分含 量减小 ,Al ,Mn 元素的百分含量增大 。在电子束焊 接过程中 , 焊接温度相当高 , 而镁的沸点仅 为 1 107 ℃,所以在焊接过程中 ,高温熔池中镁的蒸发
电子束焊接是一种先进的焊接方法 ,它是利用 定向高速运动的电子束撞击工件表面 ,将部分动能 转化成热能 ,使被焊金属融化 ,冷却结晶后形成焊 缝 。电子束焊的主要特点是加热功 率 密 度ห้องสมุดไป่ตู้大 、能量
集中 、热效率高 、热影响区窄小 、焊接变形小 、焊缝的 熔深比大等 ,并且熔池周围在真空保护环境下 ,焊接 质量良好[5] 。电子束焊焊接热输入较小 ,冷却速度 较快 ,由于在高温停留时间较短 ,从而其晶粒为较均 匀的等轴晶 ,使得焊接接头强度较高 。
经检测 ,母材晶粒尺寸约为30～40μm ,热影响 区晶粒相比母材略有增大 ,焊缝区晶粒尺寸约8～ 18μm ,比母材细许多 。焊缝晶粒大小与实际焊接温 度和高温停滞时间以及冷却速度有关 ,而镁合金热 导率大 ,真空电子束焊接速度和冷却速度都较快 ,因 此高温停留时间较短 ,晶粒来不及充分长大 ,故焊缝 晶粒较细 。与其它焊接方法相比 ,镁合金焊接过程 中产生的焊缝晶粒粗化现象已得到解决 。
76
焊 接 学 报
第 29 卷
相显微镜上检测 。能谱分析 、断口扫描和 X2Ray 分析 分别利用 JSM —6390LV 扫描电镜和 ART —XRAY 多 晶 X 射线衍射仪检测。焊缝及热影响区硬度检测根 据国家标准 GB/ 2634 —81 制取试样 ,采用国家标准 GB/ T 434011 —1999 在 HVS —10 维氏硬度试验仪进行 检测 。焊缝力学性能试样根据国家标准 GB2651 —89 制取 3 个试样 ,取样位置位于焊缝的前端 、中部 、尾 部 ,检测采用国家标准 GB/ T228 —2002 力学试验检测 标准在 SHT —4106 拉伸试验仪上测试 。
图 4 电子束焊接头金相组织 Fig. 4 Micro structure of AZ31B alloy joint welded by electron
beam
图 3 焊缝截面 x 射线衍射图谱 Fig. 3 XRD patterns of electron welding joint
213 显微组织分析 图 4a 为焊缝区组织 ,主要为细小的等轴晶 ,图
第 29 卷 第 9 期 2008年9月
焊 接 学 报
TRANSACTIONS OF THE CHINA WELDING INSTITUTION
Vol . 2 9 No. 9 September 2008
AZ31B 镁合金电子束焊接接头组织及性能分析
谭 兵 , 王有祁 , 陈东高 , 王 英
1. 55
0. 68
2. 2. 2 焊缝区物相分析 焊缝区 X 射线衍射分析结果如图 3 所示 。由
图 3可以看出 ,焊缝区存在 α2Mg ,Al 和少量的 Mg17 Al12三种相衍射峰 ,其中 Mg17Al12 相衍射峰最弱 ,这
主要是 AZ31B 镁合金中 Al 元素含量较少 ,由 Al2Mg 二元相图可知[6] ,在焊接过程中 ,液态金属中的 Al 就很难与 Mg 化合成 Mg17Al12 ,而是固溶在 Mg 中以 α2Mg 相凝固 ,在冷却过程中 ,由于固溶在 α2Mg 中的 Al 含量较少 ,并且镁合金的电子束焊冷却速度相当 快 ,因此从 α2Mg 相中析出 β2Mg17Al12相量很少 。测 量结果显示 ,在焊缝中存在铝相 ,这是因为熔池中剧 烈的对流促进传质的进行 ,由于凝固时间短 ,熔体重 新凝固前来不及扩散 ,在先凝固的 α2Mg 相之间形 成铝富集 ,并以铝相凝固 ,从能谱峰值显示 ,电子束 焊接 AZ31B 时 ,低熔点脆性相 Mg17Al12的比例小于 铝相 。
表 1 AZ31B 镁合金板材化学成分 (质量分数 , %) Table 1 Chemical compo sition of AZ31B magne sium alloy
Al
Zn
Mn
Ca
Si
Cu
Ni
Fe
Mg
2. 5～3. 5
0. 5～1. 5
0. 2～0. 5
0. 04
0. 10
0. 05
0. 005
采用电子束焊接方法对 10 mm 厚的 AZ31B 镁 合金进行焊接 ,并对焊接接头组织和性能进行了检 测和分析 ,为电子束焊接方法在镁合金材料上应用 提供理论基础 。
1 试验方法
试验材料为 200 mm ×100 mm ×10 mm 的 AZ31B 镁合金板材 ,固溶处理状态供货 ,化学成分见表 1。真 空电子束焊接设备型号为 EBW1500/ 30 —150CNC ,加 速电压为 137 kV ,最大功率为 30 kW。焊接接头不开 坡口 ,采用对接方式固定在工装夹具上 ,两板之间不 留间隙。焊接工艺参数如表 2 所示。
图 1 为焊缝外观形貌 ,由图 1a 的焊缝正面形貌 观察 ,焊缝成形美观 ,且均匀 ,未见凹陷 、咬边 、断弧 等现象 ,余高为0. 6 mm ;图 1b 为焊缝背部形貌 ,焊缝 全部焊透 ,但存在有间断性的轻 微凹陷现象 。产生
轻微凹陷的原因有以下几点 。(1) 因为熔融态的镁 表面张力很小 ,比铝小 50 % ,因此在焊接过程中根 部液态金属很容易发生焊缝下塌 。(2) 镁更易汽 化 ,背面熔透时 ,金属蒸汽从背面逸出对液态金属的 冲力较大 。(3) 电子束焊接速度特别快 ,焊缝中的 气体很难全部排出 ,以气孔形式积聚在焊缝根部 ,从 而更加降低了根部液态金属与焊缝的结合力 ,三者 综合作用 ,导致背部成形不良和部分液态金属溅失 后形成凹陷 。因此很难形成像焊接铝合金 、钢等材 料时的光滑凸起的背部形貌 。 2. 1. 2 焊缝截面形貌检测及分析
中大块的白色晶粒是先共晶的 α2Mg 固熔体 ,白色
214 硬度分布规律 图 5 为焊接接头维氏硬度分布曲线 ,位置 0 点
为焊缝中心区 ,硬度测量处焊缝宽为1. 3 mm ,由图 可知 ,从焊缝区到母材维氏硬度分布变化不太大 ,硬 度值在 50～55 HV之间 。对焊缝区和母材区进行分 析 ,焊缝区硬度值略高于母材区 ,均值为54. 7 HV ,母 材区均值为52. 2 HV。这可能是在电子束焊接过程
© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
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谭 兵 ,等 :AZ31B 镁合金电子束焊接接头组织及性能分析
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比较严重 ;而铝的沸点为2 056 ℃,并且它的含量也 较低 ,因此蒸发的量较少 ,由于焊缝中镁的蒸发损失 引起铝的相对含量升高 ;同样锰也是由于沸点高 、含 量低 ,因此焊后百分含量增加 ;而锌的沸点比镁的更 低 ,因此在焊接过程中更易蒸发 ,但因为它的含量 低 ,并且镁的蒸气量大 ,会有一定程度的抑制锌的蒸 发 ,因此焊后在焊缝中的相对含量会有一定的减少 , 但减少的比例并不多 。
(中国兵器科学研究院 宁波分院 , 浙江 宁波 315103)
摘 要 : 采用电子束焊接方法对 10 mm 厚的 AZ31B 镁合金进行焊接 。利用光学显微 镜 、扫描电镜 、射线衍射仪等手段分析了电子束焊接接头的外观和截面的特征 、显微组 织 、元素分布 、焊缝物相和断口形貌等 ,并利用维氏硬度仪和拉伸仪检测了接头区域硬 度和接头强度 。结果表明 ,采用电子束焊接 AZ31B 镁合金获得的焊缝正面成形美观 ,而 背部存在轻微的凹陷 ,焊缝深宽比在 8∶1 以上 ;与基体相比 ,焊缝中 Mg ,Zn 比例下降 , Al ,Mn 比例上升 ;焊缝中主要物相为 Mg ,Al 和少量的 Mg17Al12相 ;焊缝热影响区窄 ,焊缝 组织为 8～18μm的细小等轴晶粒 ;焊接接头硬度值均匀 ;焊缝抗拉强度均值为223 MPa , 断裂部位为焊缝区 ,断口为混合断裂形貌 。 关键词 : 电子束焊 ; AZ31B 镁合金 ; 力学性能 ; 显微组织 中图分类号 : TG456. 3 文献标识码 : A 文章编号 : 0253 - 360X(2008) 09 - 0075 - 04
谭 兵
0 序 言
镁合金具有比强度高 、密度小 、易加工 、良好的 防震性和耐蚀性等优点 ,被广泛地应用于航天 、汽 车 、摩托车和电子产品中[1] 。焊接是形成结构件的 重要手段 ,因此对镁合金材料的焊接性研究对镁合 金材料得以广泛应用具有重大的理论和工程意义 。
由于镁合金具有沸点低 、线膨胀系数及热导率 高等特点 ,导致镁合金在焊接过程中容易出现晶粒 过大 、裂纹以及热影响区过宽等问题 ,难以获得与母 材性能相匹配的焊接接头 ,并且这些问题随着焊接 的板材厚度增加 ,变得更加严重 。近年来针对镁合 金的连接使用了多种不同的焊接方法 ,如 TIG 焊[2] 、 激光焊[3 ] 、搅拌摩擦焊[4 ]等方法 。
表 2 电子束焊接工艺参数 Table 2 Parameters of electron beam welding
加速电压
焊接速度
聚焦电流
焊接电流
U/ V
v/ (m·s - 1)
I1/ A
I2/ A
137 ×103
1. 67 ×10 - 2
0. 486
0. 01
2 试验结果与分析
2. 1 焊缝宏观特征检测及分析 21111 焊缝外观形貌检测
测量结果显示在焊缝中存在铝相这是因为熔池中剧烈的对流促进传质的进行由于凝固时间短熔体重新凝固前来不及扩散在先凝固的2mg相之间形成铝富集并以铝相凝固从能谱峰值显示电子束焊接az31b时低熔点脆性相mg17al12的比例小于焊缝截面x射线衍射图谱fixrdpatternselectronweldingjoint213显微组织分析图4a为焊缝区组织主要为细小的等轴晶图中大块的白色晶粒是先共晶的2mg固熔体白色颗粒间的灰色区域为2mg少量的al和2mg17al12组织
0. 005
余量
收稿日期 : 2007 - 11 - 02 基金项目 : 国防基础科研基金资助项目 (D0920060331)
金相试验根据国家标准 GB/ 2634 —81 取样 。浸 蚀后 ,采用国家标准 GB/ T13298 —1991 在 MEF4 型金
© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
表 3 焊接接头三个区域 EDX 分析结果 (质量分数 , %) Table 3 Re sults of EDX in welding joint
元素位置
Mg
Al
Zn
Mn
基体
92. 71
3. 76
1. 79
0. 48
焊缝界面区
92. 54
3. 99
1. 61
0. 55
焊缝中央区
92. 50
4. 01
颗粒间的灰色区域为 α2Mg ,少量的 Al 和 β2Mg17Al12 组织 。图 4b 为焊缝界面区晶相组织 ,右侧为焊缝 区 ,向左依次为热影响区和母材 。由于焊缝的熔化 和凝 固 时 间 都 很 短 , 热 影 响 区 的 宽 度 只 有 80 ～ 120μm ,因此通过图 2 的宏观形貌很难看到热影响 区 ;最左侧区域为母材基体 ,它的显微组织中存在有 拉长的等轴晶粒组织 ,这主要是母材在变形挤压制 作过程中形成的 。
图 2 焊接接头宏观形貌 Fig. 2 Macrophotograph of welding joint
图 1 焊缝形貌 Fig. 1 Photograph of weld joint
212 焊缝区元素及物相分析 2. 2. 1 焊缝区元素分析
采用 SEM 电镜对基体 、焊缝界面区 、焊缝中央 区进行 EDX 分析 ,结果如表 3 所示 。由测量结果显 示 ,与母材成分相比 ,焊缝中 Mg , Zn 元素的百分含 量减小 ,Al ,Mn 元素的百分含量增大 。在电子束焊 接过程中 , 焊接温度相当高 , 而镁的沸点仅 为 1 107 ℃,所以在焊接过程中 ,高温熔池中镁的蒸发
电子束焊接是一种先进的焊接方法 ,它是利用 定向高速运动的电子束撞击工件表面 ,将部分动能 转化成热能 ,使被焊金属融化 ,冷却结晶后形成焊 缝 。电子束焊的主要特点是加热功 率 密 度ห้องสมุดไป่ตู้大 、能量
集中 、热效率高 、热影响区窄小 、焊接变形小 、焊缝的 熔深比大等 ,并且熔池周围在真空保护环境下 ,焊接 质量良好[5] 。电子束焊焊接热输入较小 ,冷却速度 较快 ,由于在高温停留时间较短 ,从而其晶粒为较均 匀的等轴晶 ,使得焊接接头强度较高 。
经检测 ,母材晶粒尺寸约为30～40μm ,热影响 区晶粒相比母材略有增大 ,焊缝区晶粒尺寸约8～ 18μm ,比母材细许多 。焊缝晶粒大小与实际焊接温 度和高温停滞时间以及冷却速度有关 ,而镁合金热 导率大 ,真空电子束焊接速度和冷却速度都较快 ,因 此高温停留时间较短 ,晶粒来不及充分长大 ,故焊缝 晶粒较细 。与其它焊接方法相比 ,镁合金焊接过程 中产生的焊缝晶粒粗化现象已得到解决 。
76
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相显微镜上检测 。能谱分析 、断口扫描和 X2Ray 分析 分别利用 JSM —6390LV 扫描电镜和 ART —XRAY 多 晶 X 射线衍射仪检测。焊缝及热影响区硬度检测根 据国家标准 GB/ 2634 —81 制取试样 ,采用国家标准 GB/ T 434011 —1999 在 HVS —10 维氏硬度试验仪进行 检测 。焊缝力学性能试样根据国家标准 GB2651 —89 制取 3 个试样 ,取样位置位于焊缝的前端 、中部 、尾 部 ,检测采用国家标准 GB/ T228 —2002 力学试验检测 标准在 SHT —4106 拉伸试验仪上测试 。
图 4 电子束焊接头金相组织 Fig. 4 Micro structure of AZ31B alloy joint welded by electron
beam
图 3 焊缝截面 x 射线衍射图谱 Fig. 3 XRD patterns of electron welding joint
213 显微组织分析 图 4a 为焊缝区组织 ,主要为细小的等轴晶 ,图
第 29 卷 第 9 期 2008年9月
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Vol . 2 9 No. 9 September 2008
AZ31B 镁合金电子束焊接接头组织及性能分析
谭 兵 , 王有祁 , 陈东高 , 王 英
1. 55
0. 68
2. 2. 2 焊缝区物相分析 焊缝区 X 射线衍射分析结果如图 3 所示 。由
图 3可以看出 ,焊缝区存在 α2Mg ,Al 和少量的 Mg17 Al12三种相衍射峰 ,其中 Mg17Al12 相衍射峰最弱 ,这
主要是 AZ31B 镁合金中 Al 元素含量较少 ,由 Al2Mg 二元相图可知[6] ,在焊接过程中 ,液态金属中的 Al 就很难与 Mg 化合成 Mg17Al12 ,而是固溶在 Mg 中以 α2Mg 相凝固 ,在冷却过程中 ,由于固溶在 α2Mg 中的 Al 含量较少 ,并且镁合金的电子束焊冷却速度相当 快 ,因此从 α2Mg 相中析出 β2Mg17Al12相量很少 。测 量结果显示 ,在焊缝中存在铝相 ,这是因为熔池中剧 烈的对流促进传质的进行 ,由于凝固时间短 ,熔体重 新凝固前来不及扩散 ,在先凝固的 α2Mg 相之间形 成铝富集 ,并以铝相凝固 ,从能谱峰值显示 ,电子束 焊接 AZ31B 时 ,低熔点脆性相 Mg17Al12的比例小于 铝相 。
表 1 AZ31B 镁合金板材化学成分 (质量分数 , %) Table 1 Chemical compo sition of AZ31B magne sium alloy
Al
Zn
Mn
Ca
Si
Cu
Ni
Fe
Mg
2. 5～3. 5
0. 5～1. 5
0. 2～0. 5
0. 04
0. 10
0. 05
0. 005
采用电子束焊接方法对 10 mm 厚的 AZ31B 镁 合金进行焊接 ,并对焊接接头组织和性能进行了检 测和分析 ,为电子束焊接方法在镁合金材料上应用 提供理论基础 。
1 试验方法
试验材料为 200 mm ×100 mm ×10 mm 的 AZ31B 镁合金板材 ,固溶处理状态供货 ,化学成分见表 1。真 空电子束焊接设备型号为 EBW1500/ 30 —150CNC ,加 速电压为 137 kV ,最大功率为 30 kW。焊接接头不开 坡口 ,采用对接方式固定在工装夹具上 ,两板之间不 留间隙。焊接工艺参数如表 2 所示。
图 1 为焊缝外观形貌 ,由图 1a 的焊缝正面形貌 观察 ,焊缝成形美观 ,且均匀 ,未见凹陷 、咬边 、断弧 等现象 ,余高为0. 6 mm ;图 1b 为焊缝背部形貌 ,焊缝 全部焊透 ,但存在有间断性的轻 微凹陷现象 。产生
轻微凹陷的原因有以下几点 。(1) 因为熔融态的镁 表面张力很小 ,比铝小 50 % ,因此在焊接过程中根 部液态金属很容易发生焊缝下塌 。(2) 镁更易汽 化 ,背面熔透时 ,金属蒸汽从背面逸出对液态金属的 冲力较大 。(3) 电子束焊接速度特别快 ,焊缝中的 气体很难全部排出 ,以气孔形式积聚在焊缝根部 ,从 而更加降低了根部液态金属与焊缝的结合力 ,三者 综合作用 ,导致背部成形不良和部分液态金属溅失 后形成凹陷 。因此很难形成像焊接铝合金 、钢等材 料时的光滑凸起的背部形貌 。 2. 1. 2 焊缝截面形貌检测及分析