3．2 MIG焊MIG焊中熔滴过渡形态与送丝速度及焊接电流的关系如图2所示[1 。图中对应于一定直径的焊丝，在不同的焊接电流与送丝速度下存在3种不同的熔滴过渡形式，分别为短路过渡、脉冲过渡和喷射过渡。在短路过渡区与喷射过渡区的区域之间，焊接电流必须加脉冲以防止产生不适于镁合金焊接的粗滴过渡。脉冲过渡的线能量要小于喷射过渡，适用于焊接中等厚度的板材，短路过渡适合于焊接 薄板，喷射过渡可以用来焊接厚板。选取合适的焊接规范，可以得到表面成形好、力学性能高的接头。表3列出了MIG焊接镁合金时典型的规范参数，给出了对于不同板厚的材料，应采用的电流、电压、坡口形状和焊丝直径等参考 值。氩弧焊镁合金时焊缝中存在的另一缺陷是热裂纹。镁合金属于典型的共晶型合金，易熔共晶体的存在是镁合金焊缝产生凝固裂纹的重要原因之一[1引。同时认为凝固裂纹的产生与电源脉冲频率有关，且裂纹的长度与熔合区晶粒的大小有关。镁的膨胀系数很大，在拘束条件下焊接时，易产生较大的焊接应力促使裂纹的产生，但焊缝熔合区的细晶组织，可以将应力分散而使裂纹不易扩展。通过
对弧长的跟踪控制，可以有效地避免焊接中断，防治弧坑裂纹的产生，并可最终得到表面成型良好、无裂纹和无夹渣的高质量焊缝[6]。
3．3 搅拌摩擦焊
搅拌摩擦焊是2O世纪9O年代初由英国焊接研究所(TWI)首先提出的，是一种新型的固相连接技术[1 。它是利用不同形状的搅拌头伸入到工件中的待焊区域，通过搅拌头在高速旋转时与工件之间产生的摩擦热使这一部分的金属处于塑性状态，并在搅拌头的压力作用下从前端向后端塑性流动，从而使两个工件压焊形成一个接头。在搅拌摩擦焊过程中，金属不发生熔化，焊接时温度棚对较低．凼此不存在熔焊时产生的那些缺陷．而且焊接过程中无飞溅、无气孔、无烟尘．无需添丝和保护气体．因此．对于镁台金的焊接具有独特的优目前已实现了AM60[。。 一l、AZ3l【。 l、AZ6l 、AZ91 ‘ 等镁台金的搅拌摩擦焊接 通 过对搅拌头旋转速度、倾角及插人速度和工件的行进速度等工艺参数的研究，发现在一个很宽的范围内均能得到令人满意的焊缝，焊缝上下表面光滑．几乎无变形“ 由于焊接过程中不仅有塑性流动过程．而且同时伴随着动态恢复和再结晶过程．所以焊缝组织由中心向外分为3个部分：熔棱区、机械热影响区和热影响区。熔核区金属在搅拌头的作用下．温度较高．直变速率较大．金属不断地发七动志再结品，得到离位错密度的再结晶组织．
3．4 惯性摩擦焊
惯性摩擦焊(通常称孽擦焊)足利用阿个l 什相互接触并高速旋转．在接触丽上产生犬量的摩擦热使其达到锻造温度．然后施加一个轴向顶锻力 完成两工件的固相涟接 金属工件表面的氧化膜和油污会在初始的摩擦中得 去除+所以 ；会影响到接头的质量 摩擦焊接中的产热很少．接头的形成在金属的熔点以下．属于固相连接．因此气孔、裂纹等缺陷不易形成 由于摩擦焊操作简单．生产效率高．并且可以获得高质量的接头，因此早在20世纪8O年代末90年代初．日本的Asahina等人 就研究利用摩擦焊束焊接镁台金 发现在氩气保护下摩擦焊接AZ31，在接头界面处树枝状组织消失．取而代之的足细品组织 接头剥热影响Ⅸ的硬堂都几乎与母材相同 接头拉剪强度随摩擦时削的增加而得到提高．但是要略低于母材强度．在摩擦，j为j0MPa，摩擦时问为6 s时．接头的延伸率达到最大值．接头的抗 中击性能随离焊缝距离的增加而增大．
3．5 激光焊接
激光焊接的焊速高，质量好．无变形．无需要空条件，且容易实现自动化焊接 1生焊接过程中，激光束照射到金属表面时，材料将瞬时汽化并在柬流压力和蒸汽压力的共同作用下形成一个细长的小L，d,-fL中的汽化金属被电离并将摄^的能蘑完全吸收，然后将热量传递给周围材料使之熔化．在孔附近形成熔池。激光焊可 得到极小的熔化区和热影响区并能净化焊缝，减少焊缝中的向应力、裂纹和气孔等缺陷。Weisheit Galiiii和Hirage等人研究了利用Nd：YAG激光器和CO：激光器对几种铸造镁合金和挤压镁合金进行激光焊接’ 。 。 结果发现．对于相同成分和不同成分的镁台金．厚度从2 mm到8mm．均町利用激光焊接，并可得到很窄的焊缝和很大的熔深 接头焊缝区为细晶组织，热影响区的硬度和高硬度的熔核区基本相同．瞰观组织和接头残余也力场足影响接头疲劳发的主要原团 J。激光焊接时，焊缝的背面成形受热输入和气体保护流量白勺影n自，在恰当的焊接1艺条件下可以得到很好的表面成型和高质量的接头(翻11-j+从外观上看，焊缝连续，狭窄．变形很小．n无表面缺陷 I）在镁合金的激光焊接过程中，气孔的形成是最主要的问题l J_，母材中预先在的微小气扎会在焊接过程中聚集和扩展．并最后形成一个大的气孑L，附近的气孔是由原来存在于基体中的小气泡扩展而得刮；
3．6 电子束焊接
电子束焊接是利用l岛电场产生高速电子，经会聚后形成电子流．撞击被焊金属的接缝处．使其动能转化为热能．令金属产生熔化，形成连接接头的一种方法 电子束流能量密度高，穿透能力强．焊缝熔合区深而窄 焊接过程在真空状态下 受氧气和其它气体的影响，焊接速度町以很高．输入能量比常规焊接方法小．因此热影响区小．接头性能好 电子束精确可诃，无论是对镁台金薄件还是厚件均可一次焊透。但是电子束焊接镁台金时容易出现起弧、气孔及焊缝下榻等现象由于镁的蒸汽压很低，进行镁及镁台金的电子泵焊接时一容易产堆起弧现象．焊接过程容易被中断 ～ 增大焊接速度可 避免起弧现象．但是最佳的焊接速度比铝合金小 在热输入贯较小、焊速相对较大的电子柬焊接过程中，焊缝中的氢气在凝固之前来不1殳上浮和溢出，容易形成气孔，还容易产生熔穿现象 熔融镁的表面张力很小， 比铝小50 -因此在焊接过程中很容易发生焊缝下榻。AZ31变形镁台金和AMSOA以及AZ9ID铸造镁合金在适当的焊接工艺下均可得到良好的接头。相对较高的能量密度可以允许焊接速度达到15 m／rain，这样热输入较小，
焊接效率高。通过添丝可以得到无缩松、缩孔和气孔等缺陷的焊缝，接头的静载荷可以与母材相当，接头的抗腐蚀性能甚至好于母材，而非真空电子束焊接得到的良好的焊缝成形使得接头的疲劳强度很高。高速、高效、可以实现高自动化的非真空电子束焊接为镁合金的大面积应用提供了新的途径。
3．7 点焊
点焊镁合金板材或挤压材时与点焊铝合金所需要的设备和条件很相似。它需要大电流短时间的强规范焊接，这与镁合金电阻小、散热系数大有关由于镁的热膨胀系数很大，在镁合金点焊过程中易出现大变形。镁合金的表面状态对点焊质量的影响很大，因此在点焊前必须对焊件进行清理，去掉其表面的铬化物保护层和镁的氧化物。镁易与电极铜发生反应生成金属问化合物，使得电极与试件发生粘附现象，影响焊点的质量。因此在点焊镁合金的时候要加强电极的冷却，同时需要电极与工件接触面电阻均匀分布，不会因为电流的强烈集束作用而在接触面上产生大量的电阻热，进而有效地改善电极粘附现象。交流点焊1 mm厚AZ31B镁合金板，，焊点形状如在预压时间为20周波，电极压力为2 475 N，焊接电流为17 000 A，焊接时间为10周波的实验条件下，镁合金点焊的拉剪力达到1 980 N[ 。大多数金属材料点焊熔核的凝固组织为柱状晶组织，少数金属材料的熔核组织为柱状晶+等轴晶。而点焊镁合金得到的熔核组织完全为等轴晶，而且大小均匀。由于镁合金的导热性好，降温速度极快，使得在熔核中心液相中的温度梯度很小，形成成分过冷区，结晶形核速率比长大速度更强烈地依赖于过冷度，再加上焊点在压力状态下结晶，进一步提高了均质形核率和异质形核率，使液态金属中形成大量的晶核，晶粒沿各个方向长大的速率相差不多，就形成了熔核区均匀分布的细小等轴晶组织。
4 镁合金的应用及其进展
镁合金在汽车工业中的应用的年增长率达到20 ，北美、欧洲、日本和韩国，1991年镁的使用量仅为2．4万t，到1997年则增至6．4万t，而在2000年仅福特汽车一家公司镁合金的使用量就达到2．2万t，并预计在2005年该公司的镁合金使用量将增至4．4～5．5万t。到2006年北美、欧洲、日本等地的汽车工业对镁合金的需求量将达到每年20万t。这些国家和地区由汽车工业拉动的镁合金
的需求量还将继续增长。目前，国外在汽车上大规模应用镁合金生产的零部件已超过60种¨5卜的]，它们包括：1)内部零件，如方向盘、座椅架、变速箱、空气囊固定架和各种仪表盘框架等；2)各种箱体，如油箱、离合器外壳、齿轮箱、气缸前盖和各种通风管道等；3)车体零件，如刹车踏板架、发动机焊件、车体后支架以及轮毂等。预计2005年后，像气缸体、发动机罩、车顶板、门框和轮毂等焊件，也将用镁合金大批量生产。镁合金在汽车上的大量使用，使得镁合金的连接技术成为解决镁合金应用的迫切问题，各种焊接方法的研究都会得到广大研究者的进一步关注。从目前来看，镁合金焊接的研究重点主要有以下几个方面。 1)镁合金焊接基础理论研究由于镁合金焊接刚刚起步，焊接电弧特性、熔池温度场、熔池流动、传热传质、熔滴过渡动力学等问题将是基础理论研究的重点。 2)镁合金焊接过程传感及控制镁合金焊接时，如何提取焊接过程的控制信号，如何根据熔池及电弧的特征控制焊接过程，目前常用的弧长控制、熔透控制、熔滴过渡控制等常用的控制方法能否适用等许多问题有待研究。
3)镁合金与其它金属的连接技术在汽车制造方面，将会遇到镁合金与钢、镁合 金与铝合金的熔化焊接问题；在自行车制造中，还需要解决镁合金和铝合金管接头的钎焊问题，急需开发镁合金异种材料的熔化焊接和钎焊技术。
4 结语
随着人们对镁合金材料研究的进一步深入，镁合金在各个领域的广泛应用以及对镁合金性能和加工技术的要求不断提高，镁合金材料的焊接成为该领域的研究重点。采用TIG焊焊接镁合金是较为传统的焊接方法，热影响区晶粒粗大是接头性能下降的主要原因。搅拌摩擦焊和激光一TIG复合热源缝焊镁合金是较新的焊接方法，可以获得优质的焊接接头，对推动镁合金连接技术的发展具有良好的应用前景。镁合金焊接性能优良，但对于镁合金的实际应用来说，如何克服焊缝处明显的脆性，减少气孔、裂纹的产生和热影响区的晶粒粗大，镁合金与其它金属的连接等许多问题还有待进一步研究。由于镁合金焊接研究刚刚起步，研究和开发高技术含量的镁合金焊接技术对利用我国丰富的镁资源和镁工业基础具有重大意义。 参考文献：
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