鎂合金鑄件常存在氣孔、夾雜等缺陷,而這些缺陷通常是零件加工到要求的尺寸后才被發(fā)現(xiàn),因此導(dǎo)致鎂合金鑄件成品率很低。在鎂合金缺陷的修復(fù)過程中,面臨以下幾方面的問題:
(1)粗晶問題:鎂的熔點低(651℃),但因為鎂導(dǎo)熱快,所以必須采用較大功率的熱源,這使得鎂合金易產(chǎn)生過熱和晶粒長大。
(2)氧化和蒸發(fā):鎂的活潑性極高,在高溫下易被氧化形成氧化鎂,其熔點高(2500℃),密度大(3.2g/cm3),在熔池中易形成細(xì)小片狀的固態(tài)夾渣。而且,鎂合金在沒有隔絕氧的情況下,還容易燃燒。在高溫下鎂還容易和空氣中的氮化合生成鎂的氮化物,使熔區(qū)性能在冷卻后變壞。鎂的沸點不高(1100℃),高溫下,鎂很容易蒸發(fā)。所以鎂合金在熔化時需要嚴(yán)格加以保護(hù)。
(3)熱應(yīng)力:鎂及其合金熱膨脹系數(shù)較大,約為鋼的2倍,鋁的1. 2倍,所以,易引起較大的熱應(yīng)力,加劇裂紋的產(chǎn)生和引起工件變形。
(4)裂紋:鎂容易與一些合金元素(如Cu、Al、Ni等)形成低熔點共晶,所以脆性溫度區(qū)間較寬,易形成熱裂紋。
(5)氣孔:容易產(chǎn)生氫氣孔,氫在鎂中的溶解度隨溫度的降低而急劇減少,當(dāng)氫的來源較多時,出現(xiàn)氣孔的傾向是較大的。
(6)熱源的控制:采用的熱源必須有足夠的能率,否則在加熱時,熱量會迅速向基體傳導(dǎo),輕則熔化層過深,重則整個基體熔化。
這使得鎂合金的修復(fù)較之普通材料實現(xiàn)起來更為困難。
華工激光采用波長為1.06μm的YAG激光,在專用氣簾的保護(hù)下,有效避免了激光加工過程中,鎂合金的氧化,成功實現(xiàn)了鎂合金的激光修復(fù)。下圖分別為單道和多道激光修復(fù)的形貌照片。從橫斷面分析來看,與修復(fù)層無氣孔和裂紋、與基材呈良好的冶金結(jié)合,且對基材的熱影響極小。
應(yīng)用領(lǐng)域:鎂合金鑄件缺陷的修復(fù),如筆記本外殼、鎂合金儀表盤、鎂合金汽車零部件等。
圖 1 激光多道修復(fù)
圖 2 激光單道修復(fù)
圖3 激光修復(fù)層的橫斷面形貌
圖4 激光修復(fù)層與基材間的界面形貌