电弧焊是利用电弧作为焊接热源来进行焊接的。由于镁合金的化学性质活泼，很容易与空气中的氧气和氮气发生化学反应，使得焊缝组织出现夹杂缺陷，所以相对保护性较差的焊条电弧焊、埋弧焊、二氧化碳气体保护焊等焊接方法不适于镁合金的焊接。在实际的应用和研究中，主要采用的是钨极氩弧焊和熔化极氩弧焊等采用氩气作为保护气体的焊接方法。
1.电弧焊接性
相比较而言，变形镁合金的焊接性能较好，不受材料生产工艺的影响；而铸造镁合金的焊接性较差，且受生产工艺的影响。如压铸镁合金就不如砂型铸造和金属型铸造镁合金的焊接性能好，这主要是因为材料中气体的含量会影响材料的焊接性。因而，需要焊接加工的镁合金零部件，在原材料的制备过程中应尽量采取措施降低其含气量。
表5-23列出了一些可以焊接的镁合金，并用A～D级表示其电弧焊接时的相对焊接性。镁合金的相对焊接性评定的主要依据是对裂纹的不敏感性，同时也在一定程度上考虑其接头强度。在最佳的焊接状态以及适宜的接缝结构条件下，所有的镁合金均可达到60%～100%的接头强度。
表5-23 镁合金电弧焊接时的相对焊接性
注：A—优秀；B—良好；C—中等；D—焊接性有限。
对于Mg-Al-Zn合金（AZ31B、AZ61A、AZ63A、AZ80A、AZ81A、AZ9lC和AZ92A），质量分数低于10%的铝可细化晶粒结构，从而有利于焊接操作；然而铝的质量分数超过1.5%的Mg-Al-Zn系合金对应力腐蚀很敏感，因此必须采取措施消除残留的焊接应力。另外，锌的质量分数超过1%时将增加其热脆性，导致焊接裂纹的产生。因而，锌含量高的ZH62A、ZK51A、ZK60A和ZK61A合金对裂纹很敏感，焊接性能较差。
2.焊丝和填充金属
选择适合的焊接焊丝或填充金属有利于改善镁合金的焊接性能，得到性能良好的焊缝。MIG焊接时最常用的四种焊丝和填充金属的化学成分见表5-24。焊丝和填充金属的选择是由基体金属的成分来决定的（见表5-25）。
表5-24 镁合金气体保护电弧焊的四种焊丝和填充金属的化学成分（按AWSA5.19标准）
表5-25 镁合金焊接时填充金属的选择指南
① 一般不用于焊接结构。
② 无试验数据。
由于Th元素具有较强放射性，大多数Mg-Th合金已停止使用，但某些Mg-Th系铸造合金仍在使用，如HK31A、HZ32A和ZH62A。对ZH62A合金不推荐采用焊接加工，有关HK31A和HZ32A焊接时填充金属的选择方式与EZ33A和K1A的相同。
AZ61A焊丝或填充金属具有抗裂纹敏感性的倾向，通常用于焊接含铝的镁合金加工产品。AZ92A焊丝或填充金属在焊接Mg-Al-Zn系铸件和Mg-Al系合金件时，显示出极小的裂纹敏感性。上述两种焊丝或填充金属都可用于AZ10A、AZ31B、AZ31C、AZCOML、AZ61A、AZ80A、ZE10A和ZK21A合金的自身焊接或合金之间相互焊接，也可用于这些合金之一与EK41A、EZ33A、K1A、QE22A和ZE41A合金的焊接，但后一类合金相互焊接时建议选用EZ33A填充金属。用EZ33A填充金属焊接变形镁合金或铸造镁合金后，可得到高温力学性能极佳的接头结构。
接头高温力学性能优良，然而存在严重的焊接裂纹，不能用于含铝镁合金的焊接。变形镁合金与铸造镁合金之间进行焊接时，填充金属的选择一般遵循上述原则，但也有例外，如当焊接变形镁合金和铸造镁合金时，除了AZ101填充金属可用AZ61A或AZ92A替代外，焊丝或填充金属的选择应参照上述推荐实例。
当含铝的铸造镁合金与同类合金焊接时，建议采用AZ101A或AZ92A作为焊丝或填充金属。实际上，对于大多数焊接工艺均可采用与基体金属成分相同的焊条。
3.保护气体
镁合金电弧焊保护气体的选择原则与铝合金相似，一般仅选用惰性气体，其中氩气最常用。实践证实，用氦气和各种氩氦混合气体作为保护气体也可获得满意效果，但氦气的成本较高，且要达到同样的效果所需氦气量为氩气的2～3倍，而且氦气将提高射流电弧传输所需的电流值并增大焊接飞溅，因而一般不使用纯氦气。与铝合金一样，镁合金焊接时必须保证保护气体的高纯度，因为镁合金对杂质含量相当敏感，气体杂质会影响焊接速度、焊接表面的凝固、焊接外观以及孔隙度。
4.接头结构
镁合金焊接时，接头结构的选择原则是避免表面张力小的熔融金属从焊道脱落，并能使待焊接材料有效的连接。当采用TIG焊接时，适用的材料厚度随使用电流类型的不同而变化（电流类型可分为：交流、直流/焊条为负极、直流/焊条为正极）；采用MIG焊接时则随熔滴过渡形式的不同而变化。
修整边缘的方法有：铣削、锯切、剪切、电弧切割、錾平、刨削、特型铣、喷砂和锉削。板厚不超过2mm时通常只需单边切削；如板厚度超过2mm，最好采用双边切削。通常双斜角优于单斜角结构，因为双斜角可降低在焊接过程中产生扭曲的可能性。
拼装：待焊接件在对接端面应紧密配合，通常允许底部可留1.6mm的间隙，但最好不留。当使用临时点焊时，第一个点的位置应尽可能靠近焊缝端部。最佳实用方案为：当板材厚度不超过1.65mm时，焊点间的中心距为25～50mm；当厚度为1.65～6.4mm时，焊点间的中心距为100～125mm。
焊接夹具：为防止待焊件在焊接过程中发生错位，焊接夹具必须具有足够的刚度。压条应施加足够的压力以避免端面重叠或向上翘离托条。在焊接镁合金薄板时，通常使用带凹槽的焊接垫板以防止多余金属流失和减小工件变形，其材料可以采用低碳钢、不锈钢、镁、铝或铜。垫板上凹槽的深度取决于基体金属的厚度、所使用的焊接方法、焊缝处有无底部开口等因素。使用焊接垫板时，接头根部应采用惰性气体保护以避免表面氧化，保护气体通过垫板上的孔导入。当空间受限制不能使用垫板时，有时可在接头的根部涂覆化学焊剂，以使根部更加平滑和改善焊透性。
5.表面预处理
为保证焊接质量，待焊接的镁合金表面不能有油脂、润滑剂、氧化物、铬酸盐或其他转化涂层。清理方法的选择主要取决于待焊接部件的种类及污染程度。当沉积油污较多时，首先应采用溶剂清洗，然后用机械清理法最终脱脂，机械清理时可采用铝或不锈钢毛刷、氧化铝砂布或不锈钢丝刷。用溶剂脱脂后，也可用化学清洗法代替机械清理，化学清洗工序可分为碱洗和酸洗。碱洗的目的是清除所有油性材料和铬酸盐的转化涂层，通常用于清洗钢材的强碱性清洗剂也适用于镁。焊前酸洗方案见表5-26。
表5-26 焊前酸洗方案(www.xing528.com)
焊丝或填充金属在使用前，表面也必须采用机械或化学方法进行清理。对于未全部用完的焊丝或填充金属应妥善保管，以防止被污染。
6.焊前预热和焊后热处理
镁合金焊接前预热与否，主要取决于产品形状、截面厚度和约束程度。对于厚截面材料，特别是对焊缝约束小的情况，焊前很少预热；对于具有较大约束的薄件（尤其是对高锌合金）常常需要预热，以防止产生焊接裂纹。预热温度可根据合金成分及约束度大小来确定。一般来说，镁合金的最高预热温度不应超过该合金的淬火温度，以免焊件的力学性能发生明显改变。常见铸造镁合金的焊前预热温度和焊后的热处理见表5-27。在实际应用中，常用的预热温度通常低于表5-27中的最高温度值。
表5-27 常见铸造镁合金的焊前预热温度和焊后的热处理
① T4—固溶处理；T6—固溶处理+人工时效；T5—人工时效；F—铸态。
② 无拘束件及大型件通常不需预热（或只局部预热）；受拘束的薄件必须预热到表中推荐温度以避免焊缝开裂。当表中所给温度为单值时，预热温度可从室温至给出值之间选择。预热温度范围175～380℃仅适用于受拘束的薄件。
③ 单值温度为最高许用温度，必须采用炉中控制以保证温度不超过此值。当温度超过370℃时建议采用SO2或CO2保护气体。
④ 预热时间不超过1.5h。
⑤ 在170℃下加热16h可代替在215℃加热4h。
⑥ 二次热处理前，在60～105℃水中水淬。
⑦ 这种热处理可根据实际需要选用，以便更大程度地消除应力。在345℃进行消除应力处理时，将使EZ33A的高温蠕变强度有所降低。
⑧ 二次热处理后空冷。
7.镁合金电弧焊方法
（1）镁合金的钨极氩弧焊（TIG） 钨极氩弧焊是以钨棒作为电极的气体保护电弧焊方法，钨棒在电弧中是不熔化的，故又称为不熔化极氩弧焊或惰性气体保护焊，有填充和不填充金属两种方法。实际中常用的保护气体除了纯氩气外，也可以采用纯的氦气或氦氩混合气体。焊接时具有电弧稳定性高、保护效果好、热量集中并易于控制、飞溅少等优点，但是此种焊接方法的成本高、对工件焊前准备要求较多、需要特殊的引弧装置（一般会对其他设备的正常工作有一定的影响）。
由于电流反接时有所谓的“阴极雾化”作用，能够清理焊接时镁的氧化物和氮化物，但是在工件上的发热量远小于正接，效率低。所以在焊接镁合金时常采用交流电，一般是正向和负向都是正弦波形，但是正接时间应大于负接时间，这样既能保证较高的效率，又能清理焊缝夹杂物，效果很好。
在镁合金的钨极氩弧焊时，主要的焊接规范有：焊接电流、电弧长度、焊接速度、保护气流量等。电流和速度是能量输入的参量，有时也采用线能量密度表示这两者，电流越大、速度越慢，能量的输入就越大，相应的焊接效应如熔深、熔宽、热影响区（HeatAffectedZone，HAZ）宽度就越大。电弧长度是与焊接材料有关的参量，对于镁合金一般采用0.5～2mm的电弧长度就能满足焊接过程中能量转换效率和加热效果的要求（有关于电弧形态的专门研究）。保护气流量是保护效果的参量，会随着焊接速度的增大略有增加，对于镁合金TIG焊接采用7～10L/min就可以获得理想的效果。以上参量可由一些辅助设备精确控制，在焊接电弧稳定时可以获得良好的焊缝成形和性能，但是在起弧时（也就是始焊点）会产生如未焊透、氧化等缺陷，实际中往往采用先通保护气体，然后起弧，最后行走的步骤可以减弱上述缺陷（因为焊缝的成形和性能受最后一次焊接条件影响最大）。对于有填充金属的TIG焊，还要考虑焊丝的送丝速度、预热、与基体金属的匹配问题等。
（2）镁合金的熔化极氩弧焊（MIG/MAG） 采用能够熔化的导电焊丝代替钨极作为电极即成为熔化极氩弧焊，如果只用氩氦等稀有气体作为保护气体则称为MIG焊，如果除了稀有气体外还有如CO2或O2等混合气体作为保护气体则称为MAG焊，由于镁合金易于氧化，一般MIG应用较多。
由于采用的是焊丝作为电极，电流密度增大，所以与TIG焊相比MIG焊能形成更深的熔池，焊接质量更高。但是它对于焊前的准备更加严格，而且抗风能力差，不能再户外焊接。其焊接参数与有填充金属的TIG焊类似。
在镁合金MIG焊接时，常采用的焊接工艺是亚射流过渡氩弧焊。但电弧电压低于射流过渡氩弧焊临界值时，会出现熔滴过渡频率降低、熔滴增大的现象，这就是亚射流过渡氩弧焊。在这种焊接规范下，能有效地避免氧化夹杂卷入焊缝、熔透不足以及氧化严重等缺陷。
8.镁合金电弧焊的新发展
（1）激光-TIG复合热源焊接工艺 在镁合金的钨极氩弧焊中，由于镁合金的热导率大的因素，使得镁合金的TIG焊有很大的熔宽和热影响区（HAZ），但是熔深就相对较小，造成深宽比不大，难以焊接镁合金厚板，它的应用受到了一定的限制。近年来，由于克服激光焊接能量小，镁合金对激光的光谱吸收因数低，不能焊接厚板和对对接焊缝的接头精度的要求高的缺点，人们提出了把电弧焊和激光两种热源相结合的焊接方法——激光-电弧复合热源焊接（Laser-arc hybrid weld-ing）。此种焊接方法将两种热源的优点结合到一起，既能发挥电弧热源的焊接热量输入大的优点，又能发挥激光焊接能量输入快的特点。
因为钨极氩弧焊（TIG）在镁合金的应用较多，所以在镁合金的焊接领域TIG和激光的复合热源研究较为深入，简称TIG-Laser复合热源焊接。
激光和电弧两者在结合的过程中不是简单的求和，而是存在所谓的复合机理。一方面，试验证实镁合金熔化前后，镁合金对激光的光谱吸收因数会发生明显的突变，当为固态时，光谱吸收因数仅为10%～30%，一旦熔化后急剧增到50%甚至更高；另一方面，由于激光焊接会产生光致等离子体（激光焊接时会详细讲述），它是一种能导电的物质形态，它的存在能使电弧的放电通道更容易维持，因而电弧也就更稳定，除此之外，根据最小电压原理，电弧总是选择放电最容易的通道放电，因此等离子体还会吸引电弧，所以把电弧和激光相耦合就会相得益彰。当把电弧放在激光之前时，电弧会熔化镁合金表面，这就使得镁合金对激光的光谱吸收因数增大，甚至形成小孔或穿孔，得到更大的熔深，这时以增大光谱吸收因数为主，稳定电弧的效果不好，电弧的挺度没有提高或提高不大；当把激光放在电弧之前时，由于激光产生的等离子体能吸引电弧，使得电弧的挺度提高，对镁合金的加热效果更好，另外，由于激光的方向性很好，定位准确，加之它又能把电弧紧紧地吸引过来，因此电弧不会像单TIG焊那样左右摆动，很稳定且抗干扰能力很强，能形成很美观的焊缝。关于电弧和等离子体有专门的电弧形态研究，不在这里详述。
TIG-Laser复合热源焊接的主要焊接参数有：焊接电流、焊接速度、保护气流量、激光功率、电弧长度、激光的离焦量和电弧与激光焦点的距离（DLA）。焊接电流和焊接速度是控制能量输入的参量，也可以用线能量密度来统一表示，电流越大、速度越慢，能量的输入就越大，熔深、熔宽和HAZ宽度也越大；由于复合热源的焊接峰值温度要高于单TIG焊，所以保护气流量一般要大于TIG焊，大约12L/min；激光功率一般和熔深关系较大，所以功率越大熔深也越大，而熔宽和HAZ宽度变化不大，但是激光的功率越大激光器的成本越高，所以实际中都是选择尽量高的激光功率（未焊透）；电弧的长度选择与单TIG焊相同（有时会略小一些）；离焦量就是激光的焦点距离工件表面的距离，一般焊接镁合金时会选择在表面以下，这样能更容易形成深宽比大的接头形貌；电弧与激光焦点的距离是控制两种热源复合效果的重要参数。试验发现，当DLA=0时，复合效果反而不好；如果DLA=1～2mm就会得到好的效果。实际上焊接效果对DLA是很敏感的，有时相差零点几毫米都会产生显著的影响，所以DLA的选择都是依靠经验或多次试验摸索出来的。需要说明的是，现在复合热源的数值模拟还不能加入DLA这个控制参量。
（2）A-TIG焊接工艺 TIG焊接的应用很普遍，但是在应用的过程中人们一直不满足它熔深浅的缺点，于是人们提出了活性焊工艺（A-TIG）。它实际上是在待焊区域表面涂上一层很薄的活性助焊剂（activating flux），然后再施行TIG焊，这种工艺能大大提高熔深，在实际中应用十分广泛。
关于活性焊的机理现在的研究正在深入中，主要有阳极斑点收缩、表面张力改变和电弧力影响等模型，试验中发现以上三种因素都在焊接过程中起作用，熔深的增加也是共同作用的结果。
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