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鈦合金的焊接方法及檢測方法

來源:鈦板,鈦棒,鈦管,鈦絲,鈦設備,鈦合金,鈦材 發布時間:2015-6-10 9:44:11
常溫下,鈦及鈦合金是比較穩定的,鈦及鈦合金作為結構材料有許多優點,如比重小、抗拉強度和屈服強度高,在300~500℃下仍具有足夠高的強度,在海水及大多數酸堿鹽的介質中均具有優良的抗腐蝕性能,在航空、化工、核工業上日益獲得廣泛的應用。但隨著溫度的上升,鈦及其合金吸收氫氣、氧氣和氮氣的能力逐漸上升。鈦從250 ℃開始吸氫,從400 ℃開始吸氧,從600 ℃開始吸氮。由于鈦合金同O2、N2 、H2 的親和力高,接頭中含有這些氣體時會使接頭變脆,降低鈦合金焊接接頭的沖擊性能、塑性和韌性。鈦合金中含有氫時會在熱影響區產生延遲裂紋。而當焊縫中含氧、氮量較高時,焊縫或熱影響區在較大的焊接應力作用下也會出現裂紋,該裂紋也屬于延遲裂紋。因此惰性氣體( 或真空室) 保護是非常必要的。由于使用真空室本錢較高,所以一般使用惰性氣體保護的方法。保護氣體主要有氦氣和氬氣,由于氦氣價格高于氬氣,一般來說,對不是特殊要求的鈦合金的焊接接頭和熱影響區,使用高純氬氣進行保護就可以防止氧化。
 
大多數鈦合金可以使用氧乙炔焊的方法進行焊接,并且所有的鈦合金均可以使用固態焊接方法進行焊接( 如TIG、MIG 、等離子弧焊、激光和電子束焊接) 。事實上,鈦合金焊接接頭發生裂紋的傾向性要比玄色金屬( 如鐵合金、鎳合金) 小得多。盡管鈦合金具有如此良好的性質和其他一些優異的焊接特性,一些工程師們仍然以為鈦合金的焊接是相當困難的,主要在于鈦合金焊接對于氣體保護的要求特別高,一般只有非常專業的職員才能保證氣體保護符合要求。實際上,很多焊接手段均可以用來焊接鈦合金。由于在焊接過程中引進的空氣的N2 、O2 和含碳物質使得鈦合金的熔化焊接頭變脆,因此待焊區一定要清理干凈并使用惰性氣體保護。焊接材料基本上也是根據被焊材料的特性進行選取的。鈦合金的焊接性一般根據焊接接頭的延展性和強度來評價。常見鈦合金的焊接性如表所示。
 
關于鈦合金的激光焊接目前的應用趨勢是越來越廣泛,激光焊接的變形小,生產效率高,而且實現自動化的程度比電子束和TIG 要高。同電子束焊接相比,激光焊不需要真空室等復雜的設備,所以激光焊接實用性更強,而且激光焊可以以不同焊接狀態直接焊接。CO2 激光由于功率大,使用25kW/h 可以一次性焊透20mm厚的鈦板。Nd : YAG 激光由于可以使用光纖進行能量傳輸而使得YAG 的焊接更具靈活性,但由于功率低而使得穿透深度受到限制。激光焊接時輕易產生飛濺,這樣就使得表面不清潔,在不能進行焊后處理時一定要特別小心。
 
焊后檢查:對鈦合金焊接部位進行目視檢查,主要是為了評估氣體保護的好壞。當表面呈銀白色時,表示氣體保護非常好;而當表面為淺黃色或深黃色,表示鈦合金受到稍微污染,但仍然還是可以接受的;表面為深藍色,表示污染比較嚴重,但由于使用工況的不同,有的可以使用;表面為淺藍色,污染嚴重,幾乎不可能使用;表面為灰藍色或灰色時,污染非常嚴重,不可使用;同樣表面為白色時,污染非常嚴重,不可用。
 
著色檢測的辦法:硬度測試和渦流檢測可以用來檢測接頭是否含雜質,由于含有雜質時接頭性質會發生改變,主要表現在含有雜質時接頭的硬度和電阻率會明顯變高。便攜式手持硬度測試儀可以原位進行測試焊接件的硬度。這一技術的應用可以方便的檢測出焊接質量的好壞。一般情況下,鈦合金出現焊接裂紋的情況比較少。然而,有時也會在焊縫或因含雜質而產生裂紋。此時,缺陷可以通過著色檢查來發現,同時此方法對疏松也有一定的效果。必須留意的是,在繼續進行焊接前一定要將著色液清洗干凈。
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