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鈦合金的焊接過程中需要留意的地方

來源:鈦板,鈦棒,鈦管,鈦絲,鈦設備,鈦合金,鈦材 發布時間:2015-12-9 12:44:10
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TI G、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。
 
影響鈦材焊接質量的因素:1.氣體雜質對焊縫金屬性能的影響;2.其他雜質對焊縫金屬性能的影響;3.焊接金屬和接頭熱影響區的組織變化4.氣孔是鈦焊縫中常見和較難避免的缺陷;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。鈦材具有優良的耐腐蝕性能,可用于其它金屬材料難以勝任的高氯離子濃度介質下工作的設備,選材上一般采用加工性能及力學性能優良的工業純鈦。
 
鈦合金中的氣孔。鈦合金焊接接頭中氣孔的產生主要受焊接前的清潔程度和焊接接頭的預備以及焊接時間是非的影響,同時還有其他一些因素。盡管表面不清潔導致的吸氫是弧焊接頭氣孔產生的主要原因,但其他因素如氧氣、氮氣、二氧化碳以及用作保護的惰性氣體均有可能導致氣孔的產生。同鋁的氧化物一樣,鈦的氧化物具有吸濕性,很輕易從環境大氣中吸收濕氣。鈦合金部件同含水( 或含水汽) 的接頭進行焊接時就會有氣態的氫溶解到接頭中,隨后在凝固時形成小孔。減少鈦合金焊接接頭中氣孔的措檀越要有:( 1) 鈦合金部件和焊料要干燥。( 2) 預備好的焊料建議在48h 內使用完。( 3) 待焊鈦合金部件的部位與焊料進行往油脂與清洗,然后進行酸洗。( 4) 使用高純氬氣或氦氣進行保護。
 
氣體保護。常溫下,鈦及鈦合金是比較穩定的,但隨著溫度的上升,及鈦合金吸收氫氣、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。
 
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。
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