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钛材焊接质量的影响因素及修复

来源:钛板,钛棒,钛管,钛丝,钛设备,钛合金,钛材 发布时间:2015-6-9 9:13:51
是非常活泼的金属,高温下与碳、氢、氧、氮等有很强的亲和力,在焊缝中生成氢化钛、碳化钛、氧化钛、氮化钛等脆性化合物,使焊缝的塑性韧性下降。钛的导热系数小,熔点较高,焊接时容易出现热量集中,高温停留时间过长,会导致焊缝晶粒粗大,降低焊接接头的综合性能。因此,钛材的焊接必须有良好气体保护措施和合理的焊接参规范。钛材焊接时,焊接环境的清洁、焊前对焊丝和工件的清理、焊接时保护气体的纯度和400℃以上高温区域的有效保护是影响焊接质量的重要因素。从焊接工艺评定的结果可以看出,焊接接头性能满足技术要求,证明焊接评定试验所采用的焊接工艺参数合理、可靠,可以用于产品焊缝的焊接。
 
气体杂质对焊缝金属性能的影响。钛具有很高的化学活泼性,与空气中的氧、氮有极高的亲和力。在较低的温度下,钛与氧相互作用生成一层致密的氧化膜,随着温度的提高,氧化膜的厚度随之增厚,超过600℃钛开始吸氧并使氧溶解到钛中。温度再高,的活性就会急剧增加并与氧发生激烈反应而生钛氧化物。钛300℃以上开始吸氢,在700℃以上开始吸氮。氧和氮对钛污染的结果是使钛强度和硬度增高而塑性降低。氮比氧的影响程度更大,氢在钛中含量从0.01%~0.05%会使焊缝金属的冲击韧性急剧下降,而塑性却下降较少。这是氢化物引起的脆性,即所常说的“氢脆”。氢也是引发焊缝产生气孔的根源。
 
影响钛材焊接质量的因素:
1.气体杂质对焊缝金属性能的影响;2.其他杂质对焊缝金属性能的影响;3.焊接金属和接头热影响区的组织变化;4.气孔是钛焊缝中常见和较难避免的缺陷。
 
缺陷的修复:
1. 微小缺陷的局部修复。钛合金接头上的微小缺陷( 如疏松) 的修复是非常轻易的。采用钻孔或打磨的方法将受影响的区域清理干净,然后进行填补。需要留意的是一定要确保焊补金属已经完全填充了修补区。
2. 线性显示的修复。假如X 光底片显示疏松已经呈线性显示,则可以采用表面重熔的办法进行修复。该表面重熔时所采用的能量应当比先前焊接时所采用的能量要大,以确保将潜伏的疏松均熔化透。假如该方法不奏效,或者该缺陷本身就非常严重,则只好将整个焊接区清理干净,然后重新焊接。这一缺陷的修补费力而且会增加本钱,在操纵时一定要留意保证质量。
3. 变形。由于焊接时局部热输进较大,而且钛合金导热性差,从而在焊接处四周产生非线性应力。开始时熔池由于金属被加热而形成,从而在熔池四周产生应力集中。然而,由于金属的基体大,而熔池和热影响区相对区域要小,从而应力在接头和热影响区四周累积。假如由于热膨胀产生的力超过了基体金属的压应力,则局部塑性变形就导致结构的永久变形。变形的类型和程度主要受材料的性质、受约束的程度、接头的设计、添料方式和焊接过程所影响。
4. 基体材料性质。影响变形的基体材料性质主要有热膨胀系数(系数越大,变形越轻易) 、单位体积的热容( 热容越小越轻易变形) 等。由于变形是张应力和材料压受力相互作用的结果,因此热膨胀系数对变形程度具有至关重要的影响。简单的计算和实际操纵发现钛合金变形的程度位于钢和不锈钢之间( 即变形程度稍高于钢而稍低于奥氏体不锈钢) 。
5. 抑制夹具。假如零件在焊接时不进行夹持,则它的变形会导致应力得到开释。因此各种用来防止移动和变形的夹持方法在焊接时得到应用。但需要指出的是,夹持越紧,则在材料中产生的应力越大。所以为了减少变形,首先要使用刚性夹具并在夹具上进行冷却,从而限制变形;焊接工艺上要采取对称性的焊接操纵和公道的焊接顺序,由于使用了刚性夹具固然使变形得到抑制,但夹具往掉后还会产生新的变形;焊接夹具的压力一定要均匀,否则也会产生变形。
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