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钛合金的焊接过程中需要留意的地方

来源:钛板,钛棒,钛管,钛丝,钛设备,钛合金,钛材 发布时间:2015-12-9 12:44:10
大多数钛合金可以使用氧乙炔焊的方法进行焊接,并且所有的钛合金均可以使用固态焊接方法进行焊接( 如TI G、MIG 、等离子弧焊、激光和电子束焊接) 。事实上,钛合金焊接接头发生裂纹的倾向性要比玄色金属( 如铁合金、镍合金) 小得多。尽管钛合金具有如此良好的性质和其他一些优异的焊接特性,一些工程师们仍然以为钛合金的焊接是相当困难的,主要在于钛合金焊接对于气体保护的要求特别高,一般只有非常专业的职员才能保证气体保护符合要求。实际上,很多焊接手段均可以用来焊接钛合金。由于在焊接过程中引进的空气的N2 、O2 和含碳物质使得钛合金的熔化焊接头变脆,因此待焊区一定要清理干净并使用惰性气体保护。焊接材料基本上也是根据被焊材料的特性进行选取的。钛合金的焊接性一般根据焊接接头的延展性和强度来评价。常见钛合金的焊接性如表所示。
 
关于钛合金的激光焊接目前的应用趋势是越来越广泛,激光焊接的变形小,生产效率高,而且实现自动化的程度比电子束和TIG 要高。同电子束焊接相比,激光焊不需要真空室等复杂的设备,所以激光焊接实用性更强,而且激光焊可以以不同焊接状态直接焊接。CO2 激光由于功率大,使用25kW/h 可以一次性焊透20mm厚的钛板。Nd :YAG激光由于可以使用光纤进行能量传输而使得YAG 的焊接更具灵活性,但由于功率低而使得穿透深度受到限制。激光焊接时轻易产生飞溅,这样就使得表面不清洁,在不能进行焊后处理时一定要特别小心。
 
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;钛及钛合金作为结构材料有许多优点,如比重小、抗拉强度和屈服强度高,在300~500℃下仍具有足够高的强度,在海水及大多数酸碱盐的介质中均具有优良的抗腐蚀性能,在航空、化工、核工业上日益获得广泛的应用。钛材具有优良的耐腐蚀性能,可用于其它金属材料难以胜任的高氯离子浓度介质下工作的设备,选材上一般采用加工性能及力学性能优良的工业纯钛。
 
钛合金中的气孔。钛合金焊接接头中气孔的产生主要受焊接前的清洁程度和焊接接头的预备以及焊接时间是非的影响,同时还有其他一些因素。尽管表面不清洁导致的吸氢是弧焊接头气孔产生的主要原因,但其他因素如氧气、氮气、二氧化碳以及用作保护的惰性气体均有可能导致气孔的产生。同铝的氧化物一样,钛的氧化物具有吸湿性,很轻易从环境大气中吸收湿气。钛合金部件同含水( 或含水汽) 的接头进行焊接时就会有气态的氢溶解到接头中,随后在凝固时形成小孔。减少钛合金焊接接头中气孔的措檀越要有:( 1) 钛合金部件和焊料要干燥。( 2) 预备好的焊料建议在48h 内使用完。( 3) 待焊钛合金部件的部位与焊料进行往油脂与清洗,然后进行酸洗。( 4) 使用高纯氩气或氦气进行保护。
 
气体保护。常温下,钛及钛合金是比较稳定的,但随着温度的上升,及钛合金吸收氢气、氧气和氮气的能力逐渐上升。钛从250 ℃开始吸氢,从400 ℃开始吸氧,从600 ℃开始吸氮。由于钛合金同O2、N2 、H2 的亲和力高,接头中含有这些气体时会使接头变脆,降低钛合金焊接接头的冲击性能、塑性和韧性。钛合金中含有氢时会在热影响区产生延迟裂纹。而当焊缝中含氧、氮量较高时,焊缝或热影响区在较大的焊接应力作用下也会出现裂纹,该裂纹也属于延迟裂纹。因此惰性气体( 或真空室) 保护是非常必要的。由于使用真空室本钱较高,所以一般使用惰性气体保护的方法。保护气体主要有氦气和氩气,由于氦气价格高于氩气,一般来说,对不是特殊要求的钛合金的焊接接头和热影响区,使用高纯氩气进行保护就可以防止氧化。
 
焊后检查。对钛合金焊接部位进行目视检查,主要是为了评估气体保护的好坏。当表面呈银白色时,表示气体保护非常好;而当表面为浅黄色或深黄色,表示钛合金受到稍微污染,但仍然还是可以接受的;表面为深蓝色,表示污染比较严重,但由于使用工况的不同,有的可以使用;表面为浅蓝色,污染严重,几乎不可能使用;表面为灰蓝色或灰色时,污染非常严重,不可使用;同样表面为白色时,污染非常严重,不可用。
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