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钛及钛合金的焊接
上线日期:2015-5-19点击量:

  一、钛及钛的分类及特点:
  国产工业纯 有TA1  TA2  TA3三种,其区别在于含氢氧氮杂质的含量不同,这些杂质使工业纯钛强化,但是塑性显著降低。工业纯钛尽管强度不高,但塑性及韧性优良,尤其是具有良好的低温冲击韧性;同时具有良好的抗腐蚀性能。所以,这种材料多用于化学工业、石油工业等,实际上多用于350度以下的工作条件。根据钛合金退火状态的室温组织,可将钛合金分为三种类型:α型钛合金、(α+β)型钛合金及β型钛合金。α型钛合金中,应用较多的是TA4、TA5、TA6型的Ti-Ai系合金和TA7、TA8型的Ti+Ai+Sn合金。这种合金室温下,其强度可达到931N/mm2,而且在高温下(500度以下)性能稳定,可焊性良好。β型钛合金在我国的应用量较少,其使用范围有待进一步扩大。
  二、 及钛合金的焊接性
  钛及钛合金的焊接性能,具有许多显著特点,这些焊接特点是由于钛及钛合金的物流化学性能决定的。
  1.气体及杂质污染对焊接性能的影响
  在常温下,钛及钛合金是比较稳定的。但试验表时,在焊接过程中,液态熔滴和熔池金属具有强烈吸收氢、氧、氮的作用,而且在固态下,这些气体已与其发生作用。随着温度的升高,钛及钛合金吸收氢、氧、氮的能力也随之明显上升,大约在250度左右开始吸氢,从400度开始吸氧,从600度开始吸收氮,这些气体被吸收后,将会直接因其焊接接头脆化,是影响焊接质量的极为重要的因素。
  2.焊接接头裂纹问题
  钛及钛合金焊接时,焊接接头产生热裂纹的可能性很小,这是因为钛及钛合金中S、P、C等杂质含量很少,由S、P形成的低熔点共晶不易出现在晶界上,加之有效结晶温度区间窄小,钛及钛合金凝固时收缩量小,焊缝金属不会产生热裂痕。钛及钛合金焊接时,热影响区可出现冷裂纹,其特征是裂纹产生在焊后数小时甚至更长时间称作延迟裂纹。经研究表明这种裂纹与焊接过程中氢弹的扩散有关。焊接过程中氢由高温深池向较低温的热影响区扩散,氢含量的提高使该区析出TiH2量增加,增大热影响区脆性,另外由于氢化物析出时体积膨胀引起较大的组织应力,再加上氢原子向该区的高应力部位扩散及聚集,以致形成裂纹。防止这种延迟裂纹产生的办法,主要是减少焊接接头氢的来源。
  3.焊缝中的气孔问题
   及钛合金焊接时,气孔是经常碰到的问题。形成气孔的根本原因是由于氢影响的结果。焊缝金属形成气孔主要影响到接头的疲劳强度。防止产生气孔的工艺措施主要由:
  (1)保护氖气要纯,纯度不低于99.99%                                                     
  (2)彻底清除焊接表面、焊丝表面上的氧化皮油污等有机物
  (3)对熔池施以良好的气体保护,控制好氩气的流量及流速,防止产生紊流现象,影响保护
  (4)正确选择焊接工艺参数,增加深池停留时间使用权于气泡逸出,可有效地减少气孔
  三、钛板的钨板氩弧焊焊接
  钛及钛合金焊接生产中应用最多的是钨板氩弧焊,真空充氩焊接方法应用也很普遍。氩弧焊的电弧在氩气的保护与冷却作用下,电弧热量较为集中,电流密度高,热影响区小,焊接质量较高。
  四、结论
  1.钛及钛合金焊接的气体保护问题是影响焊接接头质量的首要因素
  2.钛及钛合金焊接时应尽量采用小的热输入
  3.TA2钨极氩弧焊时,应严格控制氢的来源,防止冷裂纹的产生,同时应注意防止气孔的产生
  4.只要严格按照焊接工艺要求施焊,并采取有效的气体保护措施,即可获得高质量的焊接接头

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