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钛合金焊接的工艺技术研究

浏览:3 发表时间:2019-02-21 09:21:19

  钛合金具有强度高和密度低的优良特性,因而在东莞制造业中得到了广泛的应用。其中焊接工艺和质量是影响钛合金应用的重要因素之一。本文首先介绍了钛合金的材料特性,接着对钛合金的材料特点尤其是焊接特性进行了分析,并在此基础上重点介绍了钛合金焊接的技术措施、焊后处理及检测,最后对钛合金焊接的工艺要点进行了总结。

  关键词:钛合金焊接;

  1 概述

  钛是继铝、铁、镁之后在地壳中含量最大的金属元素。钛合金的密度为4.51g/cm3,强度在800-900MPa(高强度钛合金可达到1000MPa以上)。由于具有强度高和密度低的优良特性,因而在现代工业中得到了广泛的应用。在钛合金的应用领域中,经常需要采用焊接的方式。由于钛合金焊接对于焊接工艺和条件要求较高,因此,研究钛合金的焊接工艺对于其应用具有重要意义。

  2 钛合金焊接特性

  气孔和脆化是影响钛合金焊接质量的两大主要因素。焊接时随着温度的升高,钛合金吸收氧气、氢气、氮气的能力也随之明显上升。氮和氧会对对接头的强度和弯曲塑性影响较大,氢主要影响接头的冲击韧性。

  气孔是钛合金焊接中最容易产生的缺陷,钛合金焊接区容易受到杂质气体的污染而产生气孔。空气中的N2、O2、H2等都是产生钛合金焊接气孔的主要原因。气孔的出现会使钛合金焊缝出现应力集中的问题,并减小受力面积,严重影响焊缝质量。

  3 焊接工艺

  为使钛合金焊接达到设计要求,需要对焊接每一步骤均严格要求,提出控制措施。

  3.1 焊前准备

  3.1.1 操作条件及设备

  场地清洁、无其他金属粉尘污染,用于钛合金的工具、工装不得与其他金属混用。

  3.1.2 下料

  焊接件尤其是薄板件,推荐采用线切割、水切割等方式下料。

  3.1.3 清理

  由于钛合金焊接质量容易受到杂质的影响。因此,在焊接之前,需要对焊接件尤其是焊接坡口进行严格清理。通过机械擦拭和打磨,并用丙酮、乙醇等溶剂对坡口进行擦拭,确保焊接处的清洁。

  3.2 施焊

  3.2.1 焊接

  ?合金焊接通常采用钨极氩弧焊,并对焊接部位设计V型坡口。

  在焊接过程中,严格遵照焊接工艺操作。根据焊接结构和工件尺寸,选择合适的控制电流、气流量和施焊速度等工艺参数。气体保护托罩应与施焊处结构吻合,热影响区均能很好保护。

  焊接区域须避免与铁质材料接触,防止污染引起的焊缝脆化和降低抗蚀性。焊接过程使用起弧板并及时清理;弧熄时未熔填充料留于保护罩内或再次焊接前清除,避免焊缝污染。

  焊接过程每道焊接工步间均需进行检查。每层焊接完成后及时检查焊缝颜色,银白色则不需层间清理;淡黄色、淡蓝色应进行表面清理;出现其他颜色应将焊缝去掉,重新施焊。

  3.2.2 气体保护及焊接控制

  为了保证焊接质量,必须对焊缝进行气体保护。钛合金的焊接通常采用99.9%-99.99%的氩气作为保护气体,并采用三面或者前后吹气的方式进行焊接保护。焊接电流和电压以及流量,可根据焊丝或者焊条直径以及单层焊缝高度进行调整。

  4 焊后去应力处理及检测

  4.1 去应力

  (1)真空退火,是目前最有效的去应力方法。但对于大型焊接件,常受到设备空间的限制。

  (2)机械锤击,采用冲击锥在焊接过程中对焊缝进行冲击振动。

  (3)振动时效,将焊接件放置在振动台等设备上进行振动,消除残余应力。

  4.2 焊缝检查

  目前工程上对于钛合金焊缝常用的检测方法主要有以下两种:

  (1)渗透探伤(PT)。渗透探伤是目前钛合金探伤最主要的检测方法。其原理是通过荧光粉喷涂在焊缝表面,并通过显像剂渗透吸附成像的方法,探测出焊缝中的缺陷。对于裂纹和气孔等缺陷,具有良好的探测效果。

  (2)射线探伤(RT)。射线探伤是近些年开始逐渐受到广泛应用的一种方法。其原理是利用X、γ射线照射焊缝,通过分析成像图片检测焊缝缺陷的一种方法。射线探伤方法可用来检测焊缝表面及内部缺陷。对于对接和单“V”形焊缝的检测非常有效,但对于角焊缝尤其是交叉焊缝等复杂焊缝,由于射线对焊缝与焊缝或焊缝与本体形成的透射影像会产生重叠,导致对焊缝缺陷的判定较为困难。

  5 总结

  综上所述,由于钛合金的化学活性很高,极易受氢、氧、氮的污染。因此,要保证钛合金的焊接质量,需要从焊前准备、施焊、焊后处理和检测等多个环节进行监控,确定合理严格的工艺流程和参数。

  参考文献:

  [1]符浩,刘希林,卢海等.钛合金焊接接头残余应力的消除方法[J].中国有色金属学报,2010,20(01):3-716.

  [2]李菊,关桥,史耀武.钛合金焊接过程应力应变特点分析[J].焊接学报,2010,31(03):53-56.

  [3]高福洋,廖志谦,李文亚.钛及钛合金焊接方法与研究现状[J].航空制造技术,2012,23/24:86-90.

  [4]刘鹏飞.钛及钛合金结构焊接技术研究进展[J].金属加工(热加工),2012(20):11-13.

  作者简介:陈阳(1982-),男,硕士研究生,工程师,主要从事机械结构设计与制造技术研究。

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