钛合金焊接

2022-12-05

钛及钛合金常用的焊接方式有:氩弧焊、埋弧焊、真空电子束焊等。 3毫米以下厚度用钨极氩弧焊,3毫米以上用熔化极氩弧焊。氩气纯度不低于99.99﹪,严格控制氩气中空气和水蒸气的含量。 焊前进行除油污、除氧化皮、除氧化膜表面处理。 由于钛及钛合金的化学活性大,易被氧气、氮气、氢气污染,所以不能采用焊条电弧焊、氧乙炔(或氧丙烷等)气焊、C02焊、原子氢焊等方式焊接。

钛的影响

折叠氧和氮的影响

氧和氮间隙固熔于钛中,使钛晶格畸变,变形抗力增加,强度和硬度增加,塑性和韧性却降低,焊缝中含焊氧、氮是不利的,应设法避免。

折叠氢的影响

氢的增加会使钛的焊缝金属冲击韧性急剧下降,而塑性下降少许,氢化物会引起接头的脆性。

折叠碳的影响

常温下,碳以间隙形式固溶于钛中,使强度增加,塑性下降,但不如氧、氮明显,碳量超过溶解度时生成硬而脆的TiC,呈网状分布,易产生裂纹,国标规定钛其钛合金中碳含量不得超过0.1%,焊接时,工件及焊丝的油污能增加碳含量,因此焊接时需清理干净。

钛的焊接性

折叠气孔的产生

钛及钛合金焊接时最常见的缺陷是气孔,主要产生在熔合线附近。氢是形成气孔的重要原因,在焊接时由于钛吸收氢的能力很强,而随着温度的下降氢的溶解度显著下降,所以溶解于液态金属中的氢往往来不及逸出形成气孔。

折叠接头脆化问题

在常温下,钛与氧反应生成致密的氧化膜,从而使其具有高的化学稳定性与耐腐蚀性。在施焊过程中,焊接温度高达5000~10000℃,钛及其合金与氧、氢和氮发生快速反应。据试验,钛合金在施焊过程中,温度在300℃以上时能快速吸氢,450℃以上时能快速吸氧,600℃以上时能快速吸氮。而当熔池中侵入这些有害气体后,焊接接头的塑性和韧性都会发生明显的变化,特别是在882℃以上,接头晶粒严重粗大化,冷却时形成马氏体组织,使接头强度、硬度、塑性和韧性下降,过热倾向严重,接头严重脆化。因此,在进行钛合金焊接时,对熔池、熔滴及高温区,不管是正面还是反面都应进行全面可靠的气体保护。这是保证钛及其合金焊接质量的关键。 延迟裂纹的产生 在焊后一段时间内,钛及其合金的近缝区很容易产生裂纹,这是由氢从高温熔池向低温热影响区的扩散引起的。随着氢含量的增加,析出的钛氢化合物增加,热影响区脆性增大,再加上析出的氢化物体积膨胀时产生的组织应力,导致裂纹的产生。


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