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      鈦合金焊接,焊前預熱和焊后熱處理

      作者:東莞市大為工業科技有限公司 瀏覽: 發表時間:2019-01-22 17:43:10

      鈦合金焊接過程中,由于加熱和冷卻的不均勻性,以及構件本身產生拘束或外加拘束,在鈦合金焊接工作結束后,在構件中總會產生鈦合金焊接應力。鈦合金焊接應力在構件中的存在,會降低鈦合金焊接接頭區的實際承載能力,產生塑性變形,嚴重時,還會導致構件的破壞。

      1.焊前預熱

      焊前預熱及焊后熱處理對于保證鈦合金焊接質量非常重要。重要構件的鈦合金焊接、合金鋼的鈦合金焊接及厚部件的鈦合金焊接,都要求在焊前必須預熱。焊前預熱的主要作用如下:
      (1)預熱能減緩焊后的冷卻速度,有利于焊縫金屬中擴散氫的逸出,避免產生氫致裂紋。同時也減少焊縫及熱影響區的淬硬程度,提高了鈦合金焊接接頭的抗裂性。
      (2)預熱可降低鈦合金焊接應力。均勻地局部預熱或整體預熱,可以減少鈦合金焊接區域被焊工件之間的溫度差(也稱為溫度梯度)。這樣,一方面降低了鈦合金焊接應力,另一方面,降低了鈦合金焊接應變速率,有利于避免產生鈦合金焊接裂紋。
      (3)預熱可以降低鈦合金焊接結構的拘束度,對降低角接接頭的拘束度尤為明顯,隨著預熱溫度的提高,裂紋發生率下降。

      預熱溫度和層間溫度的選擇不僅與鋼材和焊條的化學成分有關,還與鈦合金焊接結構的剛性、鈦合金焊接方法、環境溫度等有關,應綜合考慮這些因素后確定。另外,預熱溫度在鋼材板厚方向的均勻性和在焊縫區域的均勻性,對降低鈦合金焊接應力有著重要的影響。局部預熱的寬度,應根據被焊工件的拘束度情況而定,一般應為焊縫區周圍各三倍壁厚,且不得少于150-200毫米。如果預熱不均勻,不但不減少鈦合金焊接應力,反而會出現增大鈦合金焊接應力的情況。

      2.焊后熱處理

      焊后熱處理的目的有三個:消氫、消除鈦合金焊接應力、改善焊縫組織和綜合性能。
      焊后消氫處理,是指在鈦合金焊接完成以后,焊縫尚未冷卻至100℃以下時,進行的低溫熱處理。一般規范為加熱到200~350℃,保溫2-6小時。焊后消氫處理的主要作用是加快焊縫及熱影響區中氫的逸出,對于防止鈦合金焊接時產生焊接裂紋的效果極為顯著。

      消應力熱處理是使焊好的工件在高溫狀態下,其屈服強度下降,來達到松弛鈦合金焊接應力的目的。

      常用的方法有兩種:一是整體高溫回火,即把焊件整體放入加熱爐內,緩慢加熱到一定溫度,然后保溫一段時間,最后在空氣中或爐內冷卻。用這種方法可以消除80%-90%的鈦合金焊接應力。另一種方法是局部高溫回火,即只對焊縫及其附近區域進行加熱,然后緩慢冷卻,降低鈦合金焊接應力的峰值,使應力分布比較平緩,起到部分消除鈦合金焊接應力的目的。有些合金材料在鈦合金焊接以后,其鈦合金焊接接頭會出現淬硬組織,使材料的機械性能變壞。

      此外,這種淬硬組織在鈦合金焊接應力及氫的作用下,可能導致接頭的破壞。如果經過熱處理以后,接頭的金相組織得到改善,提高了鈦合金焊接接頭的塑性、韌性,從而改善了鈦合金焊接接頭的綜合機械性能。


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