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      圖片展示

      鈦合金焊接的工藝技術研究

      作者:東莞市大為工業科技有限公司 瀏覽: 發表時間:2019-02-21 09:21:19

        鈦合金具有強度高和密度低的優良特性,因而在東莞制造業中得到了廣泛的應用。其中焊接工藝和質量是影響鈦合金應用的重要因素之一。本文首先介紹了鈦合金的材料特性,接著對鈦合金的材料特點尤其是焊接特性進行了分析,并在此基礎上重點介紹了鈦合金焊接的技術措施、焊后處理及檢測,最后對鈦合金焊接的工藝要點進行了總結。

        關鍵詞:鈦合金焊接;

        1 概述

        鈦是繼鋁、鐵、鎂之后在地殼中含量最大的金屬元素。鈦合金的密度為4.51g/cm3,強度在800-900MPa(高強度鈦合金可達到1000MPa以上)。由于具有強度高和密度低的優良特性,因而在現代工業中得到了廣泛的應用。在鈦合金的應用領域中,經常需要采用焊接的方式。由于鈦合金焊接對于焊接工藝和條件要求較高,因此,研究鈦合金的焊接工藝對于其應用具有重要意義。

        2 鈦合金焊接特性

        氣孔和脆化是影響鈦合金焊接質量的兩大主要因素。焊接時隨著溫度的升高,鈦合金吸收氧氣、氫氣、氮氣的能力也隨之明顯上升。氮和氧會對對接頭的強度和彎曲塑性影響較大,氫主要影響接頭的沖擊韌性。

        氣孔是鈦合金焊接中最容易產生的缺陷,鈦合金焊接區容易受到雜質氣體的污染而產生氣孔??諝庵械腘2、O2、H2等都是產生鈦合金焊接氣孔的主要原因。氣孔的出現會使鈦合金焊縫出現應力集中的問題,并減小受力面積,嚴重影響焊縫質量。

        3 焊接工藝

        為使鈦合金焊接達到設計要求,需要對焊接每一步驟均嚴格要求,提出控制措施。

        3.1 焊前準備

        3.1.1 操作條件及設備

        場地清潔、無其他金屬粉塵污染,用于鈦合金的工具、工裝不得與其他金屬混用。

        3.1.2 下料

        焊接件尤其是薄板件,推薦采用線切割、水切割等方式下料。

        3.1.3 清理

        由于鈦合金焊接質量容易受到雜質的影響。因此,在焊接之前,需要對焊接件尤其是焊接坡口進行嚴格清理。通過機械擦拭和打磨,并用丙酮、乙醇等溶劑對坡口進行擦拭,確保焊接處的清潔。

        3.2 施焊

        3.2.1 焊接

        ?合金焊接通常采用鎢極氬弧焊,并對焊接部位設計V型坡口。

        在焊接過程中,嚴格遵照焊接工藝操作。根據焊接結構和工件尺寸,選擇合適的控制電流、氣流量和施焊速度等工藝參數。氣體保護托罩應與施焊處結構吻合,熱影響區均能很好保護。

        焊接區域須避免與鐵質材料接觸,防止污染引起的焊縫脆化和降低抗蝕性。焊接過程使用起弧板并及時清理;弧熄時未熔填充料留于保護罩內或再次焊接前清除,避免焊縫污染。

        焊接過程每道焊接工步間均需進行檢查。每層焊接完成后及時檢查焊縫顏色,銀白色則不需層間清理;淡黃色、淡藍色應進行表面清理;出現其他顏色應將焊縫去掉,重新施焊。

        3.2.2 氣體保護及焊接控制

        為了保證焊接質量,必須對焊縫進行氣體保護。鈦合金的焊接通常采用99.9%-99.99%的氬氣作為保護氣體,并采用三面或者前后吹氣的方式進行焊接保護。焊接電流和電壓以及流量,可根據焊絲或者焊條直徑以及單層焊縫高度進行調整。

        4 焊后去應力處理及檢測

        4.1 去應力

       ?。?)真空退火,是目前最有效的去應力方法。但對于大型焊接件,常受到設備空間的限制。

       ?。?)機械錘擊,采用沖擊錐在焊接過程中對焊縫進行沖擊振動。

       ?。?)振動時效,將焊接件放置在振動臺等設備上進行振動,消除殘余應力。

        4.2 焊縫檢查

        目前工程上對于鈦合金焊縫常用的檢測方法主要有以下兩種:

       ?。?)滲透探傷(PT)。滲透探傷是目前鈦合金探傷最主要的檢測方法。其原理是通過熒光粉噴涂在焊縫表面,并通過顯像劑滲透吸附成像的方法,探測出焊縫中的缺陷。對于裂紋和氣孔等缺陷,具有良好的探測效果。

       ?。?)射線探傷(RT)。射線探傷是近些年開始逐漸受到廣泛應用的一種方法。其原理是利用X、γ射線照射焊縫,通過分析成像圖片檢測焊縫缺陷的一種方法。射線探傷方法可用來檢測焊縫表面及內部缺陷。對于對接和單“V”形焊縫的檢測非常有效,但對于角焊縫尤其是交叉焊縫等復雜焊縫,由于射線對焊縫與焊縫或焊縫與本體形成的透射影像會產生重疊,導致對焊縫缺陷的判定較為困難。

        5 總結

        綜上所述,由于鈦合金的化學活性很高,極易受氫、氧、氮的污染。因此,要保證鈦合金的焊接質量,需要從焊前準備、施焊、焊后處理和檢測等多個環節進行監控,確定合理嚴格的工藝流程和參數。

        參考文獻:

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        [3]高福洋,廖志謙,李文亞.鈦及鈦合金焊接方法與研究現狀[J].航空制造技術,2012,23/24:86-90.

        [4]劉鵬飛.鈦及鈦合金結構焊接技術研究進展[J].金屬加工(熱加工),2012(20):11-13.

        作者簡介:陳陽(1982-),男,碩士研究生,工程師,主要從事機械結構設計與制造技術研究。

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