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作者:鎢制品生產商、供應商-中鎢在線    文章來源:網絡轉載    更新時間:2015-9-29 14:27:00

鈦及鈦合金鎢電極氬弧焊簡介

工業上用于焊接的鈦及鈦合金多為α型和α+β型,其焊接特點為:

(1)化學活性強,焊接過程中不僅易引發氣孔、裂紋等缺陷,而且易形成脆化。鈦及其合金在常溫下能與氧形成致密的氧化膜,焊接高溫下極易被空氣、水份、油脂等污染。鈦在300℃以上吸氫、600℃以上快速吸氧、700℃以上快速吸氮,不僅降低焊接接頭的力學性能,而且易引發氣孔、裂紋等缺陷。

1)焊接接頭容易氧化。工件加熱到400℃以上,鈦就吸氧,500℃以上鈦在空氣中氧化加劇,并隨著焊接接頭中氧含量的增加,材料的強度、硬度提高,而塑性、韌性降低。焊接過程中防止氧化要貫穿始終。

2)焊接接頭容易氮化。鈦與氮的親合力很大,工件達700℃左右,氮與鈦就會形成硬脆的TiN,劇烈地降低塑性、韌性。因此,焊接全過程要嚴防焊縫吸氮。

3)焊接接頭易出現氫脆。氫在鈦中的溶解度隨溫度的升溫而增加,隨溫度的降低而減少,降溫過程中氫的溶解度隨溫度的降低而降低,并以化合物的形式析出,這種化合物呈脆性,不僅使材料的沖擊韌性下降,而且易產生微裂紋。因此,焊接過程囊應嚴防焊縫吸氫。

4)碳的影響。碳在鈦合金中屬雜質,它的影響雖然小于氧、氮,但焊縫中的碳超過它在α鈦中的溶解度(0.13%)時,會生成硬而脆、呈網狀分布的TiC,易引發裂紋。因此,有關標準限定鈦材中的C0.10%

(2)對氣孔敏感,這類合金主要的焊接缺陷是氣孔,有時很難避免。形成氣孔的因素很多(例如,氧與碳生成CO氣孔),但主要由氫引起。若焊件清理不善、氬氣中含雜質及水分或焊槍及管線系統有水分、油脂等均會成為氫的來源。

這類合金的氣孔往往分布在焊縫熔合線附近,人們常用氫在液態金屬中的溶解度曲線來解釋。氫在液態鈦中的溶解度隨溫度的降低而降低,在凝固過程中有跳躍式的突降。高溫熔池中氫向低溫邊緣擴散,聚集于熔合線附近的氫容易過飽和,為形成氣孔提供條件。

(3)易出現冷裂紋,這類合金中的CS含量低雜質少,焊縫結晶時的低熔點共晶少,合金凝固時的收縮量小,一般不會出現熱裂紋。而焊縫冷卻過程中,由于氫溶解度的激劇變化,在熔合線附近高度集中的氫可能析出脆性相(C)。較多脆性相的存在,且在TiH2析出過程中伴隨著體積膨脹所產生的組織應力,加上焊接應力的作用易形成冷裂紋。

(4)焊接接頭的晶粒長大傾向嚴重,鈦的熔點高(1668℃)、熱容量大、導熱性差、電阻率大。焊接時熔池的溫度高、尺寸大;熱傳導差致使熔池高溫停留時間長,造成焊接接頭晶粒長大,脆性增加。因此,焊接宜采用較小的電流和較快的焊接速度。

(5)焊接時易變形,且難校正,鈦的縱向彈性模量為鋼的50%,在同樣焊接應力作用下,其變形量比鋼大一倍,且變形后難以校正。

預防焊接缺陷,獲得優質焊接接頭的措施:

1)加強焊前對工件及焊材的清理(特別是對接接頭坡口端面處的表面),減少氧、氮氫的來源。

2)采用高純度保護氬氣(Ar99.99%)。

3)焊接時焊槍要帶拖罩,且對溫度超過400℃區域的焊道正、背都要嚴加保護,防止氧、氮、氫的侵入。

4)選擇適當的焊接線能量,既要防止線能量大造成接頭過熱,也要避免熱輸入過小,相變時產生較多的脆性相,還要使熔池保護足夠的時間,有利于氫氣的逸出。

5)采用適當的夾具、壓板,同時選擇合理的焊接順序,以防止和減少變形。

6)加工過程應注意防止鐵離子污染,避免與鐵離子接觸。

 

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