钛合金焊丝焊接工艺是什么？
尤贝丽
更新时间：2014-12-29 12:00
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钛及钛合金焊接工艺
1、焊前准备
焊件和钛焊丝表面质量对焊接接头的力学性能有很大影响因此必须严格清理。铁板及钛焊丝可采用机械清理及化学清理两种方法。
1.1机械清理对焊按质量要求不高或酸洗有困难的焊件，可用细砂纸或不锈钢丝刷擦拭，但最好是用硬质合金黄色刮削钛板，去除氧化膜。
1.2化学清理。焊前可先对试件及焊丝进行酸洗，酸洗液可用HF5%+HNO335%的水熔液。酸洗后用净水冲洗，烘干后立即施焊。或者用丙酮、乙醇、四氯化碳、甲醇等擦拭钛板坡口及其两侧(各50mm内)、焊丝表面、工夹具与钛板接触的部分。
2、焊接设备的选择 钛及钛合金金钨板氩弧焊应选用具有下降外特性、高频引弧的直流氩弧焊电源，且延迟递气时间不少于15秒，避免焊遭受到氧化、污染。
3、焊接材料的选择 氩气纯度应不低于99.99%，露点在-40℃以下，杂质总的质量分数<0.001%。当氩气瓶中的压力降至0.981MPa时，应停止使用，以防止影响焊接接头质量。原则上应选择与基本金属成分相同的钛丝，有时为了握高焊缝金属塑性，也可选用强度比基本金属稍低的焊丝。
4、气体保护及焊接温度 钛管接头在焊接是地，为了防止焊接接头在高温下被有害气体及元素污染，必须对焊区及焊缝进行必要的焊接保护与温度控制，其温度应在250℃以下。保护与温度控制的主要方法：一是对表面焊缝加保护气体拖罩；二是将被焊接头管内充满保护气体。保护气采用氩气，其纯度应≥99.99％。保护气体的流量应满足焊接技术要求
5、焊接参数的选择
5.1 钛合金焊丝。填充焊丝的牌号应根据母材来选择，一般采用与母材同质的原则，有时为了提高接头的塑性，也可以选择比母材合金化程度稍低的焊丝。焊丝直径应根据母材厚度来选择(见表2) 表 2
5.2 钨极。最好选用铈钨极，其直径根据钛合金管壁厚选择，一般在1.0～3.0mm，钨极端部应磨成30～45度锥形。
6、坡口形式的选择 原则尽量减少焊接层数和焊接金属。随着焊接层数的增多，焊缝累计吸气置增加，以至影响焊接接头性能，又由于钛及钛合金焊接时焊接熔池尺寸较大，因此试件开单V型70~80°坡口。
7、试件组对及定位焊 为了减少焊接变形，焊前进行定位焊，一般定位焊间距为100~150mm，长度为10~15 mm。定位焊所用的焊丝、焊接工艺参数及气体保护条件应与焊接接头焊接时相同。间隙0~2mm，钝边0~1.0mm。
1、焊前准备
焊件和钛焊丝表面质量对焊接接头的力学性能有很大影响因此必须严格清理。铁板及钛焊丝可采用机械清理及化学清理两种方法。
1.1机械清理对焊按质量要求不高或酸洗有困难的焊件，可用细砂纸或不锈钢丝刷擦拭，但最好是用硬质合金黄色刮削钛板，去除氧化膜。
1.2化学清理。焊前可先对试件及焊丝进行酸洗，酸洗液可用HF5%+HNO335%的水熔液。酸洗后用净水冲洗，烘干后立即施焊。或者用丙酮、乙醇、四氯化碳、甲醇等擦拭钛板坡口及其两侧(各50mm内)、焊丝表面、工夹具与钛板接触的部分。
2、焊接设备的选择 钛及钛合金金钨板氩弧焊应选用具有下降外特性、高频引弧的直流氩弧焊电源，且延迟递气时间不少于15秒，避免焊遭受到氧化、污染。
3、焊接材料的选择 氩气纯度应不低于99.99%，露点在-40℃以下，杂质总的质量分数<0.001%。当氩气瓶中的压力降至0.981MPa时，应停止使用，以防止影响焊接接头质量。原则上应选择与基本金属成分相同的钛丝，有时为了握高焊缝金属塑性，也可选用强度比基本金属稍低的焊丝。
4、气体保护及焊接温度 钛管接头在焊接是地，为了防止焊接接头在高温下被有害气体及元素污染，必须对焊区及焊缝进行必要的焊接保护与温度控制，其温度应在250℃以下。保护与温度控制的主要方法：一是对表面焊缝加保护气体拖罩；二是将被焊接头管内充满保护气体。保护气采用氩气，其纯度应≥99.99％。保护气体的流量应满足焊接技术要求
5、焊接参数的选择
5.1 钛合金焊丝。填充焊丝的牌号应根据母材来选择，一般采用与母材同质的原则，有时为了提高接头的塑性，也可以选择比母材合金化程度稍低的焊丝。焊丝直径应根据母材厚度来选择(见表2) 表 2
5.2 钨极。最好选用铈钨极，其直径根据钛合金管壁厚选择，一般在1.0～3.0mm，钨极端部应磨成30～45度锥形。
6、坡口形式的选择 原则尽量减少焊接层数和焊接金属。随着焊接层数的增多，焊缝累计吸气置增加，以至影响焊接接头性能，又由于钛及钛合金焊接时焊接熔池尺寸较大，因此试件开单V型70~80°坡口。
7、试件组对及定位焊 为了减少焊接变形，焊前进行定位焊，一般定位焊间距为100~150mm，长度为10~15 mm。定位焊所用的焊丝、焊接工艺参数及气体保护条件应与焊接接头焊接时相同。间隙0~2mm，钝边0~1.0mm。
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工艺(1)，焊接电流为150A、170A、180A，按此参数施焊，焊接接头表面、呈现出深蓝、金素色，说明接头氧化较严重，不符合技术要求，此工艺不可取。工艺(2)，焊接电流相对降低为120A、150A、160A，按此参数施焊，焊缝表面呈现出金紫、深黄色，X射线探伤无缺陷，但机械性能弯曲试验不合格，说明焊接接头塑性显著降低，达不到技术要求，此工艺同样不可取。工艺(3)，焊接电流为95A、115A、120A，按此参数施焊，焊缝表面呈银白、浅黄色，X射线探伤无缺陷，但机械性能弯曲试验合格、拉伸强度也符合要求，焊接接头性能达到技术要求，此工艺比较合适。钛及钛合金焊接时，都有晶料粗大倾向，直接影响到焊接接头的力学性能。因此焊接工艺参数的选择不仅要考虑到焊缝金属氧化及形成气孔，还应考虑晶粒粗化因素，所以应尽量采用较小的焊接热输入，工艺(1)、(2)，由于焊接规范较大因素，造成接头氧化比工艺(3)严重。且微观金相实验结果表明，接头晶粒粗化程度也比工艺(3)严重。所以焊接接头力学性能较差。气体流量的选择以达到良好的保护效果为准，过大的流量不易形成稳定的层流，并增大焊缝的冷却速度，使焊缝表面层出现较多的α相，以至引起微裂纹。拖罩中的氩气流量不足时，焊缝呈现出不同的氧化色泽;而流量过大时，将对主喷嘴的气流产生干扰作用。焊缝背面的氩气流量也不能太大，否则会影响到正面第一层焊缝的气体保护效果。(7)钛及钛合金手工钨极氩弧焊操作要领1)手工氩弧焊时，焊丝与焊件间应尽量保持最小的夹角(10~15°)。焊丝沿着熔池前端平稳、均匀的送入熔池，不得将焊丝端部移出氩气保护区。2)焊接时，焊枪基本不作横向摆动，当需要摆动时，频率要低，摆动幅度也不宜太大，以防止影响氩气的保护。3)断弧及焊缝收尾时，要继续通氩气保护，直到焊缝及热影响区金属冷却到350℃以下时方可移开焊枪。(8)质量检验1)外观检查符合GB/T13149-91。2)射线深伤符合JB4730-94。3)力学性能试验符合GB/T13149-91。
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