钛及钛合金的焊接技术

1.气体和杂质污染对焊接性能的影响

在常温下,钛和钛合金相对稳定。但是,在测试台上,在焊接过程中,液滴和熔池金属对氢,氧和氮的吸收很强,并且这些气体以固态与它们相互作用。随着温度升高,钛和钛合金吸收氢,氧和氮的能力也显着提高。它开始在约250°C的温度下吸收氢,在400°C的温度下开始吸收氧,并在600°C的温度下开始吸收氮。这些气体被吸收后,将直接导致焊接接头脆化,这是非常严重的。影响焊接质量的重要因素。

(1)氢是影响氢杂质中钛机械性能的最主要因素。焊缝中氢含量的变化对焊缝的冲击性能影响最大。主要原因是随着焊缝中氢弹数量的增加,焊缝中沉淀的片状或针状TiH2的数量也会增加。TiH2的强度非常低,因此片状或针状的HiH2的效果会降低,并且综合冲击性能会大大降低;焊缝中氢含量的变化对强度和塑性提高的影响不是很明显。

(2)氧气的作用在钛的α相和β相中都具有较高的熔融度,并且可以形成间隙固相。使用合适的钛制成的晶体伤口会严重变形,从而增加了钛和钛合金的硬度。和强度,但可塑性明显降低。为了确保焊接接头的性能,除了严格防止焊缝的主要氧化和在焊接过程中根据热影响区进行焊接之外,母材和焊丝中的氧含量还应受到限制。

(3)氮的影响在高于700°C的高温下,氮和钛具有显着的作用,与之相比,形成脆性和硬质氮化钛(riN)以及由氮和钛形成间隙固溶体引起的晶格畸变程度由氧气量引起的后果更为严重。因此,与氧相比,氮在改善工业纯钛焊缝的拉伸强度和硬度以及降低焊缝的塑性方面具有更显着的作用。

(4)碳的作用碳也是钛和钛合金中的常见杂质。实验表明,当碳含量为0.13%时,α钛中的碳含量较高,焊接强度极限有所提高,可塑性有所降低,但小于氧。氮的作用很强。然而,当焊缝中的碳含量进一步增加时,焊缝中会出现网状TiC,且其含量随着焊缝中碳含量的增加而增加,从而导致焊缝的塑性急剧下降,在此作用下易产生裂纹。焊接应力。因此,钛和钛合金的基材的碳含量不大于0.1%,并且焊缝的碳含量不超过基材的碳含量。

2.焊缝裂纹问题

钛和钛合金焊接,热裂纹的在焊接接头的可能性是很小的。这是因为钛和钛合金中杂质S,P和C的含量很小,并且由S和P形成的低熔点低共熔物不易出现在晶界处,并且具有有效的结晶温度区间

凝固过程钛和钛合金的狭窄,小收缩以及焊缝金属不会产生热裂纹。钛和钛合金的冷焊可按时在热影响区进行,其特征是在焊接后数小时或更长时间后出现裂纹,这称为延迟裂纹。研究表明,该裂纹与焊接过程中氢的扩散有关。在焊接过程中,氢从高温深池扩散到低温热影响区。氢含量的增加增加了在该区域中沉淀的TiH 2的量,从而增加了热影响区的脆性。另外,由于氢化物的析出时的体积膨胀,组织应力变大。另外,氢原子在该区域的高应力部分扩散并蓄积,形成裂纹。防止这种延迟裂纹的方法主要是减少焊接接头中的氢源。当还发送发票时,火焰被抑制。

3,焊缝中的气孔问题

气孔是焊接钛和钛合金时常见的问题气孔的根本原因是氢的影响。焊接金属中孔的形成主要影响接头的疲劳强度。预防毛孔的主要技术措施是:

(1)氖气的保护应纯净,纯度不得低于99.99%

(2)彻底清除焊件表面和焊丝表面的水垢油等有机物。

(3)对熔池进行良好的气体保护,控制氩气的流量和速度,防止湍流,影响保护效果。

(4)正确选择焊接工艺参数,增加使用深水池的停留时间和使用气泡的权利逸出,从而可以有效减少气孔。


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