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鈦合金焊接 |
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鈦管接頭在焊接是地,為了防止焊接接頭在高溫下被有害氣體及元素污染,對焊區及焊縫進行必要的焊接保護與溫度控制,其溫度應在250℃以下。保護與溫度控制的主要方法:一是對表面焊縫加保護氣體拖罩;二是將被焊接頭管內充滿保護氣體。保護氣采用氬氣,其純度應≥99.99%。保護氣體的流量應滿足焊接技術要求。
焊接參數的選擇
1 鈦合金焊絲。填充焊絲的牌號應根據母材來選擇,一般采用與母材同質的原則,有時為了提高接頭的塑性,也可以選擇比母材合金化程度稍低的焊絲。焊絲直徑應根據母材厚度來選擇,
2 鎢極。好選用鈰鎢極,其直徑根據鈦合金管壁厚選擇,一般在1.0~3.0mm,鎢極端部應磨成30~45度錐形。
在高溫下和空氣中氧的親和力非常強,在 200℃ 以上的區域采用惰性氣體保護,以避免氧化。鈦的彈性模量僅為碳鋼的一半,在同樣的焊接應力下,鈦的焊接變形量會比碳鋼大 1 倍。因此焊接鈦時,一般應用墊板及壓板壓緊工件,以減小焊接變形量。
鈦中硫、磷、碳等能在晶界與鈦形成低熔點共晶的雜質含量很少,有效結晶溫度區間窄,焊縫凝固時收縮量小,因而一般不會產生焊縫的熱裂紋。鈦焊縫的裂紋屬于氫致冷裂紋。鐵常溫下在鈦中溶解的質量分數僅為 0.05%~0.10%,因而鈦與鋼不能直接熔焊。
鐵及鈦合金焊接時一般采用氬氣作為保護氣體,氬氣純度 (體積分數應不低于 99.99%,其中其他氣體成分的體積分數分別為氧低于 0.002%、氮低于0.005%,氫低于0.002%,水分低于0.001mg/L。氣瓶壓力不得低于0.5MPa。使用時要將保護氣系統如輸氣軟管、焊矩、拖罩中的空氣置換干凈。保護氣也可以用氦氣或氬氦混合氣。
鈦及合金焊件和焊絲焊前應仔細清除表面的氧化物、氮化物、油污、水分等,一般采用酸洗或砂輪、砂布打磨。對于容器的縱環焊縫、角焊縫、換熱器的管與板的焊接等酸洗比較困難的工件,可用砂輪、砂布打磨坡口兩側,并注意將殘留的砂粉塵末清理干凈。對于焊絲、封頭、膨脹節和其他不易打磨的零件焊前應酸洗,酸洗后應用清水沖洗干凈。如焊件無法酸洗,也可用硬質合金刮刀刮削。焊件經過以上清理后,在焊前均應用丙酮、無水酒精等溶劑清洗待焊區,不得用手觸摸與再污染。再污染后應重新清理與清洗。
鈦及鈦合金焊接時,焊槍噴嘴保護熔池,拖罩保護冷卻中的焊接接頭的正面,墊板保護焊接接頭的背面。鈦及鈦合金焊接所用的焊槍與焊接鋁、不銹鋼的焊槍不同,常用大直徑噴嘴,手工焊時,噴嘴直徑為14 ~20mm,自動焊時為16 ~22mm。拖罩能保護溫度在400℃以上的焊縫和熱影響區,拖罩的形狀和尺寸應隨焊件厚度、冷卻方式、焊接電流、焊縫形狀等因素而定。拖罩應貼在焊接區隨焊槍一起移動。焊縫背面可用銅墊板加速焊接區的冷卻和隔絕空氣,銅墊板中也可吹送保護氣,或用拖罩貼在焊縫區背面隨著焊接一起移動。
鈦及鈦合金是一種具有密度小、強度高、耐熱性好、韌性高等系列性能的工程結構材料。相關資料表明,鈦及鈦合金在航空航天工業中的應用占到了鈦材總產量的70%左右。目前的飛機、發動機的壓氣機盤、壓氣機葉片、風扇葉片以及機匣等均由鈦合金制造。而鈦合金在飛機及其發動機等方面的應用不可避免的需要使用焊接手段進行連接,因此,鈦合金的焊接工藝對擴大鈦合金的應用范圍具有重要作用。
激光焊能焊接高熔點、難熔、難焊的金屬,自動化和柔性化程度高,一般情況下不需要真空工作室。激光焊接具有熔池凈化效應,能純凈焊縫金屬,焊接的機械性能相當于或優于母材。基于激光焊接具有的諸多優勢,它是二十一世紀的制造技術之一,受到的重視,廣泛地應用于航空航天、汽車制造、電子輕工業等領域。我國的激光焊接處于世界水平,并投入多個國產航空科研項目的原型和產品制造中,具有廣泛的應用前景。