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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。
操作要領
1、手工氬弧焊時,焊絲與焊件間應盡量保持小的夾角(10~15°)。焊絲沿著熔池前端平穩、均勻的送入熔池,不得將焊絲端部移出氬氣保護區。
2、焊接時,焊槍基本不作橫向擺動,當需要擺動時,頻率要低,擺動幅度也不宜太大,以防止影響氬氣的保護。
3、斷弧及焊縫收尾時,要繼續通氬氣保護,直到焊縫及熱影響區金屬冷卻到350℃以下時方可移開焊槍。
鈦表面生成氧化膜的顏色與生產溫度有關。在 200℃ 以下為銀白色、300℃時為淡黃色400℃時為金黃色、500℃和 600℃時為藍色和紫色,700 ~900℃ 為深淺不同的灰色。可根據表面生成氧化膜的顏色來判斷焊接過程未保護區的溫度。
鈦及鈦合金焊絲選用一般按與母材相應的焊絲配用,但也應經過焊接工藝評定合格。選擇焊絲時存在一個配用合適焊絲的問題,因為焊絲的雜質含量只控制上限,絕大多數情況不控制下限,而每批生產的焊絲,只化學成分,并不焊絲焊接以后的力學性能。存在著這種可能性,有的生產批量的焊絲中的雜質含量特別偏低,屬合格產品,但其焊縫的強度偏低,可能不能滿足不低于母材退火狀態標準抗拉強度下限值的要求。這時應換一個生產批量的同牌號焊絲,甚至換強度高的焊絲(指工業純) 重新進行工藝評定直至合格,方才可以選定焊絲。
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。
釬焊在鈦合金焊接中得到了廣泛的應用,但是釬焊通常只用于焊接小型薄壁構件,不適合大厚度鈦合金的焊接。由于鈦合金的特性,它在航空航天領域必將有著更廣闊的應用前景,也為焊接技術的發展提出了新的挑戰,開發研制的鈦合金焊接工藝也必將大大推進鈦合金在航空航天領域的應用。