鈦及鈦合金焊接工藝分析

高善柱

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，當(dāng)前人們逐漸對鈦合金焊接技術(shù)的應(yīng)用重視起來。眾所周知，鈦和鈦合金焊接工藝是我們在進(jìn)行焊接工作中的重點(diǎn)焊接環(huán)節(jié)，因?yàn)殁伒谋葟?qiáng)度相對較高，且鈦的耐海水性以及耐低溫性也比較高，與此同時(shí)，鈦也具有無磁透聲等和防抗擊震動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)。本文針對當(dāng)前鈦及鈦合金焊接形狀，對鈦及鈦合金具體焊接工藝進(jìn)行詳細(xì)分析和闡述，希望為我國焊接行業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)出一份力量。

關(guān)鍵詞：鈦及鈦合金；焊接工藝；相關(guān)探究

廣義來講，鈦及鈦合金是以建筑結(jié)構(gòu)材料形式產(chǎn)生的，同時(shí)由于鈦及鈦合金密度小以及抗拉強(qiáng)度相對較高等特點(diǎn)現(xiàn)已倍受青睞。而在300攝氏度到500攝氏度的高溫狀態(tài)下，鈦合金金屬材料仍具有足夠高的強(qiáng)度，并且鈦及鈦合金具有優(yōu)良抗腐蝕性，被多用于船只建造。

1.鈦及鈦合金焊接工藝特點(diǎn)分析

工業(yè)純鈦的抗拉強(qiáng)度普遍偏低，要想使得工業(yè)純鈦強(qiáng)度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，就得對其進(jìn)行合金元素施加，對工業(yè)純鈦進(jìn)行不同種類元素和不同數(shù)量元素的施加會(huì)使工業(yè)純鈦產(chǎn)生三種不同類型的鈦合金。其中，Ti-230材質(zhì)的鈦合金較為常用，一般加力燃燒室滾動(dòng)軸承通常是由相應(yīng)支撐環(huán)組件和加強(qiáng)環(huán)焊接組件共同構(gòu)成。

2.鈦及鈦合金焊接組織和鈦及鈦合金相關(guān)焊接缺陷詳述

2.1.鈦及鈦合金焊接組織

工業(yè)純鈦焊接組織和α鈦合金組織二者在常溫之下的顯示狀態(tài)為單相，但是二者的冷卻速度卻存在著很大不同，因?yàn)槠鋾?huì)根據(jù)不同的冷卻速度進(jìn)行鋸齒狀組織生成和針狀組織生成。機(jī)械性能相對于母材而言并不會(huì)發(fā)生較大變化，并且其具體焊接性能也非常良好。一般而言，α+β鈦合金是從相關(guān)β相中加以冷卻分解出來的，而在此過程中形成正規(guī)馬氏體，但α'相數(shù)量和α'相形式都是按照鈦及鈦合金組成和鈦及鈦合金冷卻速度加以進(jìn)行細(xì)節(jié)變化的。我們應(yīng)該知道，當(dāng)α' 相有所增加時(shí)，鈦及鈦合金延伸性以及鈦及鈦合金韌性就會(huì)受其影響而降低，此時(shí)Ti-6Al-4V的焊接性能也會(huì)有所下降，雖然β穩(wěn)定元素釩含量已經(jīng)處在5%以上。需要強(qiáng)調(diào)的是，當(dāng)馬氏體溫度低于室內(nèi)溫度時(shí)，此時(shí)焊接部位始處于亞穩(wěn)定β相，所以可以確定焊接性能并不會(huì)劣化，但是由于元素過多所造成的影響，延伸性性能會(huì)在一定程度上得以降低。

2.2.鈦及鈦合金焊接缺陷分析

鈦及鈦合金通常會(huì)受到O元素和N元素以及C元素等影響致使污染狀況發(fā)生且會(huì)出現(xiàn)脆化，在常溫狀態(tài)下鈦及鈦合金的狀態(tài)比較穩(wěn)定，但溫度升高會(huì)對其造成相應(yīng)影響，同時(shí)鈦及鈦合金對O元素和N元素以及H元素等的吸收能力也不斷增強(qiáng)。Ti會(huì)從溫度到達(dá)250攝氏度時(shí)開始實(shí)行收氫操作流程，之后當(dāng)溫度達(dá)到400攝氏度時(shí)便開始收氧，而溫度達(dá)到600攝氏度時(shí)則進(jìn)行收碳。焊縫區(qū)內(nèi)比較容易出現(xiàn)裂紋，而裂紋種類主要包括熱裂紋和冷裂紋以及延遲裂紋三種，熱裂紋產(chǎn)生的主要原因是低熔點(diǎn)共晶在相應(yīng)晶界的生成幾率相對較小，當(dāng)焊縫凝固時(shí)其相關(guān)縮量反而會(huì)減小。冷裂紋是指在溫度較低狀態(tài)且焊縫含氧量較高時(shí)鈦及鈦合金回首到焊接應(yīng)力的影響出現(xiàn)一定數(shù)量的裂縫。延遲裂紋是指在進(jìn)行鈦合金焊接的過程中受到熱影響區(qū)作用以至裂紋產(chǎn)生的一種狀況。

3.鈦及鈦合金焊接工藝和焊接種類分析

3.1.鈦及鈦合金鎢極氬弧焊工藝

一般而言，鎢極氬弧焊工藝是在進(jìn)行鈦及鈦合金焊接過程中最為常用的一種焊接手段，鎢極氬弧焊是連接薄板和鏈接打底焊中最為適宜的焊接工藝。此類焊接工藝要求對相關(guān)工藝參數(shù)進(jìn)行合理選擇，因?yàn)橹挥羞x擇適合焊接工藝的焊接工藝參數(shù)，才能在一定程度上提高焊接效率。鎢極氬弧焊工藝主要缺陷就是其焊速相對較慢且焊接過程中焊件會(huì)產(chǎn)生變形，此時(shí)相應(yīng)焊縫組織會(huì)顯得極為粗大?；钚院竸?huì)對鈦及鈦合金焊接工作造成不小影響，在同等焊接條件下，焊縫熔深會(huì)有所增加，同時(shí)焊縫寬度會(huì)被減小，此時(shí)若降低熱輸入，那么晶粒尺寸也會(huì)降低?；钚詣┡浞绞俏覀冊诤附舆^程中所要考慮的重點(diǎn)事項(xiàng)，因?yàn)槭茏饔脵C(jī)理不同所影響，種類較好的單作用材料被實(shí)施混合后其效果會(huì)下降，所以應(yīng)在進(jìn)行具體焊接施工的過程中要加大活性劑研發(fā)力度。

3.2.鈦及鈦合金等離子弧焊工藝

眾所周知，等離子弧焊工藝的相關(guān)焊接范圍較窄，并且等離子弧焊的焊接性較差，同時(shí)等離子弧焊重復(fù)性差的特點(diǎn)會(huì)造成等離子弧焊工藝技術(shù)發(fā)展停滯不前。我們應(yīng)該知道，掌握影響鈦及鈦合金焊接穩(wěn)定因素和了解鈦及鈦合金焊接穩(wěn)定性作用規(guī)律是進(jìn)行焊接工藝施工的首要工作，之后在此基礎(chǔ)上運(yùn)用現(xiàn)代化焊接控制技術(shù)以至提高鈦及鈦合金焊機(jī)自動(dòng)化程度和準(zhǔn)確合理控制等離子弧焊精確化程度。在等離子弧焊工藝中，其接頭拉伸性與相應(yīng)母材性能都比較良好，但是等離子弧焊焊縫沖擊韌性卻不盡人意，此時(shí)β相和馬氏體針狀α相二者與等離子焊接接頭拉伸性能以及等離子弧焊焊接接頭沖擊性能都是以相對應(yīng)形式出現(xiàn)的，但其塑性較低。

3.3.鈦及鈦合金真空電子束焊工藝

真空電子束焊比較適用于鈦及鈦合金焊接，因?yàn)檎婵针娮邮に囍衅浜附右苯鹳|(zhì)量高并且其焊縫較其他焊接工藝相比較窄，同時(shí)焊縫晶粒及熱影響區(qū)晶粒較為細(xì)小，上述因素并不會(huì)被空氣污染。但真空電子束焊工藝焊縫中容易出現(xiàn)大量氣孔，并且結(jié)構(gòu)尺寸會(huì)受到真空室限值，這樣就阻礙了大量生產(chǎn)計(jì)劃和生產(chǎn)流程。板厚方向深度增加的同時(shí)其融合區(qū)相應(yīng)晶粒尺寸會(huì)得以減少，但此時(shí)顯微硬度會(huì)增加。

結(jié)束語：

綜上所述，在航空行業(yè)和化學(xué)行業(yè)以及造船工業(yè)中，鈦及鈦合金逐漸被廣泛應(yīng)用。需要注意的是，我們應(yīng)該對鈦及鈦合金的焊接工藝以及相應(yīng)焊接手段重視起來，因?yàn)橹挥袑︹伡扳伜辖饘?shí)施科學(xué)合理焊接施工，才能達(dá)到企業(yè)的預(yù)期使用目的。

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