大厚度鈦合金的電子束焊接技術(shù)研究現(xiàn)狀

張磊

摘要：鈦合金在很久之前其實(shí)就被人們所發(fā)現(xiàn)，同時能夠進(jìn)一步發(fā)展起來。這是一種重要的金屬結(jié)構(gòu)的材料，鈦合金強(qiáng)度并不是很低的，同時它能夠防止一定的腐蝕，抵抗腐蝕的能力超級強(qiáng)，綜合相關(guān)的方面對其發(fā)展占據(jù)十分大的優(yōu)勢，同時在相關(guān)的航空行業(yè)以及化工機(jī)械方面中進(jìn)一步的應(yīng)用和推廣。促進(jìn)相關(guān)行業(yè)的發(fā)展，同時還能進(jìn)一步對國家的經(jīng)濟(jì)帶來一定的促進(jìn)作用。本文通過對電子束焊接大厚度的鈦合金過程中所出現(xiàn)的問題進(jìn)行一定的分析和探討說明其現(xiàn)狀，進(jìn)而提出一定的解決措施促進(jìn)行業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步，希望本次論述對相關(guān)的工作人員能夠帶來一定的理論性的支持和幫助。

關(guān)鍵詞：鈦合金;大厚度;電子束;焊接;現(xiàn)狀;解決措施

1 鈦合金的焊接

鈦合金的焊接性能是十分強(qiáng)大的，這些焊接的能力是由于鈦及鈦合金的物理、化學(xué)性能所決定的。那么鈦有哪些基本的性質(zhì)呢？如下圖（表1）：

在正常的溫度下，鈦因?yàn)樽陨淼男再|(zhì)的原因一般情況下是比較穩(wěn)定的，不容易發(fā)生一定的反應(yīng)，但隨溫度不斷地進(jìn)行增加的話，它開始對氫氣、氧氣、氮?dú)膺M(jìn)行一定的吸收。通過在實(shí)際的操作過程中發(fā)現(xiàn)，在進(jìn)行焊接的過程中，液態(tài)溶滴吸收這些氣體的能力十分強(qiáng)大。大約在二百五十度的時候就開始對氫氣進(jìn)行一定的吸收，從四百度的時候開始對氧氣進(jìn)行一定的吸收，從六百度的時候開始吸收一定的氮?dú)?。進(jìn)一步阻止焊接的順利進(jìn)行。

2 鈦合金電子束焊接技術(shù)的現(xiàn)狀分析

2.1 焊接出現(xiàn)一定的裂縫的現(xiàn)象

鈦合金中硫等一些雜質(zhì)一般情況下是比較少的，焊縫進(jìn)行一定的凝聚的時候出現(xiàn)收縮現(xiàn)象，因此采用電子束焊接技術(shù)的時候很少出現(xiàn)焊接裂縫的現(xiàn)象。但鈦合金焊接熱影響區(qū)很容易產(chǎn)生裂紋，這種裂紋是延遲裂紋，它的產(chǎn)生會晚于焊縫形成后一定的時間。

這是由于氫氣所導(dǎo)致的。由于鈦合金在實(shí)際應(yīng)用的過程中往往是用作重要結(jié)構(gòu)的材料，氫氣導(dǎo)致的裂紋時間上有所延遲有可能引起一定的安全事故，氫導(dǎo)致鈦合金出現(xiàn)一定延遲裂紋的現(xiàn)象逐漸被人們所重視起來。焊接時由于氫向熱影響地帶進(jìn)行一定的擴(kuò)散，熱影響位置的氫氣的含量因此而有所增加，使得這個部位處于不安全的狀態(tài)，這也是引起裂紋的原因。在電子束焊接技術(shù)應(yīng)用的過程中，由于受熱力作用的影響，材料本身的結(jié)合力和協(xié)調(diào)的能力逐漸的降低，使得在焊接的裝置中形成之前會產(chǎn)生的裂紋的現(xiàn)象。隨后，材料在進(jìn)行一定的集中性的加熱以及快速進(jìn)行焊接的熱循環(huán)以后，接頭的位置因此會導(dǎo)致接頭中也會產(chǎn)生一定的應(yīng)力。因此，熱影響的位置不僅是產(chǎn)生裂紋的重點(diǎn)區(qū)域，更重要的是裂紋進(jìn)一步進(jìn)行擴(kuò)展的源頭，微裂紋的發(fā)展導(dǎo)致更多的裂紋的出現(xiàn)，從而造成材料的質(zhì)量出現(xiàn)一定的問題。

2.2 焊接存在一定的氣孔

鈦合金進(jìn)行一定的焊接的時候，有的時候會存在氣孔，什么原因?qū)е碌哪兀繗饪椎纳芍饕怯捎阝伿艿綒錃獾挠绊懰斐傻?。在進(jìn)行焊接鈦合金的時候，通常采用使用的是很熱的熱量進(jìn)行一定的輸送，同時需要保證的是焊接的速度不能太快。目的是促使氫氣可以自然出來。但對于電子束焊接技術(shù)，由于焊接的速度一般是很快的，熱輸入相對來說比較的小，氫氣導(dǎo)致不能夠被釋放。電子束在進(jìn)行焊接時，熔化金屬中存在一定的空間。在焊接的過程中該孔隨著設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的移動，孔方向的開口很容易進(jìn)行關(guān)閉，但由于其內(nèi)部內(nèi)含有大量的金屬蒸氣，不會自行的進(jìn)行關(guān)閉，而是選擇進(jìn)行一起移動。熔化的金屬逐漸開始凝固，而位于其內(nèi)部的金屬蒸氣因?yàn)闇囟认陆凳切枰欢ǖ臅r間，最后金屬蒸氣聚集在內(nèi)部，剩余氣體殘留在其中，進(jìn)而形成小孔。

2.3 焊接時的焊縫出現(xiàn)缺陷

在焊接接頭中熔敷的金屬沒有被完全覆蓋，從而形成一定的焊縫缺陷，這是焊接中比較嚴(yán)重的問題。因此需要十分的重視，如果這一問題產(chǎn)生的話，容易造成應(yīng)力聚集，嚴(yán)重的話會引起焊縫出現(xiàn)一定的空間，在高速的焊接時這種問題一般是比較困難的。需要確定兩個角度的數(shù)值，一是液氣的表面與水平線的夾角1，另一個是融和的線與水平線的夾角2，當(dāng)氣溫等條件不發(fā)生一定的變化的時候，固液相間的接觸角3需要一個標(biāo)準(zhǔn)的范圍，只要滿足1+2=3時，受力就會達(dá)到一定的平衡。

3 鈦合金電子束技術(shù)改進(jìn)辦法

鈦合金焊接時出現(xiàn)裂紋會推遲一定的時間的現(xiàn)象主要與氫本身是有一定的關(guān)系。焊接時由于熔池區(qū)域以及低溫位置中的氫氣向熱影響區(qū)域進(jìn)行一定的擴(kuò)散，引起熱影響地帶的氫含量逐漸的增加，加上焊接接頭處不穩(wěn)定的應(yīng)力的狀態(tài)，結(jié)果也會引起相應(yīng)的裂紋現(xiàn)象。避免這種延遲裂紋所帶來的危害的辦法還是存在的，主要是對于焊接的接頭上氫的含量進(jìn)行一定的降低，必要時也可進(jìn)行真空退火的措施進(jìn)行處理，以降低相應(yīng)的的含氫量。因此接頭形式應(yīng)符合一定的要求，焊前對接的端面進(jìn)行一定的機(jī)械加工處理，去除表面的氧化物，并保持對接面的鋒利，以便對接頭對接后的間隙進(jìn)行有效的控制，否則會影響一定的穩(wěn)定性，同時這是防止氣孔產(chǎn)生重要的辦法。

4 小結(jié)

隨著鈦合金不斷地被應(yīng)用，其焊縫的質(zhì)量逐漸的被重視起來，電子束焊接技術(shù)以自身的的優(yōu)勢成為鈦合金焊接的常用的方法。雖然國內(nèi)已經(jīng)針對鈦合金的焊接問題進(jìn)行了一定的研究和分析，但在高質(zhì)量的鈦合金結(jié)構(gòu)件的市場需求下，還是需要進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)和提升。因此，需要積極開展電子束焊接技術(shù)對于鈦合金的應(yīng)用的現(xiàn)狀分析，進(jìn)一步提高鈦合金焊縫的質(zhì)量。從而促進(jìn)行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因?yàn)槠浒l(fā)展的速度和廣泛性的存在，未來的發(fā)展空間還是十分大的，在以后的發(fā)展中需對電子束焊縫技術(shù)進(jìn)行不斷的優(yōu)化和改進(jìn)，及時發(fā)現(xiàn)實(shí)際操作中出現(xiàn)的問題，并對問題及時進(jìn)行分析和解決，建立一定的管理和保護(hù)機(jī)制，使其迅速發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1] 趙樹萍，呂雙坤.鈦合金在航空航天領(lǐng)域中的應(yīng)用[J].鈦工業(yè)進(jìn)展，2002（05）.

（作者單位：沈陽華科技貿(mào)有限責(zé)任公司）