 |
|
|
鈦材料焊接技術鈦（tài）材（cái）專家為您解讀鈦材焊接技術
一．影響鈦材焊（hàn）接質量的因（yīn）素 1.氣體（tǐ）雜質（zhì）對（duì）焊縫金屬性能的影響 鈦具有很高（gāo）的化學活潑性，與空氣中的氧、氮有極高的親和力。在較低的溫度下，鈦與氧相互作用生成一層致密的氧化膜，隨著（zhe）溫度的提（tí）高，氧化膜的厚度隨之增厚，超過600℃鈦開始吸氧並使氧溶解到鈦中。溫（wēn）度再高，鈦的活性就會急劇增加並與氧發生激烈反應而生成鈦的氧化物。鈦在300℃以上開（kāi）始（shǐ）吸氫，在700℃以上開始吸氮（dàn）。氧和氮對鈦汙染的結果是使鈦強度和硬度增高而（ér）塑（sù）性降低。氮比（bǐ）氧的影響程度更大，氫在鈦（tài）中含量從0.01%%uFF5E0.05%%u4F1A使焊縫金屬的衝擊韌性急劇（jù）下降，而塑性卻下降（jiàng）較少。這是氫化物（wù）引起的（de）脆性，即所常說的“氫脆”。氫也是引發焊縫產生（shēng）氣孔的根源。 熔化焊接（jiē）過程中，熔池像一個（gè）小冶金爐，熔（róng）融金屬（shǔ）暴露在大氣中。如果不采取相（xiàng）應的防（fáng）護措施使熔融的金屬鈦與空氣隔絕，則氧、氮、氫等氣體元素就會熔入鈦中，形成（chéng）脆性氧化物（wù）或氮化物，致使焊縫金屬的塑性急劇降（jiàng）低，拉伸強度提高（gāo），嚴重的情況下將發生脆斷，塑性（xìng）等於零。 2.其他雜質對焊縫金屬性能的影響 其他雜質（zhì）是指除氣體雜質外，可（kě）能熔入熔池的雜質。其（qí）來源可能是焊接（jiē）操作環境不清潔、戴髒手套觸摸鈦焊件遺留下油汙、焊接前用棉紗擦洗接（jiē）頭、坡（pō）口可能留下的（de）棉絮、焊接生產（chǎn）環境與鋼鐵焊接生產（chǎn）混（hún）合可（kě）能產生的鐵鏽、水分和其他一些有機物等（děng）。這些汙染物在電（diàn）弧高溫作用下分解出氧、氫、氮（dàn）、碳等（děng）元素，然後溶於熔（róng）融的鈦（tài）中。當這些元素的量超過在鈦中的溶解度時，便形成相應的化合物（TiO2 TiH2 TiN TiC)。這些化合物隨著熔池結晶而進入（rù）鈦的晶格中，致使鈦的（de）晶格畸變、歪曲，從而改變了鈦的力學性能。 有些微量元素少量溶入鈦中，如果其（qí）量不超過允許的範圍是可以的，有時也是10000部精品mv免费所希望的。但超量的雜質元素含量是不允許的，特別是有機物雜質，有百害而無一（yī）利，這是因為這些雜質元素除使鈦焊接的力學性能（néng）變差（chà），降低而腐蝕性外，還是焊縫中產生氣孔的根源。 3.焊接金屬和接頭熱影響區的組織變化 鈦是有（yǒu）同素異形體轉（zhuǎn）變的金屬。在882.5℃開始發生組織的固態轉變。882.5℃以下（xià）晶體結構為密排六方結構，稱為α鈦；在高於882.5℃時，α結構的鈦轉變為體心立方結構的β鈦。這個轉變過程是熔（róng）池由液態變為（wéi）固態的“瞬間”完成的。而這個“瞬間”長短差異仍對熔池的結晶形式有影響，“瞬間”越長越有利於柱狀晶生（shēng）長。由於（yú）鈦具（jù）有熔（róng）點高（1668℃），熱容量大和導熱差等特性，所（suǒ）以焊接時焊（hàn）縫受到焊（hàn）接線（xiàn）能量大小和焊縫強製（zhì）冷卻（què）的好壞影響，焊縫處於高溫下滯留的“瞬間”就有差異。“瞬間”稍長給熔池結晶的柱狀晶長（zhǎng）大和接頭熱影響加寬提（tí）供了條件。這也是焊接接頭塑性下降的重（chóng）要原因之一（yī）。接頭的拉伸強度斷口往往發生在焊縫熱影響區。為了降低這一不良影響，鈦焊接時盡量采用較（jiào）軟（ruǎn）的焊接規範，即用較（jiào）小的焊接線（xiàn）能量和較快的冷卻速度。 4.氣孔是鈦焊縫中常（cháng）見和較難避免的缺陷 氣孔生成的機製（zhì）是焊接過程中溶入（rù）液態金（jīn）屬中的氣體經過擴散、脫溶、成（chéng）核、長大等過程而形成氣泡。由於（yú）熔池的凝固結晶速度很快，長大的氣泡來不及逸出液態金屬時就以氣孔的形（xíng）式殘留在固態金屬中。釀成氣孔的氫氣和CO等氣體主要源（yuán）自有機物的汙染物，經電弧熱作用所（suǒ）產生的。有時焊接前對焊件和焊材做了充分的清潔、清（qīng）洗，氬氣保護（hù）的（de）效果也（yě）理想，但焊（hàn）縫中仍然有氣孔。鈦材專家的實踐經驗表明，空氣中的水（shuǐ）分對焊接影響很大。在實驗中，相對濕度小於40%%u7684焊接環境下，焊縫基本沒（méi）有發現；在（zài）相對濕度大於90%%u4EE5上的環境中（zhōng），焊縫中（zhōng）存在的氣泡既多又大（dà）。充分說明空氣的濕度大小是氣孔產生的重要原因之一。 二．鈦材的焊接方法 1.手工鎢極氬弧焊 鎢極（jí）氬弧焊非熔化極電弧焊，是利用鎢極與被（bèi）焊工件之間產生的電弧熱熔化被（bèi）焊件的接縫並使焊件（jiàn）熔在一起，焊接過（guò）程中可以填加焊絲也可以不加焊絲，且鎢（wū）極、熔池、焊縫的近縫區以及填加焊（hàn）絲的熔化端都應處於氬氣的保護中。 施焊一般（bān）采用（yòng）非接觸式的高頻引弧，弧長控製在1.0～1.5倍（bèi）電極直徑。角焊縫時弧長可（kě）稍長，焊嘴向後（反焊（hàn）接方向）傾斜75度。焊接電流（liú）是電弧（hú）焊的最重要技術（shù）參數，它（tā）對焊縫熔深、焊速、熔敷（fū）金屬量（liàng）以及焊縫（féng）質量有直接的影響。鎢極氬弧焊焊鈦常用正接法的焊接電源，即正極連接焊件，負極連接焊把。正接（jiē）法電弧所產生的熱能30%%u96C6中在（zài）鎢極上，而70%%u7684熱能集中在被焊（hàn）件上，所以相對反接法（fǎ）而言，熔深較深。電弧自開始引弧到熄弧必須與氬氣供給和停氣的時刻相匹配，即電弧引弧前提前供氣，而電（diàn）弧熄弧後氬氣必須滯後停氣。 2.保護氣體 保護氣體從（cóng）焊嘴噴出覆蓋了整個鎢極長度和（hé）電弧熔化的熔池區（qū）免（miǎn）受（shòu）空氣汙染。常用的氣體是惰性氣體氬或氦。氬氣的導熱係數小，在（zài）電弧作用下不發生分解吸熱，所以氬氣的熱損（sǔn）耗較少（shǎo），電弧電壓較低，約為8～15V。保護效果好壞除保護氣體的純度（大（dà）於99.98%)%u5F88重要外，還與焊嘴幾何尺寸設計有關，即能保（bǎo）證由焊（hàn）嘴噴出的氬氣流為層流（liú）而不能是紊流。一般情況下，焊嘴高度為噴口直徑的1.5倍。 三．鎢極氬弧焊焊（hàn）接工（gōng）藝 1.接頭與坡（pō）口 在鈦材焊接中，各種接頭形式都有，如對接，搭接，角接，管板焊接等。板厚一般（bān）為1.0～10mm，還有不（bú）同厚度（dù）板材相（xiàng）接（jiē）。接頭與坡口對獲得優質焊縫是很（hěn）重要的。 2.焊前清理（lǐ） 鈦材焊件以及焊絲（填充（chōng）絲）很容易被汙染，如鈦（tài）材生產過程用的潤滑劑殘留以及氧化膜、油汙、油漆、塗層、手印等。如果這些汙（wū）染物不在焊接前清除（chú）掉，將會在焊接時與電弧熱作用分（fèn）解出有害雜質溶於焊縫金屬中，對焊（hàn）縫質量產生不良影響。 3.鈦材手工鎢極氬弧（hú）焊焊接規範
|
|
