钛及钛合金的焊接.ppt

钛及钛合金的焊接1.钛及钛合金的分类和性能（1）工业纯钛：（2）α型钛合金

牌号（TA）：TA6（Ti-5Al）TA7（Ti-5Al-2.5Sn）
性能及成份：
①Al-α稳定化元素（扩大α区范围），固溶强化，
N、O、C也属α相稳定元素，但含量↑－强度↑，不能作热处理强化
②强度较高，高温性能好，组织稳定，焊接性好（3）β型钛合金（3）（α＋β）型钛合金2.钛合金焊接接头的脆化(1)氧的影响图5-21焊缝含氧、氮量变化对接头强度和弯曲塑性的影响
（图中虚线表示接头强度，实线表示
弯曲塑性）氮在高温液态金属中的溶解度随电弧气氛中氮的分压增高而增大。氮在固态α-Ti及β-Ti中间隙固溶。氮在α-Ti中的最大溶解度为7%左右，在β-Ti中的最大溶解度为2%。氮也是α稳定元素。氮的污染脆化作用比氧更为强烈。氮对焊缝金属力学性能的影响如图5-21和图5-22所示。焊缝含氮量较低时主要是固溶强化，只有当含氮量较高时，才会析出脆性氮化物。(3)氢的影响含氢量对焊缝及焊接接头力学性能的影响如图5-24所示。(4)碳的影响碳也是钛及钛合金中常见的杂质，主要来源于母材、焊丝和油污等。钛及钛合金母材中碳的质量分数应不大于0.1%，焊缝含碳量应不超过母材含碳量。气焊与焊条电弧焊由于难以防止气体等杂质污染脆化，不能满足焊接质量要求。氩弧焊应用较广，但对氩气的纯度要求很高。焊枪上还要采用拖罩，以便对焊缝及附近400℃以上高温区进行保护；从接头反面用氩气保护400℃以上焊接区也是必要的。一些结构复杂的零件可在充氩箱内进行焊接。3．焊接区裂纹倾向
(1)热裂纹由于钛及钛合金中含S、P、C等杂质较少，很少有低熔点共晶在晶界处生成，而且结晶温度区间很窄，焊缝凝固时收缩量小，因此热裂纹敏感性低。但当母材和焊丝质量差，特别是当焊丝有裂纹、夹层等缺陷时，会在夹层和裂纹处积聚有害杂质而使焊缝产生热裂纹。
(2)冷裂纹和延迟裂纹当焊缝含氧、氮量较高时，焊缝性能变脆，在较大的焊接应力作用下，会出现裂纹，这种裂纹是在较低温度下形成的。
在焊接钛合金时，热影响区有时也会出现延迟裂纹。氢是引起延迟裂纹形成的主要原因。防止延迟裂纹的办法，主要是减少焊接接头处氢的来源，必要时可进行真空退火处理，以减少焊接接头的氢含量。4．焊缝气孔
气孔是钛及钛合金焊接中较常见的缺陷，氢是钛及钛合金焊接时形成气孔的主要气体。通过增氢处理及真空减氢处理改变焊丝及母材中含氢量变化，或通过在氩气中加入不同量的氢气时，焊缝含氢量增加，气孔数量随之也增加。工件及焊丝表面的水汽及结晶水等引起的气孔，主要是由于氢的作用（Ti+2H2O→TiO2+2H2）。另一原因是高熔点的磨料质点及氧化物能作为形成气泡的核心，促使气孔的生成。氧参与的化学反应生成的CO及H2O等也是生成气孔的原因。钛及钛合金焊缝气孔大多分布在熔合区附近，这是钛及钛合金气孔的一个特点。这种气孔的形成与氢在钛中的溶解度有关。防止焊接区气孔措施：
1)严格限制原材料中氢、氧、氮等杂质气体的含量；采用机械方法加工坡口端面，并除去剪切痕迹；焊前仔细清除焊丝、母材表面的氧化膜及油污等；或焊前对焊丝进行真空去氢处理来改善焊丝的含氢量和表面状态。
2)尽量缩短焊件清理后到焊接的时间间隔，一般不要超过2h。否则要妥善保存焊件，以防吸潮。
3)正确选择焊接参数，延长熔池停留时间，以便于气泡的逸出；控制氩气流量，防止湍流现象。
4)采用真空电子束焊或等离子弧焊；采用纯度>99.99%的低露点氩气；焊炬上通氩气的管路不宜采用橡胶管，以尼龙软管为好。（1）焊接方法及焊接材料焊接方法(2)钨极氩弧焊工业纯钛焊缝表面颜色与接头冷弯角的关系钛及钛合金TIG焊的保护措施及特点钛及钛合金焊后热处理的工艺参数(3)熔化极氩弧焊(4)等离子弧焊