盐城钛合金焊接

来源：波宾电子束技术(常州)有限公司 时间：2025-03-03 01:57:04 [举报]

钛管接头在焊接是地，为了防止焊接接头在高温下被有害气体及元素污染，对焊区及焊缝进行必要的焊接保护与温度控制，其温度应在250℃以下。保护与温度控制的主要方法：一是对表面焊缝加保护气体拖罩；二是将被焊接头管内充满保护气体。保护气采用氩气，其纯度应≥99.99%。保护气体的流量应满足焊接技术要求。

焊接参数的选择

1 钛合金焊丝。填充焊丝的牌号应根据母材来选择，一般采用与母材同质的原则，有时为了提高接头的塑性，也可以选择比母材合金化程度稍低的焊丝。焊丝直径应根据母材厚度来选择，

2 钨极。好选用铈钨极，其直径根据钛合金管壁厚选择，一般在1.0～3.0mm，钨极端部应磨成30～45度锥形。

由于钛的化学活性大，在焊接热循环的作用下，焊接熔池及350℃的焊缝金属和热影响区极易与空气中的氢、氧、氮及焊件、焊丝上的油污、水分等发生反应。钛在 300℃以上快速吸氢，600℃ 以上快速吸氧，700℃ 以上快速吸氮，含碳量较多时，会出现网状 TiC 脆性相。以上情况使钛及钛合金焊接接头塑性、韧性急剧降低导致焊接接头的性能变坏。

有两种同素异构的晶体结构，882℃以上到熔点为体心立方晶格，叫β钛，882℃以下为密排六方晶格，叫α 。容器用钛中含 β 稳定元素很少，都是 α铁合金。这些钛在焊接高温下，焊缝及部分热影响区为 β晶格，有晶粒急剧长大的倾向。钛又具有熔点高、比热容大、热导率低等特性，因此焊接时高温停留时间较长约为钢的3~4倍，高温热影响区较宽，使焊缝和高温热影响区的 β 晶粒长大明显，会使焊接接头的塑性下降较多，因而钛焊接时，通常应采用较小的焊接热输入和较快的冷却速度以减少高温停留时间，减少晶粒长大的程度，缩小高温热影响区，减少塑性下降的影响。

在高温下和空气中氧的亲和力非常强，在 200℃ 以上的区域采用惰性气体保护，以避免氧化。钛的弹性模量仅为碳钢的一半，在同样的焊接应力下，钛的焊接变形量会比碳钢大 1 倍。因此焊接钛时，一般应用垫板及压板压紧工件，以减小焊接变形量。

钛及钛合金焊接时主要采用的焊接方法有钨极氩弧焊、熔化极氩弧焊、等离子弧焊等，对于不承受载荷的密封结构的焊接可采用钎焊，也可以用爆炸焊来进行钛与钢复合板的复合焊接。

钛及钛合金焊丝选用一般按与母材相应的焊丝配用，但也应经过焊接工艺评定合格。选择焊丝时存在一个配用合适焊丝的问题，因为焊丝的杂质含量只控制上限，绝大多数情况不控制下限，而每批生产的焊丝，只化学成分，并不焊丝焊接以后的力学性能。存在着这种可能性，有的生产批量的焊丝中的杂质含量特别偏低，属合格产品，但其焊缝的强度偏低，可能不能满足不低于母材退火状态标准抗拉强度下限值的要求。这时应换一个生产批量的同牌号焊丝，甚至换强度高的焊丝(指工业纯) 重新进行工艺评定直至合格，方才可以选定焊丝。

钛及钛合金焊接时，焊枪喷嘴保护熔池，拖罩保护冷却中的焊接接头的正面，垫板保护焊接接头的背面。钛及钛合金焊接所用的焊枪与焊接铝、不锈钢的焊枪不同，常用大直径喷嘴，手工焊时，喷嘴直径为14 ~20mm，自动焊时为16 ~22mm。拖罩能保护温度在400℃以上的焊缝和热影响区，拖罩的形状和尺寸应随焊件厚度、冷却方式、焊接电流、焊缝形状等因素而定。拖罩应贴在焊接区随焊枪一起移动。焊缝背面可用铜垫板加速焊接区的冷却和隔绝空气，铜垫板中也可吹送保护气，或用拖罩贴在焊缝区背面随着焊接一起移动。

在钛合金构件的制造中，钎焊也是有效的连接方法，主要应用在钛合金复杂结构的制造中，如蜂窝结构[ii]，小型航空精密部件等。钎焊是采用比母材熔点低的金属材料作为钎料，将焊件和钎料加热到钎料熔点，低于母材熔化温度，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接焊件的一种工艺方法。由于钛的高温活性强，钎焊一般在真空或隋性气体保护下进行。

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