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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。
操作要领
1、手工氩弧焊时,焊丝与焊件间应尽量保持小的夹角(10~15°)。焊丝沿着熔池前端平稳、均匀的送入熔池,不得将焊丝端部移出氩气保护区。
2、焊接时,焊枪基本不作横向摆动,当需要摆动时,频率要低,摆动幅度也不宜太大,以防止影响氩气的保护。
3、断弧及焊缝收尾时,要继续通氩气保护,直到焊缝及热影响区金属冷却到350℃以下时方可移开焊枪。
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。
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。
常用纯钨极和铈钨极。纯钨中含氧化铈 (杂质质量分数不大于0.1% ) 的电极为铈钨极。铈钨电极电子逸出功低,化学稳定性高,允许电流密度大,无放射性,性能优于纯钨极,是目前普遍采用的钨极。
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。
钎焊在钛合金焊接中得到了广泛的应用,但是钎焊通常只用于焊接小型薄壁构件,不适合大厚度钛合金的焊接。由于钛合金的特性,它在航空航天领域必将有着更广阔的应用前景,也为焊接技术的发展提出了新的挑战,开发研制的钛合金焊接工艺也必将大大推进钛合金在航空航天领域的应用。
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