隨著溫度的上升,鈦及其合金吸收氫氣、氧氣和氮氣的能力逐漸上升。鈦從250℃開始(shǐ)吸氫,從400℃開始吸氧,從600℃開始(shǐ)吸氮。由於鈦合金同O2、N2、H2的親和力高,接頭中含有這些氣體時會使接頭變脆,降低鈦合金(jīn)焊接接頭的衝擊性能、塑性和韌性。鈦合金中含有氫時會在熱影響(xiǎng)區(qū)產生延遲裂紋。而當焊縫中含氧、氮量較高時,焊縫或熱影響區在較大的焊接應力作用下也會出現裂紋,該裂(liè)紋也屬於(yú)延遲裂紋。因此(cǐ)惰性氣體(或真空室)保護是非常必要的。由於使用真空室本錢(qián)較(jiào)高,所以一般使用惰性氣體保護的方法。保護氣體主要有氦氣和(hé)氬氣,由於氦氣價格高於(yú)氬氣,一(yī)般(bān)來說,對(duì)不是特殊要(yào)求的鈦合金的(de)焊接(jiē)接頭和熱影響(xiǎng)區,使用高純氬氣進行保護就可以防止氧化。
大多數鈦合金可以使用氧乙炔(quē)焊的(de)方法進(jìn)行焊接,並且(qiě)所有(yǒu)的鈦(tài)合金均可以使(shǐ)用固態焊接方法進行焊接(如TIG、MIG、等離子弧焊、激光和電子束焊接)。事實上,鈦合金焊接接頭發生裂紋的傾向性要比(bǐ)玄(xuán)色金屬(如鐵(tiě)合金(jīn)、鎳合金)小得多(duō)。盡管鈦合金具有如此良好的性質和其他一些優異的焊接特性,一(yī)些工程師們仍然(rán)以為鈦合金的焊接(jiē)是相當困(kùn)難的,主要在於鈦合(hé)金焊(hàn)接對於氣體保護的(de)要(yào)求特別高,一般隻有非常專業的職員(yuán)才能保證氣(qì)體保護符(fú)合要求。實際上,很多焊接手段均可以用來(lái)焊(hàn)接鈦(tài)合金。由於在焊接(jiē)過程中引進(jìn)的(de)空氣的N2、O2和含(hán)碳物質使得鈦合金的熔化焊(hàn)接頭變脆,因此待焊區一定要清理(lǐ)幹淨並使用惰性氣體保護。焊接材料基本上也(yě)是根(gēn)據被焊材料的特性進行選取的。鈦合金(jīn)的焊接性一般根據(jù)焊接接頭的延展性和強度來評(píng)價。
關於鈦合金的激光焊接目前的應用(yòng)趨勢是越來越廣泛(fàn),激光焊接的變形(xíng)小,生產效率高,而且實現自動化的程度比電子束(shù)和TIG要高。同電子(zǐ)束焊接相比,激光焊不需要(yào)真空室等複雜的設備,所以激光焊接實用性更強,而且激光焊可以以不同焊接狀(zhuàng)態直接焊接。CO2激光由於功(gōng)率大,使用25kW/h可以一次性焊透20mm厚的鈦板(bǎn)。Nd:YAG激光由(yóu)於(yú)可以(yǐ)使用光纖進行能量傳輸而使得YAG的焊接更具靈(líng)活性,但由於功率低而使得穿透深度受到限製(zhì)。激光焊(hàn)接時輕(qīng)易產生飛濺,這樣就(jiù)使得表麵不清潔,在不能進行焊(hàn)後處理時一定要特別小心。
焊後檢查:對鈦合金(jīn)焊接部位(wèi)進行目視檢查(chá),主要是為了評估氣體保護(hù)的好壞。當表(biǎo)麵呈銀白色時,表(biǎo)示氣體保護非常好;而當表麵為淺黃色或深黃(huáng)色,表示鈦合金受到稍微汙染,但仍然還是可以接受的;表麵為深藍色,表示(shì)汙染比較嚴重,但(dàn)由於使用工況的不同,有(yǒu)的可以使用;表麵為淺藍色(sè),汙染嚴(yán)重,幾乎(hū)不可能使用;表麵為灰藍色或灰色時,汙染非(fēi)常嚴重,不可使用;同樣表麵(miàn)為白(bái)色時,汙染非常嚴重,不可用。
著色檢測(cè)的辦法:硬度測試和渦流檢測可以用來檢測接頭是否含雜質,由於含有雜質(zhì)時接(jiē)頭性質會發生改變,主要表現在含(hán)有雜質時接頭的硬度(dù)和電阻(zǔ)率會明顯(xiǎn)變高。便攜式手持硬度測試(shì)儀可以原位進行測試焊接件的硬度。這一技術的應用可以方便的檢測出焊接質量的好壞。一般情況下,鈦(tài)合(hé)金出現焊接裂紋的情(qíng)況比較少。然而,有時也會在焊縫或因含雜(zá)質而產生裂紋。此(cǐ)時,缺(quē)陷可以通過著色檢查(chá)來發現,同時(shí)此方法對疏鬆也有一定(dìng)的效果。必須(xū)留意的是,在繼續(xù)進(jìn)行焊(hàn)接前一定要將著色液清洗幹淨(jìng)。
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