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。
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。
钛及钛合金是一种具有密度小、强度高、耐热性好、韧性高等系列性能的工程结构材料。相关资料表明,钛及钛合金在航空航天工业中的应用占到了钛材总产量的70%左右。目前的飞机、发动机的压气机盘、压气机叶片、风扇叶片以及机匣等均由钛合金制造。而钛合金在飞机及其发动机等方面的应用不可避免的需要使用焊接手段进行连接,因此,钛合金的焊接工艺对扩大钛合金的应用范围具有重要作用。
电子束焊目前越来越多地应用到钛合金的焊接中。电子束焊是利用汇聚的高速电子轰击工件接缝处所产生的热能,使其加热、熔化、冷却结晶,形成焊缝的一种新型焊接技术。真空电子束焊。由于焊接过程是在真空环境中进行,杜绝了空气对焊接缠绕的影响,所以焊缝的保护效果很好。可完全防止大气污染,易获得质量非真空环境下的焊缝。真空电子束焊焊接钛及钛合金具有特的优势,表现为焊接冶金质量好焊缝窄,焊缝及热影响区晶粒细小,接头性能好焊接快。电子束焊后产生的品粒大多是较均匀的等轴晶,焊接接头有较高的温度。由于真空电子束焊焊接需要真空室,所以一般不适合于室外焊接以及大尺寸工件焊接,而且焊缝易出现气孔,不适合于大批量生产。
激光焊接是利用高能量密度的激光束作为热源的一种精密焊接方法,激光焊接具有高能量密度、热变形小、可聚焦、无接触加工、深穿透、率、、热影响区狭窄、适应性强等优点。
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。