钛合金焊接通用知识

1、钛及钛合金1物理化学性能良好的耐腐蚀性能常温外表形成致密氧化膜，优于不锈钢10倍，在复原性介质中稍差，经氮化处理后增强；比强度大。工业用量最大的是 TC4,其次是工业纯钛和 TA7。纯钛抗拉强度350-700Mpa,伸长率20-30%,冷弯角80-130,具有良好的低温性能，线膨胀系数和热 导率小，利于焊接。钛合金中合金元素分类相(X馆人儿系3中性兀素置换式置换式Sn Zr HfAl(6% 或 10%)V Cr Co Cu Fe Mn Ni W Mo Pa Ta间隙式间隙式O(0.2%) N(0.05) C(0.1)H( 8h时效处理，接头强度可达1180Mpa,伸长率可达7% 而经500C、

2、8hX 620C、0.5h时效处理，接头强度可达 1080Mpa,伸长率可达13%Ti-33Mo合金组织为稳定 3相，耐腐蚀钛合金，焊接时无相变，焊接性良好。裂纹S、P、C等杂质很少，低熔点共晶很难在晶界出现，有效结晶温度区间窄， 加之焊缝凝固时收缩量小，因此很少出现焊接热裂纹。但当焊丝有裂纹、夹层等缺陷，含有大量有害杂质时可能出现热裂纹。保护不良或 叶3型钛合金中含 3稳定元素较多时会出现热应力裂纹和冷裂纹。加强焊接保护，防止有害杂质玷污和焊前预热，焊后缓冷可以减少甚至消除热应力裂纹和冷裂纹。钛合金焊接时，热影响区可能出现延迟裂纹，这是由于焊接时熔池和低温区母材中的氢向热影响区扩散，引起热影

3、响区氢含量增加，生成氢化钛，加上不利的应力状态引起的。应降低焊接接头氢含量，选用氢含量低的材料包括焊丝、母材、僦气 ，注意焊前清理，焊后进行真空去氢处理，及时消除残余应力。薄壁 廿3型钛合金用工业纯钛做填充材料时不会出现氢化钛，厚板 廿3型钛合金多层焊时， 假设用工业纯钛做填充材料可能出现氢化钛并引起氢脆。气孔焊接热输入量大时，气孔位于熔合线附近，热输入量小时，气孔位于焊缝中部。气孔能使疲劳强度降低一半甚至3/4。一般情况下，氢不是气孔主要来源，焊丝和坡口外表清洁度是影响气孔最主要因素，如拉丝时外表润 滑剂、磨粒、增塑剂、粗糙端面等。去掉毛刺和减少外表粗糙度可以大大减少气孔。熔池停留时间增加使

4、气泡浮出，周围气体扩散促使气泡长大。材料和工艺焊接材料一般填充金属与母材标称成分相同，为改善接头韧性、塑性，有时采用强度低于母材的填充材料，如 用TA1TA2焊接TA7和厚度不大的TC4,用TC3焊TC4。填充金属的间隙元素含量要低于母材一半，如 w(O)0.12%,w(N)0.03%,w(H)0.006%, w(C)0.04%,填充丝直径 1-3。保护气，以及纯僦 99.99%,露点低于-60C。用环氧基或乙烯基塑料软管输送保护气。增加熔深可用 氨气。焊前清理除油：3%氢氟酸-35%硝酸水溶液，低于 40c防止增氢。或机械磨光、刮削待焊外表用无水乙醇清洗; 除氧化皮：不锈钢丝、锂刀，喷丸、蒸

5、汽喷沙；磨削，用碳化硅砂轮。鸨极僦弧焊喷嘴直径16-18厚度大于1mm的焊件用托罩，宽 25-60mm ,长40-100mm,分布管靠近进气一侧钻有直径0.8-1mm小孔，孔距10mm,经不锈钢网或多孔板厚 0.8-1mm,孔径1mm,距离8-10mm进入保护区。自动焊 托罩长60-200mm。距焊件距离10-20mm。自动焊时加冷却水。注意保护焊缝反面。钛及合金密度小，熔池外表张力大，焊漏可能性比钢小，只要保护良好，容易获得良好的反面成形。为加强冷却，自动焊反面垫板采用纯铜板，凹槽深 2mm,宽3-8mm,槽下有通气孔，孔径1.0mm,孔距10mm,通僦气。真空充僦舱，刚性采用不锈钢制造，柔

6、性采用薄橡胶、透明塑料制造。抽真空1.3-13Pa,充僦气或僦-氮混合气焊接。自动僦弧焊焊接钛合金参数母材厚度焊丝直 径鸨极 直径电流强度电弧电 压焊接速度送丝速 度飒气流里止面反面托罩20-408-1045-558-122-410-1550-65290-12010-1210-153-612-1870-8010-148-122-410-1580-10090-12010-153-612-18150-190180-250手工僦弧焊焊焊接钛合金参数母材厚度焊丝直径鸨极直径电流电压飒气流里止面反面托罩J14-208-1311-154-618-2520-2525-4035-4550-8010-1510-

7、1560-9090-100110-140熔化极僦弧焊热功率较大，用于中厚度产品焊接，可减少焊接层数、提高焊接速度和生产率、降低成本，气孔比鸨 极僦弧焊也少，飞溅较多，影响成形和保护，短路过渡用于薄板，喷射过渡适用于厚件，焊接破口角度较 大，厚15-25mm 一般选用90度单面v形坡口或不开坡口，留 1-2mm间隙两面各焊一道。托罩须加强。等离子弧焊接能量集中，单面焊双面成形、弧长变化对熔透程度影响小，无鸨夹杂、气孔少和接头性能好等优点， 适于钛合金焊接。小孔型一次焊透2.5-15mm钛材，熔透型3mmm以上需开坡口。反面沟槽尺寸宽深各 20-30mm,反面保护气流量也要增加。15mm以上钛材开

8、 V形或U形坡口、钝边取6-8mm ,用小孔型等离子弧封底，然后再用其他方法填满坡口。TC4（TC3焊丝）接头塑性可达70%。等离子弧焊接典型工艺参数厚度喷嘴孔径电流强度电弧电压焊接速度送丝速度焊丝直径瀛气流量 L/ min离子气保护气托罩反面510261021351812121523150242360415206616030186872025158172301872720251510250259467202515真空电子束焊优点：冶金质量好，焊缝窄，深宽比大，焊缝角变形小，焊缝及热影响区晶粒细，接头性能好，焊缝 和热影响区保护好，焊厚件时效率高。缺点：焊缝向母材过渡不平滑，容易出现气孔，结构尺寸受真空室限制。焊前认真清理，多用酸洗和机械加工，采用2道焊改善外表成形，第一道高功率密度深熔焊，第二道低功率密度修饰焊，可提高接头疲劳性能。电子束摆动可改善焊缝成形、细化晶粒和减少气孔，接头性能 也随之