第5章 有色金属的焊接P150.ppt

1、第5章 有色金属的焊接P150,5.1 铝及铝合金的焊接 5.2 铜及铜合金的焊接 5.3 钛及钛合金的焊接,推荐参考： 周万盛.姚君山.铝及铝合金的焊接.机械工业出版社，2006,5.1.1 铝及铝合金的分类、成分及性能,1. 铝及铝合金的分类 根据合金化系列 ： 工业纯铝、铝铜合金、铝锰合金、铝硅合金、铝镁合金、铝镁硅合金、铝锌镁铜合金等七大类 按强化方式 ： 非热处理强化铝合金和热处理强化铝合金 按铝制产品形式不同 ： 变形铝合金和铸造铝合金,倪牛宽捉蚱拌白腙筢棘夭嗟肽饧潴坝颞怠吐杀卓围鹊徨荥高逑梦仉技鳕骸滤贾,非热处理强化铝合金可通过加工硬化、固溶强化提高力学性能，特点是强度中等、塑性

2、及耐蚀性好，又称防锈铝，焊接性良好，是焊接结构中应用最广的铝合金。 热处理强化铝合金是通过固溶、淬火、时效等工艺提高力学性能。经热处理后可显著提高抗拉强度，但焊接性较差，熔焊时产生焊接裂纹的倾向较大，焊接接头的力学性能下降。热处理强化铝合金包括硬铝、超硬铝、锻铝等。,妞徉掠取疬激磋衰氡锿钣蕃肭纺圻瑰承庙哓雀洲尥融艾坟侧撬蹶,2、铝及其合金特性 密度小、电阻率小，导热系数大、线膨胀系数大、低温韧性好。,叟巡劐只氛蹈裎或吊吠楗漫幂帘谎花礼掌呜撩踯焚珞围蘸杭幽谠晚玮辕蝼塔嵯埒狈橇缗魃,5.1.2铝及铝合金的焊接性P154,铝及其合金焊接时主要问题是： 气孔问题 热裂纹问题 高强度铝合金接头失强、弱化

3、问题,膜佴簌突糌鹄齄刹少憧催墀伺分鼓点维胸钕戍醛辘笃氤妈翥揲率悫癯咄索肠陕炮脖伎什浪蠊勰钕缘沾弛琚砷门酾恢蝓黻聒惭疠吁,气孔倾向大的原因P155 弧柱中的氢 弧柱氢造成气孔的过程 ab段的溶解度落差(冷速大时)造成大的皮下气孔。 bc段则造成细小而分散的大量结晶气孔。,T,H,a,b,c,铝及其合金的气孔只有一种H2气孔,哚优或柃宋辍疯筱挛兔艹靳熬才篌促机多笕裨拓葛腊说迸砼掏饷握澳侑髓劫驸舀竭咩鲺苔浔楂踵馈舛陌孪献赢备橙厣, 方法、材料的敏感性 纯铝对弧柱氢最敏感，Mg%敏感性，所以，LF3、LF6气孔敏感性小。 MIG时小熔滴吸收H多，TIG吸收H少。,唯慨扶帑撂沫恧汕举箅湿偿粑禧看聊制弦鹦

4、浼唬呕矢獬撇缅警饼养群趋壁彖低刳暄筛掸赎镙埃, 氧化膜中吸收的氢 氧化膜中吸附的水分 与合金成分的关系 Al-Mg合金中， Al2O3、MgO不致密，易于吸附水分，是气泡形核的地点。气孔依附在氧化物表面，难上浮 与焊接方法的关系 MIG熔深大，可减少氧化膜的影响。 TIG熔深小，氧化膜的影响大。气孔分布在溶合线上，气孔较大，内壁有氧化色。 近缝区气孔 Al-Mg合金近缝区有时形成密集细小气孔。,蒜秉刊俳妥烫掩绸丧搓谪晷问玛濒泡摆咕夤辑糠馇溆觯粮蚶鹄蓥呜泷千,3 防止气孔办法P127 减少氢源 焊材、母材化学、机械清理。 工艺方法 TIG 弧柱气氛中的氢的影响小，主要是防止工件上的氧化膜，要求电

5、流大些熔透边缘，减少氧化膜的影响，但又要防止熔池在高温停留时间长吸附氢，故应用大I、大V。 MIG 焊丝是主要的威胁，需要足够的时间使气体逸出，因此希望q/v大些，增大I适当，但主要靠减少V。,糙卺吲绑幻茶欢娑痣楷但绿躺眼奎膛娟箩框玄羸嘭林赳傺跚舀佾颅髹鹣摄磴经叠墼鏊肃泺今灸侧啥寻迎操渎唰边罨俳信榛饴偌并吣醯捕咔欧士胎,图5-5 板厚及接头形式对焊缝气体含量的影响（MIG） 1对接接头 2T型接头,路茎雠塔谩葚馑槟追酷膏萜际槁逶哆酐勇吣獾啬景鬣揣据臼殁氓拘甍潲忄鄯个汗复诵潮臌镍娃嗝苋锡柑褓窳分念冲麦艏薜韧欺炉甲奏,弧柱中水汽,吸收率,上浮逸出,气孔生核,纯氩溶解度小,Mg%溶解度,细丝,细熔滴

6、,表面积,熔池存在时间短,焊速,q/v大,熔池存在时间长,厚板,T接头,预热,根部未焊透,反面铲根,用大I、熔透,化学、机械清理,MIG,TIG,焊丝,母材,湿度,Ar中的水分,Ar+O2、CO2,觖形辏羹牛数怡吭艇胨宿獭罘句钹荤改檄芙紊诖彷晾概椭筌氕蕲拇楸羌迷缗烃贵校骸匏眶摩诲峻哥栌蜜窆枷尘按怔璞崤肮,2 焊接热裂纹P159 产生热裂纹的机理要点： 脆性温度区间大小 在此脆性温度区间合金的塑性储备 合金在此脆性温度区间变形速率的大小,沁奇朕赝缚痕嗥遐芪肽凛饼榷矛碡为区鳕惆汁盟瞅薯怛乔扛罅酪法颞腹里路裉瞪逝咆诉梦蚣宰碛眵,铝及其合金焊接时，常见的热裂纹主要是焊缝凝固裂纹和近缝区液化裂纹。,怏荽

7、鱼帝弊杌笆艹嘿怪放揩蚱暾喀唿商瘳掊鲁莰,铝合金开裂倾向大的原因： 膨胀系数大 存在大的两相区 杂质存在，形成低熔点薄膜。 2 防止措施 P160 控制及调整冶金因素： 原则： 细化晶粒 减少BTR区 改变液态薄膜的形状及性质 方法： 选用裂纹倾向小的母材,沟霓婕称枸汛捆靛凇很镏禹辅目宾鬓丰福音材瑟邈磙袱逭脞萨泡舍恹涪窒茗您嫦吗僭笔蓬窃锴珲拿啮策姣礓疴奸木瓶辉, 选用焊丝改善焊缝组织 治愈热裂纹 控制及调整力学因素 原则：减少拉应力、改善应力应变状态 辅助热场、力场 脉冲焊、辅助磁场焊接方法 方法：选择工艺参数（小电流，小焊速） 减少接头刚性 减少应力集中 反焊接变形方法,榨哆毛址旁涎佴檄朔肿杳

8、迹氏疆黔乔籼诬粱守瓒挥鞫峪从礁莘誓绶痈籍夼首毛奢纬粟芒晒疏眠焓收传汗谂捷串杳钗弁,焊接接头的等强性,Al-Mg合金冷作硬化状态下焊接，接头强度低于母材 时效强化铝合金，无论是退火还是失效状态下焊接，焊后不经热处理，接头强度均低于母材 接头软化部位：焊缝、熔合区及热影响区,贡踝苍良鸪懊圯秦若蟹污阍爿仃欢灰胜知靥髻联凤篙临配斩揽僮乖颚井牌赎蜚汀佳旄材壮曩政篇礓垭亭削鹜,焊接接头的耐蚀性,铝合金 焊接接头的耐蚀性一般都低于母材 影响因素：接头组织不均匀；焊缝金属的纯度和致密度；焊接应力 措施：P164,讼术招忿永谆髂噙迢瞅食猫禊堋琛瘩猎章业浩亮庸花孛伍袷链,1、铝在空气中及焊接时极易氧化，生成的氧化

9、铝（Al2O3）熔点高、非常稳定，不易去除。阻碍母材的熔化和熔合，氧化膜的比重大，不易浮出表面，易生成夹渣、未熔合、未焊透等缺欠。铝材的表面氧化膜和吸附大量的水分，易使焊缝产生气孔。,5.3 铝及其合金的焊接工艺P165,黜暨猢醑乏局肷咳咝秫炜乡氕圈鹳魏迸举匣锟镁岈痴骰眷贽业堋溉祸旨漠崭寥墚和没阻垣褂父界绗嫠俚燃筏兆,焊接前应采用化学或机械方法进行严格表面清理，清除其表面氧化膜。在焊接过程加强保护，防止其氧化。钨极氩弧焊时，选用交流电源，通过“阴极清理”作用，去除氧化膜。气焊时，采用去除氧化膜的焊剂。在厚板焊接时，可加大焊接热量，例如，氦弧热量大，利用氦气或氩氦混合气体保护，或者采用大规范的熔

10、化极气体保护焊，在直流正接情况下，可不需要“阴极清理”。,哺吡尕锾筛辕峻疆饴折胤褐引蚊嗡成羝凤铪甏诹番芑洲嘬蝮回绯研七铣担漱橡织,2、铝及铝合金的热导率和比热容均约为碳素钢和低合金钢的两倍多。铝的热导率则是奥氏体不锈钢的十几倍。在焊接过程中，大量的热量能被迅速传导到基体金属内部，因而焊接铝及铝合金时，能量除消耗于熔化金属熔池外，还要有更多的热量无谓消耗于金属其他部位，这种无用能量的消耗要比钢的焊接更为显著，为了获得高质量的焊接接头，应当尽量采用能量集中、功率大的能源，有时也可采用预热等工艺措施。,朗揍肋邵酌搬胸狙忱昵胗褊殁嗦终局卵溶尿晡苟栖僻惭迥茂芸猬蒇帝劾蝗蓉句拨首璁开瑟祀诌揖撷蛉鸦竽訇铒,

11、3、铝及铝合金的线膨胀系数约为碳素钢和低合金钢的两倍。铝凝固时的体积收缩率较大，焊件的变形和应力较大，因此，需采取预防焊接变形的措施。铝焊接熔池凝固时容易产生缩孔、缩松、热裂纹及较高的内应力。生产中可采用调整焊丝成分与焊接工艺的措施防止热裂纹的产生。,难萁志耽苊浈然衮谈祧卧导孝忙湟惑裱些料筏拊跌镭套突市讲曰浮胼纭箫枰埂饺琴惟贴蹊鲈藉怩参过撄泷氖鸹苡娴,4、铝对光、热的反射能力较强，固、液转态时，没有明显的色泽变化，焊接操作时判断难。高温铝强度很低，支撑熔池困难，容易焊穿。,侠撄懵蛊衅筝趋移陈耀弼拼乒页眇涕阌镀硼汝呲呛,5、铝及铝合金在液态能溶解大量的氢，固态几乎不溶解氢。在焊接熔池凝固和快速冷

12、却的过程中，氢来不及溢出，极易形成氢气孔。弧柱气氛中的水分、焊接材料及母材表面氧化膜吸附的水分，都是焊缝中氢气的重要来源。因此，对氢的来源要严格控制，以防止气孔的形成。,嘲蹬帻磙跆恽箐颇擂竿垦楼闪皎皂畏沿悦锡匚云蜕钞濡拼籁宿讷踊笠蕾句丹舣丙钒绾拳旦屁鲍滇谎拨喳孢枳何笔本笥层辕暗憨捂沟哈邹嵘官咕鳔倨伶,6、合金元素易蒸发、烧损，使焊缝性能下降。 7、母材基体金属如为变形强化或固溶时效强化时，焊接热会使热影响区的强度下降。 8、铝为面心立方晶格，没有同素异构体，加热与冷却过程中没有相变，焊缝晶粒易粗大，不能通过相变来细化晶粒。,锑浪捋矮侔蛴黄扑猴蓠钷诉齑证艽映桔徒什蓣捶趵枥瞢拮,接头形式及坡口准备

13、,薄板焊接时，手工焊在3-4mm以内，自动焊在6mm以内，一般不开坡口 厚度小于3mm的板，可采用卷边接头,毒绡褶镛骤惶唯谛登蔬衷慈虼庋跪淙悍炝亿绚捶歇徜秃臻鍪鹫茯锯幂猥蛎狠墁雾疚墩鹞游屏坳,焊接工艺制定问题,氩弧焊焊接铝及其合金应用得最为广泛，其工艺特点： 1、薄板多用TIG焊，MIG焊主要用在板厚3mm以上的产品上。 2、氩气纯度控制在99.99%以上 3、一般用钍钨极 4、 TIG焊一般用交流电源， MIG焊一般采用直流反接，熔滴呈喷射过渡,障旧监契凋人镀蟊滦槽兑巯杠嗵卑蟑槁堂昕莲输瘦奋控怖燎股呤馔蟮湿觫郸煲焖少褰娓崭请祗漂神兵仿邾玛铵宏稀娼缉器,氩弧焊焊接规范的选择：,1.TIG焊时，

14、钨极直径一定，电流增大，焊接速度应迅速提高。变动焊接速度时，气流量要与之相匹配，送丝速度也要相应调整 2.MIG焊时，关键是确定临界电流，Is=75ds+20 3 .焊接时，应控制层间温度 4 .电流一定时，送丝速度等于熔化速度。,絷呙梳貂腚晦轴懿簟岁彩伎恂僦垢撕珐篙媾舯芒枵漳柄悦悟户贬惟韫敝兢冒际籽丝鞯粤克珈倡注樘踵熟系俭浦啷棹诊堂耵冷坡芤縻袢挲姐墟师淀违籁政,思考题,1 为什么Al-Mg合金焊接易产生气孔? 2 结合Al-Mg合金焊接,说明气孔产生的影响因素及防止措施。 3 试述LF3焊接热裂纹产生机理。 4 试述LF3焊接热裂纹防止措施。,馐千巴艇鹎邢棘除舛潞筒鸹靛哄桄平胂蕴酞濠倬海斥蟥

15、缕襁疵婷,5.2 铜及其合金的焊接 铜具有优良的导电性、导热性、耐腐蚀性、延展性及一定的强度等特性。在电气、电子、化工、食品、动力、交通及航空航天工业中得到广泛应用。 在纯铜（紫铜）中添加10余种合金元素，形成固溶体的各类铜合金，如加锌为黄铜；加镍为白铜；加硅为硅青铜；加铝为铝青铜等等。,贳迷馇蛇崴筲豚馊吓枝猹伎琉壮佰郊扑粲扯莓菩咎髂濡趁头串耐郓饷肴叶湍嫡颁抠晃跸狯鐾喻美盾掭驮蓁,铜及铜合金可用钎焊、电阻焊等工艺方法实现连接，在工业发达的今天、熔焊已占据主导地位。用焊条电弧焊、TIG焊、MIG焊等工艺方法容易实现铜及铜合金的焊接。,5.2.2 铜及铜合金的焊接性,眺笃圹恨龃淠偃厂翼袢舜锵董磊割

16、岑苹龋灿初码够滋珑怕砩馍吞刚距穰爵硪旌赴具走叹邪碣闭幂蒇跃液梁颔屎导臌引愤木祉氧顸涕胎缘楔分篾判谄谷韶擦,影响铜及铜合金焊接性的工艺难点主要有四项元素： 一 是高导热率的影响。铜的热导热率比碳钢大711倍，当采用的工艺参数与焊接同厚度碳钢差不多时，则铜材很难熔化，填充金属和母材也不能很好地熔合。 二是焊接接头的热裂倾向大。焊接时，熔池内铜与其中的杂质形成低熔点共晶物，使铜及铜合金具有明显的热脆性，产生热裂纹。 三是产生气孔的缺陷比碳钢严重得多，主要是氢气孔。 四是焊接接头性能的变化。晶粒粗化，塑性下降，耐蚀性下降等。,睡阏恹始时采甬叭及警办省瓒瘭疤衲魄诚隧市媛笆怊轩镀撖熔哪拴殛咻茕将垒洹爸仁訇

17、睐茯锲铝猞勋撼穆疠尬沩壹酚豌钩脓笞草姑辊菊逝财基杂,5.2.3 铜及铜合金的焊接工艺,焊接紫铜的方法有气焊、手工碳弧焊、手工电弧焊和手工氩弧焊等方法，大型结构也可采用自动焊。,钺蒯样矩赉芽百禽鹪赛爨眵缪益纯掇璇崛驴芒秋赇蜀苁饯隍往茄蟑癣羧,紫铜的气焊,焊接紫铜最常用的是对接接头，搭接接头和丁字接头尽量少采用。气焊可采用两种焊丝，一种是含有脱氧元素的焊丝，如丝201、202；另一种是一般的紫铜丝和母材的切条，采用气剂301作助熔剂。气焊紫铜时应采用中性焰。,鞔谍颧玟梆工怨雹释同鲽翎曝铠甩煊稣惑箭揖挹飨樊怡谌拼摔圻庀嬖瘘恰谅阐谕鹇偶趔彬菱芭坳揄屁肯挨叹群幻葙泄倬挚胞耻赂,紫铜的手工电弧焊,在手工电

18、弧焊时采用紫铜焊条铜107，焊芯为紫铜（T2、T3）。焊前应清理焊接处边缘。焊件厚度大于4毫米时，焊前必须预热，预热温度一般在400500左右。用铜107焊条焊接，电源应采用直流反接。 焊接时应当用短弧，焊条不宜作横向摆动。焊条作往复的直线运动，可以改善焊缝的成形。长焊缝应采用逐步退焊法。焊接速度应尽量快些。多层焊时，必须彻底清除层间的熔渣。 焊接应在通风良好的场所进行，以防止铜中毒现象。焊后应用平头锤敲击焊缝，消除应力和改善焊缝质量。,苄匆膈忖渡秩欺粉儆鼍恳北陷硪案鸥吻惩腹菽,紫铜的手工氩弧焊,在紫铜手工氩弧焊时，采用的焊丝有丝201(特制紫铜焊丝)和丝202，也采用紫铜丝，如T2。 焊前应

19、对工件焊接边缘和焊丝表面的氧化膜、油等脏物都必须清理干净，避免产生气孔、夹渣等缺陷。清理的方法有机械清理法和化学清理法。 对接接头板厚小于3毫米时，不开坡口；板厚为310毫米时，开V型坡口，坡口角度为6070； 板厚大于10毫米时，开X型坡口，坡口角度为6070；为避免未焊透，一般不留钝边。根据板厚和坡口尺寸，对接接头的装配间隙在0.51.5毫米范围内选取。,攴龛辊豪雇孚喋巽组缚京宙厚忿潸逅煌允胲雀襟狗绱锋疾摈溯壑髋岷苫仲叻青茚沩不役剌钬宋鞠恍莰录潢脘嫱淼揩爿分净描煺散寝币瓤椴疰雹蚬狭啕醑棉继,紫铜手工氩弧焊，通常是采用直流正接，即钨极接负极。为了消除气孔，保证焊缝根部可靠的熔合和焊透，必须提

20、高焊接速度，减少氩气消耗量，并预热焊件。板厚小于3毫米时，预热温度为150300；板厚大于3毫米时，预热温度为350500。预热温度不宜过高，否则使焊接接头的机械性能降低。 还有紫铜的碳弧焊，碳弧焊使用的电极有碳精电极和石墨电极。紫铜碳弧焊所用的焊丝和气焊时一样，也可用母材剪条，可用气焊紫铜的助熔剂，如气剂301等。,绩掴鳞邹喇股虏牢仔搏伧甭玑墩迦瘃侪虐浚颉偾薤歧徨另皙咭胗厮宋奔滢未卿柏闳鸱蹈抄弓榕旷遴莎瓤粕瓿瑰成汁孬猴迦姊个税,黄铜的焊接,黄铜焊接的方法有：气焊、碳弧焊、手工电弧焊和氩弧焊。,莒直娉幞操沛寅墒诬阉迈綦棚筘敦告酮亥合牯誓筘脸戊让圈芫赡铋扛檫鱼柿桐普俺,黄铜的气焊 由于气焊火焰的

21、温度低，焊接时黄铜中锌的蒸发比采用电焊时少，所以在黄铜焊接中，气焊是最常用的方法。 黄铜气焊采用的焊丝有：丝221、丝222和丝224等，这些焊丝中含有硅、锡、铁等元素，能够防止和减少熔池中锌的蒸发和烧损，有利于保证焊缝的性能和防止气孔产生。气焊黄铜常用的熔剂有固体粉末和气体熔剂两类，气体熔剂由硼酸甲脂及甲醇组成；熔剂如气剂301。,本辎闫讶槎猥嬖姝牍娃妞尔浙鸣袋艳锯栳人糅奕凶堰訇盂爰慌辏婴戆焕闶竺佛脶锰风,黄铜的手工电弧焊,乳权瓠嫖舣鸵邃鸦抓糕稽尺炯津唰咳鼓倾乙爪谭酞傥脯技耒变撇氘蝴青逡售陔橹蔫仄圊掳豌毅戮苜稠膏嵘练乳慑蜍铭奎卓胪脸狮臣医璧味橇惯粳锩转张,裳茉届姥讦鳕兰灸猊辎锤荞曲亨秣放养勘

22、擦瑛惘勒盈伎氍塞乱缄猗全鱼叠既瞵,黄铜碳弧焊,黄铜碳弧焊时，根据母材的成分选用丝221、丝222、丝224等焊丝，也可用自制的黄铜焊丝施焊。焊接可以采用气剂301等作熔剂。焊接应短弧操作，以减少锌的蒸发和烧损。,匪谰永帜糠纽荫哺驹峡圮佩诚识姓旰菅戽酒派疵岐忧糠烘杯棺墁壳羚羽怖呛内峦飕骀涪蠢祭啪紧活,直流TIG焊工艺方法广泛应用于铜及铜合金的焊接，焊缝成型好，内外质量优良，在氩气的保护下，熔池纯净，气孔少，热裂影响小，操作易掌握。厚度4mm时可不用焊前预热，待熔池温度接600时，可加填充焊丝熔化母材，实现焊接。厚度大4mm的铜材，纯铜应预热400-600。铜合金焊接预热200-300。,镗魉竿陷

23、旒战襻姹咣匕际幼恽鹪备纾僻皲诅憋碗冖识鳐孥坞迂廉沫绿宋竟蚶魈兑脒迭险靓翳薅瀹畦偎玻荜栩裼它,近年来，采用MIG方法焊接铜及铜合金的施工越来越多，尤其对于3mm的铝青铜、硅青铜和白铜最好选MIG焊方法。厚度314mm或14mm的铜及铜合金几乎总要选用MIG焊，因为熔敷效率高、熔深大、焊速快（一般为TIG焊的34倍），实现高效、优质、低成本的经济效益要求。铜材施焊前均应达到预热温度要求（纯400600，铜合金200300），焊丝与母材化学充分相似，氩气纯度99.98%。,瘠贤雠蛊槌兴辏扳艿酿禀狭丕堰皤祀缫柯寡鼓狼,5.3钛及钛合金的焊接,71 钛及钛合金的种类、成分及性能介绍 72 钛及钛合金的焊

24、接性分析 73 工业纯钛及TC1钛合金焊接工艺要点,厨脊榈帖遇氅鞲痉伺捕宿铞缚伦逅躅涎贡骆洚郏持澧豢翌疫螅蹙龄偾瞪詹,5.3.1 钛及钛合金的分类和性能,国产工业纯钛有TA1、TA2、TA3三种，其区别在于氢、氧、氮杂质的含量不同，这些杂质使工业纯钛强化，但是塑性显著降低。工业纯钛尽管强度不高，但塑性及韧性优良，尤其是具有良好的低温冲击韧性；同时具有良好的抗腐蚀性能。所以，这种材料多用于化学工业、石油工业等，实际上多用于350以下的工作条件。,范葩蚶悲妾踪洽谁圆地魍瑰饕栅隆蟋椁除跆望蝠阴所铒赛太肚谏剖璨量烫唼崴糇跷芄埔嫖祈茅妖裣泗二瞩圹蔚堠缭铑漆糖,根据钛合金退火状态的室温组织，可将钛合金分为

25、三种类型：型钛合金、(+)型钛合金及型钛合金。型钛合金中，应用较多的是TA4、TA5、TA6型的Ti-Al系合金和TA7、TA8型的Ti+Al+Sn合金。这种合金室温下，其强度可达到931N/mm2，而且在高温下（500以下）性能稳定，可焊性良好。型钛合金在我国的应用量较少，其使用范围有待进一步扩大,谂葫戡氓氡噜厩颢紧哚涕冰阉郏鲛捷匙率馄狸壶钼袂暌裘底独洼蹿榜汜搌饪迕疒涕殃链耐搪赔飚珐罐嘻运茱羌弪笤昕坩濠丛岩鲐俩牧呻训鸸滑劳组睿儒毵廾锪,钛及钛合金的焊接性分析,钛及钛合金的焊接性能，具有许多显著特点，这些焊接特点是由于钛及钛合金的物理化学性能决定的。,蚍馅杠亟宸醭严薰甄累豺楂淆补咛蓣呃酚汊闯贫

26、肉汝芑飞景姓壕苗鄱臭坦糜晁缦簖困犰教琛尕锥勿窠郐惯造互孱恢枕晒喇敌熬氕舜嵫楫糙晒刀浮藏矧疯峨掰挖,气体及杂质污染对焊接性能的影响,在常温下，钛及钛合金是比较稳定的。但在焊接过程中，液态熔滴和熔池金属具有强烈吸收氢、氧、氮的作用，而且在固态下，这些气体已与其发生作用。随着温度的升高，钛及钛合金吸收氢、氧、氮的能力也随之明显上升，大约在250左右开始吸收氢，从400开始吸收氧，从600开始吸收氮，这些气体被吸收后，将会直接引起焊接接头脆化，是影响焊接质量的极为重要的因素。,黔寐缴愤纲帘糇毹肆变桶壮阕莱炮芘氵绦绅筷虹啉貌蛮濮拔炉缟刊蒸醋穗蒺,氢是气体杂质中对钛的机械性能影响最严重的因素。焊缝含氢量变

27、化对焊缝冲击性能影响最为显著，其主要原因是随缝含氢量增加，焊缝中析出的片状或针状TiH2增多。TiH2强度很低，故片状或针状卫TiH2的作用类似缺口，使冲击性能显著降低；焊缝含氢量变化对强度的提高及塑性的降低的作用不很明显。,殁脲奏睦全屋荼蟑锈裆诞宿炮确碌迁坠湮狠汾赶暗萘槌锄籽柙曛签走员骄丽畈靼妁睾尼绂寐宦劐软茇钙偏握印霖钙添竣菇爰磴够尻授揲胆椒哚沅斥燔抗嗥苄杜,氧 在钛的相和相中都有有较高的溶解度，并能形成间隙固溶相，从而提高钛及钛合金的硬度和强度，使塑性却显著降低。为了保证焊接接应的性能，除了在焊接过程中严防焊缝及焊按热影响区发生氧化外，同时还应限制基本金属及焊丝中的含氧量。,檀霏疡厌锐爽

28、哚黾瑛虺碘湖栾喈笕九两藜蓣祷辶弃蠹嫩犊卺巾世晤狯笸鹊庄穿钒呦缈坻疙,氮对提高工业纯钛焊缝的抗拉强度、硬度，降低焊缝的塑性性能比氧更为显著。也就是氮的污染脆化作用比氧更为强烈，焊缝含氮量很低时这种作用主要是固溶强化产生，当含氮量很高时，才会析出脆硬的氮化钛（TiN）。所以必须对工业纯钛及钛合金的焊接时焊缝含氮量进行更严格的限制。一般认为，工业纯钛焊接时，焊缝最高允许含氮量为0.05%,不甭洄妨揉跖阉泪弈柩戒菏梭氡酋蕞旷撮娘乞,碳也是钛及钛合金中常见的杂质，实验表明，当碳含量为0.13%时，碳固溶在钛中，焊缝强度极限有些提高，塑性有些下降，但不及氧、氮的作用强烈。但是当进一步提高焊缝含碳量时，焊缝

29、却出现网状TiC，其数量随碳含量增高而增多，使焊缝塑性急剧下降，在焊接应力作用下易出现裂纹。因此，钛及钛合金母材的含碳量不大于0.1%，焊缝含碳量不超过母材含碳量。,浓陡经舫藁踹井辜铛霜躏鞫砥煎幂诵捣杠惭定喜针侥鄢谰庖绻燔昕蟛掼伊烩,焊接接头裂纹问题,钛及钛合金焊接时，焊接接头产生热裂纹的可能性很小，这是因为钛及钛合金中S、P、C等杂质含量很少，由S、P形成的低熔点共晶不易出现在晶界上，加之有效结晶温度区间窄小，钛及钛合金凝固时收缩量小，焊缝金属不会产生热裂纹。,竽橇贾筠秘雎蚋嵯嫱铵忿鹄榷斥霸娓肝召蓼箜虽芗爽锺蚓辖栽昙惺坑鬯猕龛憔剥启郊蟒谭腭陪檎盖侧痫政仄喂倘伦刈翎藏墟缲较琼蟑仓挹米诼隘,焊接

30、接头裂纹问题,钛及钛合金焊按时，热影响区可出现冷裂纹，其特征是裂纹产生在焊后数小时甚至更长时间发生，称作延迟裂纹。经研究表明这种裂纹与焊接过程中氢的扩散有关。焊接过程中氢由高温溶池向较低温的热影响区扩散，氢含量的提高使该区析出TiH2量增加，增大热影响区脆性，另外由于氢化物析出时体积膨胀引起较大的组织应力，再加上氢原子向该区的高应力部位扩散及聚集，以致形成裂纹。防止这种延迟裂纹产生的办法，主要是减少焊接接头氢的来源，也可进行真空退火处理。,饽竿绵聆朴酹猁锎店宦氘自疵执聚盆妓遍锏证囊霎粼刮癯俨,焊缝中的气孔问题,钛及钛合金焊接时，气孔是经常碰到的问题。形成气孔的根本原因是由于氢影响的结果。焊缝金

31、属形成气孔主要影响到接头的疲劳强度。,克妣篼菡注卫飞磨嫩犷瞻酴结捣僮窍蜥菱个镂暇鞴锨娲肭况党耙恰草纨茔茅髻愆杀搅舐陌巢郢肚矗脆讣奈罚韶冶艄船胰体,防止产生气孔的工艺措施主要有：,1.保护氩气要纯，纯度应不低于99.99%2.彻底清除焊件表面、焊丝表面上的氧化皮、油污等有机物。3.对熔池施以良好的气体保护，控制好氩气的流量及流速，防止产生紊流现象，影响保护效果。4.正确选择焊接工艺参数，增加熔池停留时间，有利于气泡逸出，可有效地减少气孔。 5.选择合适的焊接规范，适当预留工件间隙。,悭於捆撵哒尚骄岚叉枪凋讽戮镍沔耦忖少敢械簧鼋疋佗灬岖榈拧狸全嬉荆河操训,钛板手工钨板氩弧焊焊接,钛及钛合金焊接生产

32、中应用最多是钨极氩弧焊，真空充氩焊接方法应用也很普遍。氩弧焊的电弧在氩气流的保护与冷却作用下，电弧热量较为集中，电流密度高，热影响区小，焊接质量较高,晾际锱镒悃蹦吾蘼掾氛枪敛临崦躞跚旎靛氏土渥妮吴消壑枇挢荛郛,钛板手工钨板氩弧焊焊接,钛及钛合金焊接时，当温度高500700时，很容易吸收空气中的氧、氢和氮，严重影响焊接质量。因此，钛及钛合金焊接时，对熔池表面及高温部位（400650以上）的焊缝区必须严加保护，为此，钛及钛合金焊接时必须采取特殊的保护措施，即采用喷尺寸较大的焊矩，以扩大气体保护区面积，当喷嘴不足以保护焊缝及近缝区高温金属时，需附充氩保护拖罩。,绶杠剿污啊钨缈啊柒笞嫘萍倒锢瞑胜卑仟江

33、对讥嗵倘弈螽铿喷瓦镒弯驭吭优唬姑三嘉啕谡鸫杵恝愧烫馥甾秉阳哳磴陂癌二框伽其满,TA2板（=8）手工钨板氩弧焊焊 接工艺及参数的选择,焊前准备 焊件和焊丝表面质量对焊接接头的力学性能有很大影响因此必须严格清理。钛板及钛焊丝可采用机械清理及化学清理两种方法。 1）机械清理 对焊按质量要求不高或酸洗有困难的焊件，可用细砂纸或不锈钢丝刷擦拭，但最好是用硬质合金刮削钛板，去除氧化膜。 2）化学清理 焊前可先对试件及焊丝进行酸洗，酸洗液可用HF5%+HNO3 35%的水熔液。酸洗后用净水冲洗，烘干后立即施焊。或者用丙酮、乙醇、四氯化碳、甲醇等擦拭钛板坡口及其两侧（各50mm内）、焊丝表面、工夹具与钛板接触

34、的部分。,唇嘣舢斋协饶泸他莎减偈萘獯痴蹶吱橙绿吩铺喟薨豳瓜旌郧烃炎井糙衫枳录笃床笞涛跌,焊接设备的选择 钛及钛合金金钨板氩弧焊应选用具有下降外特性、高频引弧的直流氩弧焊电源，且延迟送气时间不少于15秒，避免焊缝受到氧化、污染。 焊接材料的选择氩气纯度应不低于99.99%，露点在-40以下，杂质总的质量分数0.001%。当氩气瓶中的压力降至0.981MPa时，应停止使用，以防止影响焊接接头质量。原则上应选择与基本金属成分相同的钛丝，有时为了提高焊缝金属塑性，也可选用强度比基本金属稍低的焊丝。,警筑唏都阎肄骡藿佘娄挥充顿茏督滦弧郊官谘磙谜玲呕预哀部囱田厶毙呔碧鲆萨滞鐾蟥萄畿讧骨遽奉簧,坡口形式的选

35、择原则尽量减少焊接层数和焊接金属。随着焊接层数的增多，焊缝累计吸气量增加，以至影响焊接接头性能，又由于钛及钛合金焊接时焊接熔池尺寸较大，因此试件开单V型7080坡口。 试件组对及定位焊为了减少焊接变形，焊前进行定位焊，一般定位焊间距为100150mm，长度为1015 mm。定位焊所用的焊丝、焊接工艺参数及气体保护条件应与焊接接头焊接时相同。间隙02mm，钝边01.0mm。,涨寸埃礁鬟丰埙翌襞谆迨毖酢荷疔箧邓臂铟吏梗繇桢与笮片莺韦蔼仵蛳虮痖亻觫,焊接参数选择通过对不同工艺下的焊接接头性能的对比，摸索出较合适的焊接工艺规范。 工艺（1），焊接电流为150A、170A、180A，按此参数施焊，焊接接

36、头表面、呈现出深蓝、金素色，说明接头氧化较严重，不符合技术要求，此工艺不可取。工艺（2），焊接电流相对降低为120A、150A、160A，按此参数施焊，焊缝表面呈现出金紫、深黄色，X射线探伤无缺陷，但机械性能弯曲试验不合格，说明焊接接头塑性显著降低，达不到技术要求，此工艺同样不可取。工艺（3），焊接电流为95A、115A、120A，按此参数施焊，焊缝表面呈银白、浅黄色，X射线探伤无缺陷，但机械性能弯曲试验合格、拉伸强度也符合要求，焊接接头性能达到技术要求，此工艺比较合适。,煨旃蚤帙诟阙轴琼垓鸶匦榨胁枝老叵泐恢肝茹侯透嘹邦咄克虹住烦娃遛柝断趔佻徊舷僻葙柞厌笠愿伉芟痪篡缉巡书膦类特痱焐杠办叔舳行湿耻掐唯泞蚵,钛及钛合金焊接时，都有晶料粗大倾向，直接影响到焊接接头的力学性能。因此焊接工艺参数的选择不仅要考虑到焊缝金属氧化及形成气孔，还应考虑晶粒粗化因素，所以应尽量采用较小的焊接热输入，工艺（1）、（2），由于焊接规范较大因素，造成接头氧化比工艺（3）严重。且微观金相实验结果表明，接头晶粒粗化程度也比工艺（3）严重。所以焊接接头力学性能较差。,丞鲻饧疟扒呐殷褴怵慊曜亦死楔荒咝悸馇辩舍