鈦及鈦合金焊接工藝分析

高善柱

摘要：隨著科學技術的飛速發展和人們生活水平的不斷提高，當前人們逐漸對鈦合金焊接技術的應用重視起來。眾所周知，鈦和鈦合金焊接工藝是我們在進行焊接工作中的重點焊接環節，因為鈦的比強度相對較高，且鈦的耐海水性以及耐低溫性也比較高，與此同時，鈦也具有無磁透聲等和防抗擊震動等優點。本文針對當前鈦及鈦合金焊接形狀，對鈦及鈦合金具體焊接工藝進行詳細分析和闡述，希望為我國焊接行業的發展貢獻出一份力量。

關鍵詞：鈦及鈦合金；焊接工藝；相關探究

廣義來講，鈦及鈦合金是以建筑結構材料形式產生的，同時由于鈦及鈦合金密度小以及抗拉強度相對較高等特點現已倍受青睞。而在300攝氏度到500攝氏度的高溫狀態下，鈦合金金屬材料仍具有足夠高的強度，并且鈦及鈦合金具有優良抗腐蝕性，被多用于船只建造。

1.鈦及鈦合金焊接工藝特點分析

工業純鈦的抗拉強度普遍偏低，要想使得工業純鈦強度達到標準要求，就得對其進行合金元素施加，對工業純鈦進行不同種類元素和不同數量元素的施加會使工業純鈦產生三種不同類型的鈦合金。其中，Ti-230材質的鈦合金較為常用，一般加力燃燒室滾動軸承通常是由相應支撐環組件和加強環焊接組件共同構成。

2.鈦及鈦合金焊接組織和鈦及鈦合金相關焊接缺陷詳述

2.1.鈦及鈦合金焊接組織

工業純鈦焊接組織和α鈦合金組織二者在常溫之下的顯示狀態為單相，但是二者的冷卻速度卻存在著很大不同，因為其會根據不同的冷卻速度進行鋸齒狀組織生成和針狀組織生成。機械性能相對于母材而言并不會發生較大變化，并且其具體焊接性能也非常良好。一般而言，α+β鈦合金是從相關β相中加以冷卻分解出來的，而在此過程中形成正規馬氏體，但α'相數量和α'相形式都是按照鈦及鈦合金組成和鈦及鈦合金冷卻速度加以進行細節變化的。我們應該知道，當α' 相有所增加時，鈦及鈦合金延伸性以及鈦及鈦合金韌性就會受其影響而降低，此時Ti-6Al-4V的焊接性能也會有所下降，雖然β穩定元素釩含量已經處在5%以上。需要強調的是，當馬氏體溫度低于室內溫度時，此時焊接部位始處于亞穩定β相，所以可以確定焊接性能并不會劣化，但是由于元素過多所造成的影響，延伸性性能會在一定程度上得以降低。

2.2.鈦及鈦合金焊接缺陷分析

鈦及鈦合金通常會受到O元素和N元素以及C元素等影響致使污染狀況發生且會出現脆化，在常溫狀態下鈦及鈦合金的狀態比較穩定，但溫度升高會對其造成相應影響，同時鈦及鈦合金對O元素和N元素以及H元素等的吸收能力也不斷增強。Ti會從溫度到達250攝氏度時開始實行收氫操作流程，之后當溫度達到400攝氏度時便開始收氧，而溫度達到600攝氏度時則進行收碳。焊縫區內比較容易出現裂紋，而裂紋種類主要包括熱裂紋和冷裂紋以及延遲裂紋三種，熱裂紋產生的主要原因是低熔點共晶在相應晶界的生成幾率相對較小，當焊縫凝固時其相關縮量反而會減小。冷裂紋是指在溫度較低狀態且焊縫含氧量較高時鈦及鈦合金回首到焊接應力的影響出現一定數量的裂縫。延遲裂紋是指在進行鈦合金焊接的過程中受到熱影響區作用以至裂紋產生的一種狀況。

3.鈦及鈦合金焊接工藝和焊接種類分析

3.1.鈦及鈦合金鎢極氬弧焊工藝

一般而言，鎢極氬弧焊工藝是在進行鈦及鈦合金焊接過程中最為常用的一種焊接手段，鎢極氬弧焊是連接薄板和鏈接打底焊中最為適宜的焊接工藝。此類焊接工藝要求對相關工藝參數進行合理選擇，因為只有選擇適合焊接工藝的焊接工藝參數，才能在一定程度上提高焊接效率。鎢極氬弧焊工藝主要缺陷就是其焊速相對較慢且焊接過程中焊件會產生變形，此時相應焊縫組織會顯得極為粗大。活性焊劑會對鈦及鈦合金焊接工作造成不小影響，在同等焊接條件下，焊縫熔深會有所增加，同時焊縫寬度會被減小，此時若降低熱輸入，那么晶粒尺寸也會降低。活性劑配方是我們在焊接過程中所要考慮的重點事項，因為受作用機理不同所影響，種類較好的單作用材料被實施混合后其效果會下降，所以應在進行具體焊接施工的過程中要加大活性劑研發力度。

3.2.鈦及鈦合金等離子弧焊工藝

眾所周知，等離子弧焊工藝的相關焊接范圍較窄，并且等離子弧焊的焊接性較差，同時等離子弧焊重復性差的特點會造成等離子弧焊工藝技術發展停滯不前。我們應該知道，掌握影響鈦及鈦合金焊接穩定因素和了解鈦及鈦合金焊接穩定性作用規律是進行焊接工藝施工的首要工作，之后在此基礎上運用現代化焊接控制技術以至提高鈦及鈦合金焊機自動化程度和準確合理控制等離子弧焊精確化程度。在等離子弧焊工藝中，其接頭拉伸性與相應母材性能都比較良好，但是等離子弧焊焊縫沖擊韌性卻不盡人意，此時β相和馬氏體針狀α相二者與等離子焊接接頭拉伸性能以及等離子弧焊焊接接頭沖擊性能都是以相對應形式出現的，但其塑性較低。

3.3.鈦及鈦合金真空電子束焊工藝

真空電子束焊比較適用于鈦及鈦合金焊接，因為真空電子束工藝中其焊接冶金質量高并且其焊縫較其他焊接工藝相比較窄，同時焊縫晶粒及熱影響區晶粒較為細小，上述因素并不會被空氣污染。但真空電子束焊工藝焊縫中容易出現大量氣孔，并且結構尺寸會受到真空室限值，這樣就阻礙了大量生產計劃和生產流程。板厚方向深度增加的同時其融合區相應晶粒尺寸會得以減少，但此時顯微硬度會增加。

結束語：

綜上所述，在航空行業和化學行業以及造船工業中，鈦及鈦合金逐漸被廣泛應用。需要注意的是，我們應該對鈦及鈦合金的焊接工藝以及相應焊接手段重視起來，因為只有對鈦及鈦合金實施科學合理焊接施工，才能達到企業的預期使用目的。

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