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谈一谈关于钛合金挂具焊接过程中避免哪些缺陷?

文章出处:公司动态 责任编辑:东莞市量鑫实业有限公司 发表时间:2024-11-19
  ​在钛合金挂具焊接过程中,需要避免以下几种常见的缺陷:
钛合金挂具
一、气孔
产生原因
气体保护不良:钛合金在高温下极易与空气中的氧、氮、氢等气体发生反应。如果焊接过程中保护气体(如氩气)流量不足、气体纯度不够或者保护气罩有泄漏,空气就会侵入焊接区域,导致气孔产生。例如,当氩气流量低于推荐值时,无法有效驱散焊接熔池周围的空气,氢气等气体就容易溶入熔池,在凝固过程中形成气孔。
焊件表面污染:钛合金焊件表面的油污、水分、氧化皮等杂质在焊接时会分解产生气体,进入熔池形成气孔。例如,若焊件表面有油污,在焊接高温下,油污会分解产生氢气,使熔池内气体含量增加。
避免方法
确保气体保护效果:使用纯度高(一般要求氩气纯度达到 99.99% 以上)、流量合适的保护气体。根据焊接工艺和焊件尺寸确定合理的气体流量,例如,在钨极氩弧焊(TIG)焊接小尺寸钛合金挂具时,氩气流量可控制在 10 - 15L/min。同时,要检查气体输送系统和保护气罩的密封性,防止气体泄漏。可以采用双层气体保护或拖罩保护等方式,加强对高温熔池和焊缝的保护。
焊件表面清理:在焊接前,对钛合金焊件表面进行彻底的清理。先用有机溶剂(如丙酮)清洗油污,然后用机械方法(如砂纸打磨、钢丝刷清理)去除氧化皮和其他杂质。清理后的焊件应尽快进行焊接,避免再次污染。
二、裂纹
产生原因
焊接应力过大:钛合金的弹性模量相对较低,在焊接过程中容易产生较大的焊接应力。如果焊件的拘束度较大,焊接应力无法得到有效释放,就可能导致裂纹产生。例如,在焊接复杂形状的挂具时,由于焊件的结构限制,焊接部位的收缩受到阻碍,产生较大的拉应力,当拉应力超过材料的抗拉强度时,就会出现裂纹。
焊缝金属脆化:钛合金中的杂质元素(如氧、氮、碳等)含量过高会使焊缝金属脆化,降低其韧性和抗裂性。另外,焊接热输入不当也可能导致焊缝组织粗大,使焊缝金属性能变差,容易产生裂纹。
避免方法
控制焊接应力:优化焊接工艺,采用合理的焊接顺序和焊接方向,使焊接应力能够得到有效释放。例如,对于长焊缝或复杂结构的挂具,可以采用分段退焊或跳焊的方式,减少焊接应力的积累。同时,可以对焊件进行适当的预热,降低焊缝和热影响区的冷却速度,减小焊接应力。预热温度一般根据钛合金的类型和焊件厚度确定,如对于厚度为 3 - 5mm 的钛合金,预热温度可控制在 150 - 200℃。
控制焊缝质量:严格控制焊接热输入,根据钛合金的材质和焊件厚度选择合适的焊接参数。例如,在 TIG 焊接时,要合理控制焊接电流和焊接速度,避免热输入过大导致焊缝组织粗大。同时,要确保焊接材料(如焊丝)的质量,其杂质含量应符合标准要求,以防止焊缝金属脆化。
三、未熔合与未焊透
产生原因
焊接参数不合理:焊接电流过小、焊接速度过快或者电弧长度过长,都可能导致焊接热量不足,使焊缝金属与母材之间不能充分熔化,产生未熔合或未焊透的缺陷。例如,在手工电弧焊(SMAW)中,如果焊接电流低于母材的熔化电流,母材边缘就无法充分熔化,从而出现未熔合现象。
坡口设计或焊件装配不当:坡口角度过小、根部间隙过窄或者焊件之间的装配间隙不均匀,会使焊接电弧无法深入到焊缝根部,导致未焊透。例如,在 V 型坡口焊接时,如果坡口角度小于规定值,电弧在坡口内的摆动空间受限,根部就难以焊透。
避免方法
优化焊接参数:根据钛合金的材质、焊件厚度和焊接方法,选择合适的焊接参数。在保证焊缝质量的前提下,适当增加焊接电流,降低焊接速度,调整好电弧长度。例如,在熔化极气体保护焊(GMAW)焊接钛合金挂具时,对于厚度为 2 - 3mm 的焊件,焊接电流可控制在 100 - 150A,焊接速度在 15 - 20cm/min 之间,电弧长度保持在 2 - 3mm 左右。
合理设计坡口和装配焊件:正确设计坡口形状和尺寸,确保坡口角度、根部间隙等符合焊接工艺要求。在焊件装配过程中,要保证焊件之间的间隙均匀一致,一般根部间隙可控制在 1 - 2mm 之间。对于精度要求较高的挂具焊接,可以使用工装夹具来辅助装配,确保焊件的位置准确。
四、夹渣
产生原因
焊接材料质量差:如果焊接材料(如焊条、焊丝、焊剂)中的杂质含量高,或者在运输、储存过程中受潮、受污染,在焊接时就容易产生夹渣。例如,焊条药皮中的矿物质成分在焊接过程中如果不能完全熔化,就会残留在焊缝中形成夹渣。
焊接操作不当:焊接过程中,焊接电弧不稳定、多层多道焊时层间清理不彻底或者焊接速度过快,都可能导致熔渣来不及浮出熔池,从而留在焊缝中形成夹渣。
避免方法
保证焊接材料质量:选择质量合格的焊接材料,检查其质量证明书和外观质量。焊接材料在使用前应妥善保管,避免受潮和污染。例如,焊条应存放在干燥的环境中,使用前按照规定的温度和时间进行烘干。
规范焊接操作:保持焊接电弧稳定,采用合适的运条方式,使熔渣能够顺利浮出熔池。在多层多道焊时,每焊完一道焊缝,要彻底清理层间的熔渣,然后再进行下一道焊缝的焊接。同时,要根据焊接工艺要求合理控制焊接速度,避免速度过快导致夹渣。

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