鈦合金焊接工藝所需材料及設備_www.nmware.com

由于鈦合金在常溫下塑性低，對2mm厚度的鈦板，成形困難，回彈大，易產生裂紋，因此試驗采用的波紋腹板是由厚度為2mm的鈦合金板材經熱成型工藝壓制而成的，零件精度較高。焊接過程使用的焊劑牌號為FT-02，焊劑在使用前于烘箱中烘干。縫軌跡形狀的填充材料，清理干凈后，將其放在零件待焊位置上貼合緊密，然后采用定位焊的辦法將該預制成形的焊縫填充材料固定。這樣焊接填充材料在裝配時就被提前放入了焊縫區(qū)。將腹板和上下緣條裝入夾具后，使用手工氬弧焊方法先將腹板和緣條固定，然后將填充材料固定在焊縫相應位置，填料與零件貼合緊密，焊點大小合適，不超出焊縫寬度。

對高溫、已凝固的焊縫金屬和近縫區(qū)金屬采用后拖拖斗的方式進行氬氣保護，防止其發(fā)生氧化。由于操作空間的限制，拖斗不能采用常用的拖斗形式。針對這種結構通過減小拖斗覆蓋面積，提高拖斗的高度，并選擇合適的氬氣流量和工藝參數(shù)可達到良好的保護效果。焊縫背面和緣條外側則采用局部充氬的方式進行保護。通過焊接夾具形成的密閉空間，使內部保持氬氣氣氛。

焊接工藝：
為控制焊接氣孔，在裝配前必須對焊接區(qū)及鄰近表面進行認真清理。將待焊零件整體去油后，進行焊前酸洗處理，經烘干后，采用不銹鋼鋼絲輪打磨待焊區(qū)域。采用預置鈦絲填充材料的方式給焊縫熔透帶來了另一個問題，由于預置的填充材料增大了鎢極到焊縫根部的距離，同時增加了需要焊透的試件深度。對常規(guī)鎢極氬弧焊方法來說，如果通過單純地增加焊接電流或減小焊接速度來實現(xiàn)焊縫的全熔透會產生焊縫咬邊、焊縫區(qū)晶粒增大等諸多問題，最終將導致焊縫區(qū)性能的降低。實踐證明，活性焊劑氬弧焊（A-TIG）與傳統(tǒng)氬弧焊（TIG）工藝相比，A-TIG 焊接電弧的穿透能力顯著增強，熱輸入量降低，焊接變形及應力減小，可以使焊接熔深深寬比達1∶1 ；其焊接接頭綜合性能顯著提高，尤其對于鈦合金、鋁合金來說，可以有效防止焊接氣孔；焊接相同規(guī)格的產品構件時，在相同的焊接電流條件下，不用開坡口或即使開坡口，其堆焊層數(shù)明顯減少，能夠節(jié)省大量的人力、物力、財力，焊接生產效率高，綜合性能好，而且不需要額外特殊的專用設備，可以成倍降低成本，提高產品質量。為保證焊接熔深，減少焊接接頭過熱產生粗晶，提高接頭塑性，減少焊接變形和降低裝配精度要求，因此采用脈沖焊和活性焊劑氬弧焊相結合的方法進行焊接。

焊接工藝參數(shù)：
從試驗情況看，焊接過程中，若電流過小，在焊縫根部會形成過大空隙，造成內部氣孔和未焊透；若電流過大，則出現(xiàn)咬邊。在直線試件上使用同一焊接規(guī)范可以得到良好的焊縫成形，但在波紋狀焊縫彎曲處兩側的散熱條件不同導致T 形焊縫在波峰和波谷焊接時需要適當調整焊接規(guī)范?？紤]以上兩條因素，為了獲得優(yōu)良的焊接接頭，必須認真選擇和嚴格控制焊接參數(shù)。經過多次試驗，得出了較合適的焊接規(guī)范參數(shù)，最終焊縫外觀。根據(jù)航空標準要求，I級焊縫中氫的質量分數(shù)應在母材的標準范圍內，氧的質量分數(shù)應不超出大于母材的標準范圍的20%。在結構件上取局部焊縫，采用脈沖加熱- 熱導法對焊縫金屬氫、氧含量進行檢測，并與母材中氫、氧含量標準范圍相比較其氫、氧含量百分比均小于母材標準范圍。

焊接質量檢驗：
焊后采用X射線檢測方法，對焊縫進行檢查，未發(fā)現(xiàn)超標氣孔和未焊透。在焊接試件上不同位置截取金相試樣，檢查焊透量。兩個焊接熔池覆蓋了整條接合面，達到了100%全焊透。根據(jù)航空標準要求，I級焊縫中氫的質量分數(shù)應在母材的標準范圍內，氧的質量分數(shù)應不超出大于母材的標準范圍的20%。在結構件上取局部焊縫，采用脈沖加熱- 熱導法對焊縫金屬氫、氧含量進行檢測，并與母材中氫、氧含量標準范圍相比較，其氫、氧含量百分比均小于母材標準范圍。顯微組織對金相試樣在光學顯微鏡下觀察其顯微組織，金相照片。由于焊接過程加熱和冷卻特點，焊縫區(qū)金屬熔化后快速冷卻，導致β相發(fā)生了馬氏體轉變，形成了大量層片狀組織。熱影響區(qū)的熱輸入量較焊縫區(qū)小，其針狀α 相要明顯小于焊縫區(qū)。對焊接結構件進行去應力退火，焊趾經打磨光滑和超聲沖擊強化處理后，進行常溫拉伸試驗和疲勞試驗，測試其抗拉強度和疲勞壽命。疲勞試驗條件為R=0.1；Kt=0.35；σmax=56kN。結構件的平均抗拉強度為194kN，疲勞壽命大于76966 周，中值疲勞壽命為137284周，性能滿足設計要求。其中一件在壽命達291751 周時未發(fā)生破壞，其余結構件失效于與腹板相鄰側的焊趾。