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鈦板手工鎢板氬弧焊焊接工藝

鈦及鈦合金焊接生產(chǎn)中應(yīng)用最多是鎢板氬弧焊,真空充氬焊接方法應(yīng)用也很普遍。氬弧焊的電弧在氬氣流的保護(hù)與冷卻作用下,電弧熱量較為集中,電流密度高,熱影響區(qū)小,焊接質(zhì)量較高。

鈦板及鈦合金板焊接時,當(dāng)溫度高于500℃~700℃時,很容易吸收空氣中的氣、氫和氮,嚴(yán)重影響焊接質(zhì)量。因此,鈦及鈦合金焊接時,對熔池全面及高溫部信(400℃~650℃以上)的焊縫區(qū)必須嚴(yán)加保護(hù),為此,鈦及鈦合金焊接時必須采取特殊的保護(hù)措施,即采用噴尺寸較大的焊矩,以擴(kuò)大氣體保護(hù)區(qū)面積,當(dāng)噴嘴不足以保護(hù)焊縫及近縫區(qū)高溫金屬時,需附充氬保護(hù)拖罩。焊縫和近縫區(qū)顏色是保護(hù)效果的標(biāo)翅。銀白色表示保護(hù)效果最好,黃色為輕微氧化,一般是允許的。  

考慮到工程使用的實用性、高效性,我們先制備了一個簡易拖罩。氬氣從進(jìn)氣口進(jìn)入分布管,穿過分布管孔直接進(jìn)入保護(hù)區(qū)。采用這種拖罩,焊接保護(hù)效果不是很好,焊道呈深藍(lán)色。據(jù)分析是氣流從分布管直接進(jìn)入保護(hù)區(qū)。氣流不是很均勻、平穩(wěn),使高溫焊道保護(hù)不好被氧化。因此我們進(jìn)一步改進(jìn)了拖罩的結(jié)構(gòu),氬氣從進(jìn)氣孔進(jìn)入分布管后經(jīng)拖罩頂部下返;穿過多孔板,多孔板主要起氣篩和分布的作用,使氬氣流動更平穩(wěn),焊接保護(hù)效果較好,焊道呈銀色或江黃色。拖罩長充L為40~100mm材質(zhì)為黃銅。 鈦及鈦合金氬弧焊時,還應(yīng)注意焊道的北面保護(hù),考慮到焊接變形,我們采用開槽固定銅墊板的方法進(jìn)行充氬保護(hù),為了使焊道背面行到充分保護(hù),又在糟中加一多孔銅管,使氬氣經(jīng)銅管孔均勻的進(jìn)入保護(hù)區(qū),保護(hù)效果良好,焊道背面呈銀白色。手工鎢板氬弧焊焊接工藝及參數(shù)的選擇 
(1)焊前準(zhǔn)備  
焊件和鈦焊絲表面質(zhì)量對焊接接頭的力學(xué)性能有很大影響因此必須嚴(yán)格清理。鐵板及鈦焊絲可采用機(jī)械清理及化學(xué)清理兩種方法。1)機(jī)械清理對焊按質(zhì)量要求不高或酸洗有困難的焊件,可用細(xì)砂紙或不銹鋼絲刷擦拭,但最好是用硬質(zhì)合金黃色刮削鈦板,去除氧化膜。2)化學(xué)清理 焊前可先對試件及焊絲進(jìn)行酸洗,酸洗液可用HF5%+HNO335%的水熔液。酸洗后用凈水沖洗,烘干后立即施焊?;蛘哂帽⒁掖?、四氯化碳、甲醇等擦拭鈦板坡口及其兩側(cè)(各50mm內(nèi))、焊絲表面、工夾具與鈦板接觸的部分。
(2)焊接設(shè)備的選擇
鈦及鈦合金金鎢板氬弧焊應(yīng)選用具有下降外特性、高頻引弧的直流氬弧焊電源,且延遲遞氣時間不少于15秒,避免焊遭受到氧化、污染。
(3)焊接材料的選擇 
氬氣純度應(yīng)不低于99.99%,露點在-40℃以下,雜質(zhì)總的質(zhì)量分?jǐn)?shù)<0.001%。當(dāng)氬氣瓶中的壓力降至0.981MPa時,應(yīng)停止使用,以防止影響焊接接頭質(zhì)量。原則上應(yīng)選擇與基本金屬成分相同的鈦絲,有時為了握高焊縫金屬塑性,也可選用強度比基本金屬稍低的焊絲。
(4)坡口形式的選擇原則
盡量減少焊接層數(shù)和焊接金屬。隨著焊接層數(shù)的增多,焊縫累計吸氣置增加,以至影響焊接接頭性能,又由于鈦及鈦合金焊接時焊接熔池尺寸較大,因此試件開單V型70~80°坡口。
(5)試件組對及定位焊   
 為了減少焊接變形,焊前進(jìn)行定位焊,一般定位焊間距為100~150mm,長度為10~15 mm。定位焊所用的焊絲、焊接工藝參數(shù)及氣體保護(hù)條件應(yīng)與焊接接頭焊接時相同。間隙0~2mm,鈍邊0~1.0mm。
(6)焊接參數(shù)選擇 
我們通過對不同工藝下的焊接接頭性能的對比,摸索出較合適的焊接工藝規(guī)范。 
工藝(1),焊接電流為150A、170A、180A,按此參數(shù)施焊,焊接接頭表面、呈現(xiàn)出深藍(lán)、金素色,說明接頭氧化較嚴(yán)重,不符合技術(shù)要求,此工藝不可取。   
工藝(2),焊接電流相對降低為120A、150A、160A,按此參數(shù)施焊,焊縫表面呈現(xiàn)出金紫、深黃色,X射線探傷無缺陷,但機(jī)械性能彎曲試驗不合格,說明焊接接頭塑性顯著降低,達(dá)不到技術(shù)要求,此工藝同樣不可取。      
工藝(3),焊接電流為95A、115A、120A,按此參數(shù)施焊,焊縫表面呈銀白、淺黃色,X射線探傷無缺陷,但機(jī)械性能彎曲試驗合格、拉伸強度也符合要求,焊接接頭性能達(dá)到技術(shù)要求,此工藝比較合適。 鈦及鈦合金焊接時,都有晶料粗大傾向,直接影響到焊接接頭的力學(xué)性能。因此焊接工藝參數(shù)的選擇不僅要考慮到焊縫金屬氧化及形成氣孔,還應(yīng)考慮晶粒粗化因素,所以應(yīng)盡量采用較小的焊接熱輸入,工藝(1)、(2),由于焊接規(guī)范較大
因素,造成接頭氧化比工藝(3)嚴(yán)重。且微觀金相實驗結(jié)果表明,接頭晶粒粗化程度也比工藝(3)嚴(yán)重。所以焊接接頭力學(xué)性能較差。
氣體流量的選擇以達(dá)到良好的保護(hù)效果為準(zhǔn),過大的流量不易形成穩(wěn)定的層流,并增大焊縫的冷卻速度,使焊縫表面層出現(xiàn)較多的α相,以至引起微裂紋。拖罩中的氬氣流量不足時,焊縫呈現(xiàn)出不同的氧化色澤;而流量過大時,將對主噴嘴的氣流產(chǎn)生干擾作用。焊縫背面的氬氣流量也不能太大,否則會影響到正面第一層焊縫的氣體保護(hù)效果。 
(7)鈦及鈦合金手工鎢極氬弧焊操作要領(lǐng) 
1)手工氬弧焊時,焊絲與焊件間應(yīng)盡量保持最小的夾角(10~15°)。焊絲沿著熔池前端平穩(wěn)、均勻的送入熔池,不得將焊絲端部移出氬氣保護(hù)區(qū)。 
2)焊接時,焊槍基本不作橫向擺動,當(dāng)需要擺動時,頻率要低,擺動幅度也不宜太大,以防止影響氬氣的保護(hù)。
3)斷弧及焊縫收尾時,要繼續(xù)通氬氣保護(hù),直到焊縫及熱影響區(qū)金屬冷卻到350℃以下時方可移開焊槍。
(8)質(zhì)量檢驗 
1)外觀檢查符合GB/T13149-91。
2)射線深傷符合JB4730-94。
3)力學(xué)性能試驗符合GB/T13149-91。

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