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        鈦合金焊接缺陷的預(yù)防及控制探討

        2015-06-02 06:33:20梁迪段思聰楊磊
        智富時代 2015年4期
        關(guān)鍵詞:預(yù)防控制

        梁迪 段思聰 楊磊

        【摘 要】焊接缺陷的存在對熱交換器的焊接質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重影響,因此加強(qiáng)對鈦合金焊接缺陷的預(yù)防及控制措施進(jìn)行研究具有重要意義。

        【關(guān)鍵詞】鈦合金;焊接缺陷;預(yù)防;控制

        鈦合金憑借其低密度、高強(qiáng)度、耐腐蝕、高性能等諸多優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于化工、石油、機(jī)械制造等領(lǐng)域。但由于鈦合金同時也具有較強(qiáng)的活潑性,因此在焊接過程中極易受到溫度、氣體等影響,導(dǎo)致焊接過程中出現(xiàn)各種缺陷。本文主要對鈦合金焊接缺陷的預(yù)防和控制措施進(jìn)行淺析,旨在促進(jìn)鈦合金焊接質(zhì)量得到提高。

        一、焊接接頭質(zhì)量產(chǎn)生影響的主要因素

        首先,氣體等雜質(zhì)污染會對焊接接頭的質(zhì)量產(chǎn)生影響。當(dāng)處于常溫狀態(tài)下時,鈦及鈦合金均具有較好的穩(wěn)定性。但在實施焊接操作的過程中,液態(tài)熔滴、熔池金屬均具有較強(qiáng)的吸收氧、氫、氮作用,且當(dāng)這些氣體為固態(tài)時,其會與鈦及鈦合金會發(fā)生反應(yīng)。隨著溫度的升高,鈦及鈦合金對氧、氫、氮等吸收能力會不斷升高。氧氣、氫氣、氮?dú)饩鶗︹伜辖鸬暮附淤|(zhì)量產(chǎn)生一定程度的影響,進(jìn)而導(dǎo)致焊接缺陷出現(xiàn)。其次,碳會對焊接接頭的質(zhì)量產(chǎn)生影響。碳為鈦及鈦合金中一種常見雜質(zhì)。實驗結(jié)果顯示,當(dāng)碳含量未超過0.13%時,焊縫的強(qiáng)度會明顯有一定程度的提高,塑性相應(yīng)的下降,但這種影響沒有氧氮的作用強(qiáng)烈。當(dāng)含碳量增加時,在焊縫中會有網(wǎng)狀的TiC出現(xiàn),且其數(shù)量與碳含量呈正比例關(guān)系,碳含量越高,網(wǎng)狀TiC數(shù)量就越多。網(wǎng)狀TiC的存在會大大降低焊縫塑性,進(jìn)而導(dǎo)致裂紋出現(xiàn)。當(dāng)含碳量達(dá)0.55%時,焊縫幾乎失去塑性,成為很脆的材料。

        二、焊接缺陷的預(yù)防及控制措施

        (一)氣孔的預(yù)防和控制

        氣孔為鈦合金焊接最為常見的一種焊接缺陷。氣孔的消除難度較大,幾乎無法完全消除,通常只能根據(jù)工作需要加強(qiáng)對氣孔數(shù)量、尺寸、分布等進(jìn)行限制。預(yù)防和控制這種焊接缺陷的措施主要有以下幾點(diǎn)。

        1.加強(qiáng)對材料及表面進(jìn)行清理

        ①通常情況下,保護(hù)氣均為一級氬氣,必須保證其純度超過99.99%。②焊絲不能存在夾層、裂紋。在實施焊接操作前應(yīng)將焊絲進(jìn)行酸洗,或者進(jìn)行機(jī)械清理。③但接端面無法進(jìn)行刮削、銑刨等操作時,在焊接前應(yīng)先對其進(jìn)行酸洗。酸洗液通常為3%HF+35%HNO3的水溶液。對焊件表面進(jìn)行酸洗后還必須使用凈水進(jìn)行沖洗并將其烘干。通常情況下,酸洗-焊接之間的時間間隔應(yīng)小于2h。如時間過長,需將其放置到干燥、潔凈的地方儲存好,儲存的時間需控制在120h之內(nèi)。④錘擊、橫向刨、滾壓端面,產(chǎn)生橫向溝槽,可大大減少氣孔的產(chǎn)生。焊前進(jìn)行熱清理也可減少氣孔的存在。實施氬弧焊時可進(jìn)行電弧熱清理。

        2.提高焊接工藝

        ①適當(dāng)增加熔池停留的時間,促進(jìn)氣泡能夠有效逸出,減少氣孔。②使用冶金方法加強(qiáng)對熔池進(jìn)行去氣,即使用 MnCl2、AlCl3或 CaF2等涂抹到焊接坡口,熔劑的使用數(shù)量通常為1mg/cm2。③將接坡口留間隙控制在0.2-0.5mm的范圍內(nèi),減少氣孔。④實施鎢極氬弧焊填絲焊接操作時,使用的焊絲距熔池因保持一定的高度進(jìn)行導(dǎo)入,使焊絲熔化之后直接下落到電弧區(qū),而不會直接進(jìn)入到熔池中,起到熔滴凈化去氣作用,減少氣孔。但是該種方法的使用會對焊縫成形產(chǎn)生一定影響。

        (二)裂紋的預(yù)防和控制

        在鈦合金焊接缺陷中,裂紋為一種較為少見的缺陷,其預(yù)防和控制措施主要表現(xiàn)如下:①加強(qiáng)焊接保護(hù),避免由于焊接保護(hù)不良導(dǎo)致的焊縫變脆,進(jìn)而導(dǎo)致焊接熱應(yīng)力裂紋產(chǎn)生。②所應(yīng)用的焊絲不能存在夾層、裂紋等,避免有害雜質(zhì)沾污,減少焊接熱裂紋產(chǎn)生。③實施焊接操作前使用預(yù)熱,焊接后使用緩冷等相關(guān)工藝措施,防止TC10類含β穩(wěn)定元素較多的鈦合金在焊接過程中由于結(jié)構(gòu)剛性較大、焊接過程中所使用的工藝不當(dāng)而導(dǎo)致延時裂紋產(chǎn)生。④β鈦合金或者后壁為α+β的鈦合金不使用工業(yè)純鈦焊絲,防止焊縫中出現(xiàn)裂紋。

        (三)未焊透及鎢夾雜的預(yù)防和控制

        未焊透通常易發(fā)生于氬弧焊,其也是一種較為常見的焊接缺陷。在焊接操作過程中,應(yīng)用稍大工藝參數(shù)焊接,并使用背面加墊板的方法可有效預(yù)防未焊透焊接缺陷的發(fā)生。在實施手工氬弧焊的過程中,稍微操作不慎并有可能導(dǎo)致鎢夾雜產(chǎn)生,因此,預(yù)防和控制該種焊接缺陷產(chǎn)生的措施為加強(qiáng)對焊工進(jìn)行操作技能培訓(xùn),提高其焊接操作的穩(wěn)定性。

        三、結(jié)束語

        在鈦合金焊接過程中,焊接缺陷是無法完全避免的,為促進(jìn)鈦合金的焊接質(zhì)量得到有效保證,需不斷加強(qiáng)對導(dǎo)致焊接缺陷產(chǎn)生的相關(guān)因素進(jìn)行深入研究,然后應(yīng)用具有針對性的措施進(jìn)行預(yù)防和控制。只有這樣才能有效降低焊接缺陷,保證焊接質(zhì)量。

        【參考文獻(xiàn)】

        [1]趙雙生,毛繼全.鈦合金(TA2)焊接缺陷的預(yù)防與控制[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇,2014,12(05):507-508.

        [2]高福洋,廖志謙,李文亞.鈦及鈦合金焊接方法與研究現(xiàn)狀[J].航空制造技術(shù),2012,10(Z2):206-207.

        [3]徐連勇,韓永典,郭靖,等.鈦及鈦合金焊接工藝探討[J].焊接技術(shù),2013,21(04):371-372.

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