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摘 要：鈦合金的焊接質(zhì)量直接關(guān)系到鈦制品的使用性能和質(zhì)量，而由于鈦合金自身的物理特性和化學(xué)特性，在焊接時(shí)，容易受到氫、氦、氮的影響而導(dǎo)致焊縫出現(xiàn)裂紋、氣孔、鎢夾雜等質(zhì)量缺陷，由此影響到整個(gè)構(gòu)件的穩(wěn)定性。文章對(duì)鈦合金焊接中常見的質(zhì)量缺陷進(jìn)行了分析，進(jìn)而提出了有效的防范措施，對(duì)于提高鈦制品的焊接質(zhì)量具有重要意義。

關(guān)鍵詞：鈦合金；焊接；質(zhì)量缺陷；防止措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.19.058

鈦合金的強(qiáng)度較大，具有較好的韌性和耐腐蝕性，所以在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用范圍較廣，但是在焊接時(shí)如果受到空氣的污染，就會(huì)導(dǎo)致焊縫出現(xiàn)質(zhì)量缺陷。焊縫在鈦制品中受力負(fù)荷加大，如果存在質(zhì)量缺陷，就會(huì)降低整體的穩(wěn)定性和安全性，進(jìn)而導(dǎo)致安全事故的發(fā)生以及嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。所以應(yīng)該在焊接前，采取有效的防止措施，降低焊接質(zhì)量缺陷出現(xiàn)的幾率，提高鈦合金焊接質(zhì)量。

1 鈦合金焊接質(zhì)量缺陷及防止措施

1.1 焊接裂紋及防止措施

焊接裂紋是鈦合金焊接中常見的質(zhì)量缺陷，因?yàn)殁伜辖鹬械牧?、磷和碳等雜質(zhì)較少，所以在晶界中一般不常見低熔點(diǎn)共晶，有效結(jié)晶的溫度區(qū)間較窄，在焊縫凝固的過程中收縮量較小，所以在焊接時(shí)很少會(huì)出現(xiàn)熱裂紋。如果母材與焊絲的質(zhì)量達(dá)不到規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)要求，自身就存在質(zhì)量缺陷的情況下，且在夾層中存在有害物質(zhì)時(shí)，就可能會(huì)出現(xiàn)熱裂紋，所以在焊接時(shí)應(yīng)該注意焊絲的質(zhì)量，并且做好有害物質(zhì)的防護(hù)工作，加強(qiáng)對(duì)焊后的熱處理，則可有效避免熱裂紋的出現(xiàn)。

鈦合金焊接時(shí)在熱影響區(qū)可能會(huì)出現(xiàn)延遲裂紋，這種裂紋一般會(huì)在焊后的一段時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)。出現(xiàn)延遲裂紋基本與氫有一定的關(guān)系，由于焊接過程中熔池和低溫區(qū)母材中的氫會(huì)向熱影響區(qū)擴(kuò)散，由此而導(dǎo)致熱影響區(qū)的氫含量有所增加，在應(yīng)力的影響下，就會(huì)導(dǎo)致延遲裂紋的出現(xiàn)。為了防止延遲裂紋的出現(xiàn)，應(yīng)該盡量減少焊接接頭的氫含量，可以選擇含氫量較少的母材、焊絲，并且做好焊前的清理工作，焊后做好殘余應(yīng)力的消除工作。一般正常氫含量的鈦合金不會(huì)出現(xiàn)氫化鈦，所以焊縫中出現(xiàn)裂紋的幾率也很小。但是在使用厚板α+β鈦合金進(jìn)行多層焊時(shí)，使用工業(yè)純鈦?zhàn)鳛樘畛洳牧?，就?huì)引起氫化鈦的出現(xiàn)，從而引發(fā)氫脆。

1.2 焊接氣孔及防止措施

氣孔也是鈦合金焊接中比較常見的質(zhì)量缺陷，主要包括焊縫中部氣孔和熔合線氣孔。氣孔的存在會(huì)降低焊接接頭的疲勞強(qiáng)度，有時(shí)在氣孔較小時(shí)，使用無損探傷都無法檢測(cè)出，此時(shí)對(duì)焊接接頭的疲勞強(qiáng)度就會(huì)引發(fā)較大的不利影響。出現(xiàn)焊縫氣孔的原因主要是在對(duì)接斷面含有水分、油脂或者油污等，所以會(huì)導(dǎo)致氣孔的出現(xiàn)。

為了防止焊接氣孔的出現(xiàn)，主要可以從材料及焊接工藝兩方面采取對(duì)應(yīng)措施。

做好焊絲的質(zhì)量控制，選擇焊絲時(shí)應(yīng)該進(jìn)行認(rèn)真的檢查，避免焊絲存在裂紋和夾層，在焊接工作開始前，對(duì)焊絲進(jìn)行真空處理，采用酸洗措施，或者可采用機(jī)械清理的方式；加強(qiáng)對(duì)焊件表面的處理工作，對(duì)接端面最好進(jìn)行酸洗，然后使用靜水進(jìn)行沖洗，烘干，但是一定要控制酸洗到焊接的時(shí)間，最好不要超過兩個(gè)小時(shí)，如果超時(shí)，還需要重新進(jìn)行酸洗，可以對(duì)端面進(jìn)行銑刨的可以采取機(jī)械加工處理；在焊接前，采取熱清理的方式，可有效降低氣孔的出現(xiàn)。使用氬弧焊時(shí)，可用電弧進(jìn)行清理，使用電子束焊時(shí)，可以使用電子束散焦預(yù)先加熱；保護(hù)氣一般都會(huì)使用純度為99.99%的氬氣。

采用適宜的焊接方法也是有效避免氣孔的重要措施，氬弧焊中的脈沖焊可減少氣孔，通斷比為1：1；等離子弧焊中的脈沖等離子弧焊比氬弧焊的降低氣孔的效果更顯著；熔池的停留時(shí)間越長，氣孔中的氣體逸出也會(huì)更加充分。使用電子束焊時(shí)，利用散焦焊接，可用低速焊和焊道重熔，無氧溶劑電渣焊可以讓熔池的停留時(shí)間更長，所以幾乎沒有氣孔出現(xiàn)；使用超聲和冶金的方式會(huì)對(duì)熔池進(jìn)行強(qiáng)化去氣，減少氣孔的產(chǎn)生；在采用鎢極氬弧焊時(shí)，焊絲應(yīng)該與熔池保持一定的距離，焊絲在熔化后不直接進(jìn)入熔池，而是在電弧區(qū)下落，利用熔滴來凈化空氣，從而減少氣孔的產(chǎn)生。

1.3 鎢夾雜及其防止措施

在使用手工氬弧焊時(shí)，如果操作不規(guī)范，可能會(huì)導(dǎo)致鎢夾雜的出現(xiàn)。在自動(dòng)焊時(shí)，為了增加熔深，就會(huì)使用“潛弧焊”的焊接工藝，引弧時(shí)會(huì)出現(xiàn)弧坑，下降機(jī)頭和焊炬會(huì)使鎢極的尖端處于工件的表面以下，此時(shí)一旦出現(xiàn)斷弧，而且又沒有及時(shí)提高鎢極的情況下，弧坑周圍的液態(tài)金屬就會(huì)將弧坑填平，將鎢極尖埋住后，待熔池凝固就會(huì)形成鎢夾雜。

在焊接開始前和焊接完成后，需要著手對(duì)鎢夾雜情況進(jìn)行處理，即在焊接開始之前，仔細(xì)清理待焊區(qū)及其周圍，同時(shí)還要保持待焊區(qū)具有較好的干燥性。對(duì)于金屬表面沒有氧化皮的情況下，要做好油脂清除工作。當(dāng)有氧化皮時(shí)，需要先將氧化皮去除后再清除油脂。清除油脂時(shí)可以利用相應(yīng)的溶劑達(dá)到清洗的效果，酸洗后需要利用清水沖洗，并進(jìn)行烘干處理。對(duì)于存在應(yīng)力腐蝕危險(xiǎn)的情況，需要利用不含氯離子的清水進(jìn)行沖洗。在去氧化皮過程中，如果氧化皮在較高溫度情況下形成時(shí)，利用化學(xué)方法很難對(duì)其進(jìn)行清除，具體清理時(shí)可以利用不銹鋼絲刷，然后用銼刀清理干凈，也可以利用磨削來處理。機(jī)械清理完成后一般還要進(jìn)行酸洗，這樣可以保證無氧化皮和油脂污染現(xiàn)象發(fā)生。

1.4 未焊透及防止措施

未焊透易在氬弧焊中出現(xiàn)，會(huì)大大降低焊接接頭的強(qiáng)度，不利于整體焊件的焊接質(zhì)量。為了防止未焊透，可以采用稍大的工藝參數(shù)進(jìn)行焊接，還可以在背面加墊板，可有效預(yù)防未焊透現(xiàn)象。

2 結(jié)束語

因?yàn)殁伜辖饝?yīng)用的領(lǐng)域比較重要，所以鈦合金焊接的質(zhì)量非常關(guān)鍵，直接關(guān)系到鈦制品的整體結(jié)構(gòu)和性能。在鈦合金焊接中比較常見的質(zhì)量缺陷為裂紋、氣孔和鎢夾雜，上文中已經(jīng)對(duì)這些質(zhì)量缺陷的成因進(jìn)行了分析，并且提出了相應(yīng)的防止措施。所以在鈦合金焊接時(shí)，應(yīng)該做好全面的防范措施，最大程度的降低焊接質(zhì)量缺陷，提高鈦合金焊接質(zhì)量，為促進(jìn)我國工業(yè)生產(chǎn)的進(jìn)步創(chuàng)造有利的條件。

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