钛及钛合金的焊接工艺钛及钛合金的焊接工艺10材控1 李萧 （1）焊接方法及焊接材料5.3.3钛及钛合金焊接工艺钛及钛合金焊接工艺l 钛及钛合金的性质活泼，溶解氮、氢、氧的能力很强，常规的焊条电弧焊、气焊、CO2气体保护焊不适用于钛及钛合金的焊接用于钛及钛合金的主要焊接方法及其特点见表5-37应用最多的是钨极氩弧焊和熔化极氩弧焊，等离子弧焊、电子束焊、钎焊和扩散焊等也有应用 钛及钛合金焊接时的填充金属与母材的成分相似为了改善接头的韧性和塑性，有时采用强度低于母材的填充材料 焊接方法特 点钨极氩弧焊1) 可以用于薄板及厚板的焊接，板厚3mm以上时可以采用多层焊2) 熔深浅，焊道平滑3) 适用于修补焊接熔化极氩弧焊1) 熔深大，熔敷量大2) 飞溅较大3) 焊缝外形较钨极氩弧焊差1.钛及钛合金的主要焊接方法及其特点钛及钛合金的主要焊接方法及其特点 2.焊前准备一.焊前清洗•1．机械清理．机械清理•可可用用细细砂砂布布或或不不锈锈钢钢丝丝刷刷擦擦拭拭，，或或用用硬硬质质合合金金刮刮刀刀刮刮削削待待焊焊边边缘缘，，刮刮削削0.025mm即即可可去去除除氧氧化化膜膜。
然然后后用用丙丙酮酮、、四四氯氯化化碳碳或或甲甲醇醇等等溶溶剂剂去去除除坡坡口两侧的手印、有机物质及焊丝表面的油污等口两侧的手印、有机物质及焊丝表面的油污等•2．化学清理．化学清理•如如果果钛钛板板热热轧轧后后已已经经酸酸洗洗，，存存放放中中又又生生成成新新的的氧氧化化膜膜时时，，可可在在质质量量分分数数为为2％％-4％％的的HF+质质量量分分数数为为30％％-40％％的的HN03 + H20 溶溶液液中中浸浸泡泡15-20min，，然后用清水冲洗干净并烘干然后用清水冲洗干净并烘干• 热热轧轧后后未未经经酸酸洗洗的的钛钛板板，，氧氧化化膜膜较较厚厚，，先先进进行行碱碱洗洗，，冲冲洗洗后后再再进进行行酸洗，之后用热水、冷水分别冲洗，用白布擦拭、晾干酸洗，之后用热水、冷水分别冲洗，用白布擦拭、晾干• 经经酸酸洗洗的的焊焊件件、、焊焊丝丝应应在在4h内内焊焊完完，，对对焊焊件件应应采采用用塑塑料料布布掩掩盖盖防防止止沾污沾污• •二二二二. .坡口形式：坡口形式：坡口形式：坡口形式：• • 在选择坡口形式及尺寸时，尽量减少焊接层数和填充金属量，以降 在选择坡口形式及尺寸时，尽量减少焊接层数和填充金属量，以降 在选择坡口形式及尺寸时，尽量减少焊接层数和填充金属量，以降 在选择坡口形式及尺寸时，尽量减少焊接层数和填充金属量，以降低焊缝的累积吸气量，防止接头塑性下降低焊缝的累积吸气量，防止接头塑性下降低焊缝的累积吸气量，防止接头塑性下降低焊缝的累积吸气量，防止接头塑性下降 表表1 钛及钛合金手工钨极氩弧焊的坡口形式及尺 钛及钛合金手工钨极氩弧焊的坡口形式及尺寸坡口形式坡口形式板厚板厚δ/mm坡口尺寸坡口尺寸间隙间隙/mm钝边钝边/mm角度角度α/(°)I形坡口对接形坡口对接0．．5～～2．．50～～0．．5——V形坡口形坡口3～～150～～1．．00．．5～～1．．560～～65对称双对称双V形坡口形坡口10～～301．．0～～1．．51．．5～～2．．060～～65 (2) 钨极氩弧焊①母材及焊丝杂质含量必须在技术允许范围内。
②采用高纯度的氩气，保证接头焊后为银白色③焊前工件及焊丝应仔细清理④根据不同的母材及性能要求，正确选择焊丝规范及焊后热处理⑤施焊时应加强保护：T > 400℃时熔池采用Ar2保护，焊正面时，背面也要Ar气保护1.氩气流量氩气流量 2.气体保护气体保护 3.工艺参数工艺参数 工业纯钛焊缝表面颜色与接头冷弯角的关系工业纯钛焊缝表面颜色与接头冷弯角的关系焊缝表面颜色温度 /℃保护效果污染程度焊接质量冷弯角 /(°)银白色350~400良好70良好110金黄色500尚好合格88深黄色—浅蓝色—较差不合格66深蓝色520~570差20暗灰色≥600极差0 钛及钛合金钛及钛合金TIG焊焊的保护措施及特点的保护措施及特点类 别保 护 位 置保 护 措 施用途及特点局部保护熔池及其周围采用保护效果好的圆柱形或椭圆形喷嘴，相应增加氩气流量 适用于焊缝形状规则、结构简单的焊件，操作方便，灵活性大温度≥400℃的焊缝及热影响区1) 附加保护罩或双层喷嘴2) 焊缝两侧吹氩3) 适应焊件形状的各种限制氩气流动的挡板温度≥400℃的焊缝背面及热影响区1) 通氩垫板或焊件内腔充氩2) 局部通氩3) 紧靠金属板充氩气保护整个工件1) 柔性箱体(尼龙薄膜、橡胶等)，采用不抽真空多次充氩的方法提高箱体内的氩气纯度。
但焊接时仍需喷嘴保护2) 刚性箱体或柔性箱体附加刚性罩，采用抽真空(10-2~10-4Pa)再充氩的方法 适用于结构形状复杂的焊件，焊接可达性较差增强冷却焊缝及热影响区1) 冷却块(通水或不通水)2) 用适用焊件形状的工装导热3) 减小热输入 配合其他保护措施以增强保护效果 板厚/mm坡口形式钨极直径/mm焊丝直径/mm焊接层数焊接电流/A氩气流量/(L/min)喷嘴孔径/mm主喷嘴拖罩背面0．5I形1．51．0130～508～1014～166～8101．02．01．0～2．0140～608～1014～166～81．52．01．0～2．0160～8010～1214～168～102．02．0～3．01．0～2．0180～11012～1416～2010～122．52．0～3．02．01110～12012～1416～2010～12钛及钛合金手工TIG焊的工艺参数 钛及钛合金焊后热处理的工艺参数材料工业纯钛TA7TC4TC10加热温度 /℃482~593533~649538~593482~649保温时间 /h0.5~11~42~11~4 (3) 熔化极氩弧焊熔化极氩弧焊Ø 对于钛及钛合金厚板，采用熔化极氩弧焊（MIG）可减少焊接层数，提高焊接速度和生产率。
Ø 焊材的选择与TIG焊相同，但对气体纯度和焊丝表面清洁度的要求更高。