天津钛合金焊接加工及修复
随着我国经济的快速发展,钛合金材料得到广泛应用。但由于钛合金是一种化学性质非常活泼的金属,在高温下对氧、氢和氮等气体具有极大的亲和力,特别是在钛焊接过程中,这种能力伴随着焊接温度的升高更为强烈。实践证明,焊接时如果对钛合金与氧、氢和氮等气体的吸收和溶解不加以控制,无疑会给钛合金焊接接头的施焊过程带来了极大的困难。
一、钛的特性对钛焊接的影响
1)氧和氮的影响。氧和氮间隙固熔于钛中,使钛晶格畸变,变形抗力增加,强度和硬度增加,塑性和韧性却降低,焊缝中含焊氧、氮是不利的,应设法避免。
2)氢的影响。氢的增加会使钛的焊缝金属冲击韧性急剧下降,而塑性下降少许,氢化物会引起接头的脆性。
3)碳的影响 。常温下,碳以间隙形式固溶于钛中,使强度增加,塑性下降,但不如氧、氮明显,碳量超过溶解度时生成硬而脆的TiC,呈网状分布,易产生裂纹,国标规定钛其钛合金中碳含量不得超过0.1%,焊接时,工件及焊丝的油污能增加碳含量,因此焊接时需清理干净。
二、钛及钛合金的焊接性
1)气孔的产生。钛及钛合金焊接时***常见的缺陷是气孔,主要产生在熔合线附近。氢是形成气孔的重要原因,在焊接时由于钛吸收氢的能力很强,而随着温度的下降氢的溶解度显著下降,所以溶解于液态金属中的氢往往来不及逸出形成气孔。
2)接头的脆化问题 。在常温下,钛与氧反应生成致密的氧化膜,从而使其具有高的化学稳定性与耐腐蚀性。在施焊过程中,焊接温度高达5000~10000℃,钛及其合金与氧、氢和氮发生快速反应。据试验,钛合金在施焊过程中,温度在300℃以上时能快速吸氢,450℃以上时能快速吸氧,600℃以上时能快速吸氮。而当熔池中***这些***气体后,焊接接头的塑性和韧性都会发生明显的变化,特别是在882℃以上,接头晶粒严重粗大化,冷却时形成马氏体***,使接头强度、硬度、塑性和韧性下降,过热倾向严重,接头严重脆化。因此,在进行钛合金焊接时,对熔池、熔滴及高温区,不管是正面还是反面都应进行可靠的气体保护。这是保证钛及其合金焊接质量的关键。 延迟裂纹的产生 在焊后一段时间内,钛及其合金的近缝区很容易产生裂纹,这是由氢从高温熔池向低温热影响区的扩散引起的。随着氢含量的增加,析出的钛氢化合物增加,热影响区脆性增大,再加上析出的氢化物体积膨胀时产生的***应力,导致裂纹的产生。