钛及钛合金焊接工艺分析通用版

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TC4钛合金焊接工艺分析

TC4钛合金焊接工艺分析
/ 径 /mm 径 / mm mm
≤2 2~3 2 l
钛 具 有 高 比 强 度 、 高 温 、 韧 性 、 密 度 、 热 性 耐 高 低 导
能 好 、 宽 的 工 作 温 度 范 围 和 抗 疲 劳 性 好 等 优 点 , 其 较 尤
是 具 有 优 异 的 抗 腐 蚀 性 能 , 在 大 多 数 酸 、 、 及 海 能 碱 盐 水 中 不 腐 蚀 。 此 , 在 国 防 、 空 、 天 、 油 、 工 等 因 钛 航 航 石 化

参数 喷嘴孔径/ mm
钨极直径/ mm
数值 32 .

参 数 填充丝速度 /( h m/ )
填充丝直径 / m m
数值 9 6
1O .
种 活 泼金 属 , 接 后 出 现 的 突 出问题 是 气 体 等 杂质 焊
污染 而引起 焊接 接头脆 化 、 孔 和裂纹 。 气
1 2 等 离子 弧 焊 .
13 .
真 空 电 子 束 焊
应 用 真 空 电 子 束 焊 焊 接 T 4 合 金 能 获 得 很 高 的 c钛
接 头质 量 。 为 电子 束 能 量密 度 大 , 度 极 高 , 缝深 因 温 焊 宽 比可 达2 : , 件 不开坡 口 , 单边 快 速焊 接厚 达5 5 1焊 可 0 mm 以 上 的 钛 及 钛 合 金 板 , 能 焊 极 薄 的 焊 件 。 子 束 也 电
Fe S i C N H O
l 化学成分组
T.A1 V i . 6 4
Ti
AI

基 5 5~6 8 . . . 3 5~4 5 .O . 5 . O .5 . l 0 1 . O 3 O 1 O 1 O 0 O O 5 . 5

钛及钛合金焊接特点及焊接工艺

钛及钛合金焊接特点及焊接工艺
生 较大 的组 织 应力 , 在加 上 氢原 的扩散 与聚 焦 , 最
钛 的化 学性 能很 活泼 , 在 液 态或 高于 6 0 0 % 的 固 态 下极 易 和 氧 、 氮、 氢等元素相互作用 , 产 生 脆 化 。在 常 温下 , 由于 表 面氧 化膜 的作用 , 钛 材 保 持 着 稳定 性 和耐 腐蚀 性 ,但 钛 在 高温 下 特别 是 熔 融
性能 , 为 了掌握 钛 及钛 合 金 的焊 接工 艺 , 提 高 焊 接 质量 , 必须 深入 了解 钛及 钛合 金 的特 点 。
2 . 1焊 接接 头的脆 化
焊接钛及钛合金时 , 影 响区有时会 出现延迟裂纹 ,
其 主要 原 因是 氢 造成 的 ,氢 脆 及 氢化 物 析 出 时产
形 成 ,但 氢 是钛 及钛 合 金 焊接 中形 成气 孔 的主 要
有效保护的情况下 , 很容易与氧、 氮、 氢发生反应 ,
生 成 硬度 脆性 较 大 的氧 化 钛 、 二氧 化 钛 , 空气 中 的 氢 产 生氢 脆 。 因此 , 在钛 焊 接 时 , 为保 护 焊缝 热 影 响 区免受 空 气 污染 ,我 们 通 常采 用 的高 纯 度 的惰
主要来源于母材 、 焊丝和油污等 , 碳在超过溶解度 时析 出硬脆 的碳化钛 , 使焊缝塑性迅速下降 , 在焊
接应 力 的作用 下易 产生 裂纹 。
2 _ 2焊接 接 头的裂 纹
度小 、 比强度高、 塑韧性好 、 耐热蚀性好 、 可加工性
较 好 等 特点 , 因 此 广 泛应 用 在航 空航 天 、 化工 、 造
及钛合金 的焊接特 及焊接工艺做一简单介绍。
当焊 缝 中含 有 氧 、 氢、 氮量较多时 , 焊 缝 和 热 影 响 区性 能 变 脆 ,在 较 大 的焊接 应 力 作 用下 容 易 出 现裂 纹 , 这 种裂 纹 是在 较低 的温 度下 形 成 的 , 在

钛及钛合金焊接方法

钛及钛合金焊接方法

钛及钛合金焊接方法1.氙弧焊:氙弧焊是常用的钛及钛合金焊接方法之一,适用于板材和薄壁件的焊接。

该方法利用氙气的高温高能量电弧,将钛材料加热至熔点,通过填充金属焊丝或无填充物的方式进行焊接。

氙弧焊具有操作简单、成本低、焊缝质量高的优点。

2.电弧焊:电弧焊是另一种常见的钛及钛合金焊接方法,适用于较厚的钛合金构件的焊接。

电弧焊的原理是利用电弧产生高温将工件的两个部分熔化并结合。

根据焊接条件,电弧焊可分为手工电弧焊、气体保护电弧焊和等离子弧焊等。

3.激光焊:激光焊是一种高功率激光束对焊件进行加热并熔化的焊接方法,适用于对细小焊缝的高精度要求。

激光焊可以快速加热和冷却,焊缝热影响区较小,避免了材料的变形和裂纹产生,具有高效率、高强度和高质量的特点。

4.电子束焊:电子束焊是利用电子束对工件进行高能量密集的热源处理,将焊件熔化并结合的焊接方法。

电子束焊具有高焊接速度、狭窄的焊缝和小的热影响区等优势,适用于对高质量焊接的要求较高以及对焊接时间和能耗有限制的情况。

除了确认焊接方法外,还应注意以下几点:1.避免氧化:钛及钛合金容易与氧气反应生成氧化物,影响焊接质量。

在焊接过程中,应确保焊接区域与空气隔离,采用惰性气体如氩气或氦气进行保护。

2.确保焊接完整性:钛及钛合金焊接时,应确保焊缝的完整性,避免裂纹和未焊透等问题。

可采用预热、控制焊接速度和冷却等措施,以提高焊接质量。

3.选择适合的焊接材料:钛及钛合金焊接时,可以选择与基材相似或相近的填充材料,以确保焊缝的相容性和良好的焊接连接。

总之,钛及钛合金的焊接方法应根据具体的应用场景和要求进行选择。

通过合理的焊接方法和控制措施,可以确保焊接质量和连接强度,并最大程度地发挥钛及钛合金材料的优势。

钛合金的焊接工艺

钛合金的焊接工艺

钛合金的焊接工艺---钛合金是一种具有轻质、高强度和良好的耐腐蚀性能的金属材料,被广泛用于航空航天、船舶和化工等领域。

而在钛合金的应用过程中,焊接工艺是一项关键的工艺活动,它决定了焊接接头的质量和可靠性。

钛合金的焊接方法钛合金的焊接方法包括氩弧焊、电束焊、电阻焊和激光焊等。

其中氩弧焊是最常用的焊接方法,下面将重点介绍。

氩弧焊氩弧焊是一种常见的钛合金焊接方法,其主要特点有:- 使用直流电源供电,焊接电流一般较小。

- 采用惰性气体(如氩气)作为保护气体,以防止焊接区域与空气接触导致氧化和污染。

- 需要使用钨电极作为焊接电极,并通过高频电弧点燃电弧。

- 焊接过程中需要加入钛合金焊条或线作为填充材料。

氩弧焊的优点是焊缝质量高、熔深度大、熔池稳定性好,适用于大部分钛合金的焊接。

然而,氩弧焊也存在一些问题,如焊接速度较慢、焊接变形和残余应力较大等。

其他焊接方法除了氩弧焊,钛合金还可以采用其他焊接方法,如:- 电束焊:利用电子束的高能量进行焊接,适用于薄板焊接和复杂形状的焊接。

- 电阻焊:利用电流通过焊接接触面产生的热量进行焊接,适用于焊接接触面积较小的情况。

- 激光焊:利用激光束的高能量进行焊接,适用于焊接薄板和高精度焊接。

这些焊接方法各有优缺点,选择适合的焊接方法需要综合考虑钛合金材料的性质、焊接要求和焊接设备的可行性等因素。

钛合金焊接的注意事项在进行钛合金焊接时,还需要注意以下事项:1. 防止氧化:钛合金对氧敏感,焊接过程中要采用惰性气体进行保护,避免氧化和污染。

2. 增加预热温度:钛合金的导热性较差,为了提高焊接速度和质量,需要增加预热温度。

3. 控制焊接速度:焊接速度过慢会导致熔深度过大,速度过快会导致熔深度不足,影响焊缝质量。

4. 控制熔深度:合理控制焊接电流和电弧形状,以控制焊接熔深度,避免焊接过热。

5. 防止残余应力:钛合金焊接后易产生残余应力,要进行适当的热处理和冷却措施。

总之,钛合金的焊接工艺是一个复杂而关键的环节,需要综合考虑材料性质、焊接要求和焊接设备等因素来选择合适的焊接方法和参数,并注意采取措施保护焊接区域,以保证焊接质量和可靠性。

钛合金激光焊接工艺分析

钛合金激光焊接工艺分析

为典 型 , 对其进 行 激光 焊接 性 能分析 , 并针 对焊接 性 能 开展 激 光 焊接 工 艺分析 , T 系列及 其他 类 型钛 对 C
合 金 激 光 焊 接 加 工 具 有 一 定 现 实指 导 意 义 。 关 键 词 : 合 金 ; 光 ; 接 ; 艺 分 析 钛 T 5.
c nc o a e f r TC e is a he ype f tt ni s re nd ot rt s o ia um as r we dig pr e s l e l n oc s .
Ke r s Ti n u al y,La e ,W e d n y wo d : t i m l a o sr l i g,Pr c s n l ss o e s a ay i
( )
接方 法 一 般 采 用 氩 弧 焊 或 等 离 子 弧 焊 , 2种 方法 均
性能 较 好 , TC 、 2 TC 除 I TC 、 7外 , 他 系 列 均 可 热 其
处理 强 化 , 削加 工 、 切 压力 加 工 性 能 良好 , 温强 度 室 高 , 10 0 在 5 ~5 0℃具有 良好 的耐热 性n 。 ] 钛 合 金 的焊 接 方 法 主要 有 钨 极 氩 弧 焊 、 化极 熔
加 工 工 艺
材 料 研 究
钛 合 金 激 光 焊 接 工 艺 分析 *
王 中林
( 汉软 件 工 程 职 业 学 院 , 北 武 汉 4 0 0 ) 武 湖 3 2 5
摘 要 : 合 金 广泛 应 用 于工业 生 产 , 钛 TC 系列钛 合金 是 其 中应 用 最广 的一 种 。 以 TC 系列钛合 金 作
型钛 合 金 中产量 最 多 、 用 最 广 的一 种 。传 统 的 焊 应

钛及钛合金焊接指南

钛及钛合金焊接指南

钛及钛合金焊接指南钛合金具有密度低、比强度高、耐蚀性好、导热率低、无毒无磁、可焊接;广泛应用于航空、航天、化工、石油、电力、医疗、建筑、体育用品等领域。

(1)杂质污染引起的脆化由于钛的化学活性大,在焊接热循环的作用下,焊接熔池及高于350℃的焊缝金属和热影响区极易与空气中的氢、氧、氮及焊件、焊丝上的油污、水分等发生反应。

钛在300C以上快速吸氢,600℃以上快速吸氧,700℃以上快速吸氮,含碳量较多时,会出现网状TiC脆性相。

以上情况使钛及钛合金焊接接头塑性、韧性急剧降低导致焊接接头的性能变坏。

钛表面生成氧化膜的颜色与生产温度有关。

在200℃以下为银白色、300C时为淡黄色400C时为金黄色、500C和600℃时为蓝色和紫色,700 ~900℃为深浅不同的灰色。

可根据表面生成氧化膜的颜色来判断焊接过程未保护区的温度。

(2)焊接相变引起的性能变坏有两种同素异构的晶体结构,882C以上到熔点为体心立方晶格,叫β钛,882C以下为密排六方晶格,叫αo容器用钛中含β稳定元素很少,都是a铁合金。

这些钛在焊接高温下,焊缝及部分热影响区为β晶格,有晶粒急剧长大的倾向。

钛又具有熔点高、比热容大、热导率低等特性,因此焊接时高温停留时间较长约为钢的3~4倍,高温热影响区较宽,使焊缝和高温热影响区的β晶粒长大明显,会使焊接接头的塑性下降较多,因而钛焊接时,通常应采用较小的焊接热输入和较快的冷却速度以减少高温停留时间,减少晶粒长大的程度,缩小高温热影响区,减少塑性下降的影响。

(3)焊接区需采用惰性气体保护在高温下和空气中氧的亲和力非常强,在200℃以上的区域必须采用惰性气体保护,以避免氧化。

钛的弹性模量仅为碳钢的一半,在同样的焊接应力下,钛的焊接变形量会比碳钢大1倍。

因此焊接钛时,一般应用垫板及压板压紧工件,以减小焊接变形量。

(5)易产生气孔气孔是钦焊缝中常见的缺陷。

钛焊接中产生的气孔主要是氢气孔,也有CO气体形成的气孔。

钛及钛合金的焊接

钛及钛合金的焊接

钛及钛合金的焊接一、前言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。

二、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。

三、钛及钛合金的焊接性1)气孔的产生。

钛及钛合金焊接时最常见的缺陷是气孔,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。

而当熔池中侵入这些有害气体后,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,冷却时形成马氏体组织,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全面可靠的气体保护。

钛材料的焊接分析

钛材料的焊接分析

钛材料的焊接分析一、钛材料的特性分析钛及钛合金分类工业纯钛:TA1、TA2、TA3。

钛合金:α钛合金、β钛合金、α+β钛合金。

钛材性能优异、质量小(密度4.51g/cm3),强度高,耐腐蚀性优良,低温性能好,在海水和大多数酸、碱、盐介质中均有优良的抗腐蚀性能,在尿素生产中,其耐腐蚀性比超低碳奥氏体不锈钢还高10倍。

钛制品的焊接特点钛设备焊接极易氧化、氮化和脆化。

①在400℃时即开始大量吸氢,氢是钛最有害的元素之一,使钛的塑性与韧性降低,导致脆裂,在冷却时,氢来不及逸出而产生气孔,故一般要求钛材中含量小于0.01%~0.15%,若母材含氢量大,则应预先进行脱氢处理。

②钛在600℃以上就会急剧地和氧、氮化合,生成TiO2和TiN(硬度极大),使焊接接头的塑性和韧性下降,并会引起气孔和裂纹缺陷。

③当加热到800℃以上,TiO2即溶解于钛中并扩散深入到金属钛的内部组织中,形成0.01~0.08mm厚的中间脆性层。

温度越高,时间越长,氧化、氮化也越严重,焊接接头的塑性急剧下降。

要求钛中含氧量小于0.1%~0.15%,钛还极易与碳形成脆性的碳化物,降低塑性和可焊性。

④熔点高,1608~1725℃,热容量大,导热性差,焊接接头容易过热,晶粒粗大,尤其是β钛合金,焊接接头塑性下降最明显,若为结构刚性大的工件,在焊接应力的作用下还会导致产生裂纹。

⑤钛在氢和残余应力作用下,可能出现冷裂纹,必须严格控制焊接接头中的氢含量。

钛一旦沾染铁离子,即变脆,这是促使钛材产生裂纹的重要原因之一。

钛材焊接变形较大,校正困难。

二、影响钛材焊接质量的因素1.气体杂质对焊缝金属性能的影响钛具有很高的化学活泼性,与空气中的氧、氮有极高的亲和力。

在较低的温度下,钛与氧相互作用生成一层致密的氧化膜,随着温度的提高,氧化膜的厚度随之增厚,超过600℃钛开始吸氧并使氧溶解到钛中。

温度再高,钛的活性就会急剧增加并与氧发生激烈反应而生成钛的氧化物。

钛在300℃以上开始吸氢,在700℃以上开始吸氮。

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钛及钛合金焊接工艺分析通用版
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随着科学技术的飞速发展和人们生活水平的不断提高,当前人们逐渐对钛合金焊接技术的应用重视起来。

众所周知,钛和钛合金焊接工艺是我们在进行焊接工作中的重点焊接环节,因为钛的比强度相对较高,且钛的耐海水性以及耐低温性也比较高,与此同时,钛也具有无磁透声等和防抗击震动等优点。

本文针对当前钛及钛合金焊接形状,对钛及钛合金具体焊接工艺进行详细分析和阐述,希望为我国焊接行业的发展贡献出一份力量。

广义来讲,钛及钛合金是以建筑结构材料形式产生的,同时由于钛及钛合金密度小以及抗拉强度相对较高等特点现已倍受青睐。

而在300摄氏度到500摄氏度的高温状态下,钛合金金属材料仍具有足够高的强度,并且钛及钛合金具有优良抗腐蚀性,被多用于船只建造。

钛及钛合金焊接工艺特点分析
工业纯钛的抗拉强度普遍偏低,要想使得工业纯钛强度达到标准要求,就得对其进行合金元素施加,对工业纯钛进行不同种类元素和不同数量元素的施加会使工业纯钛
产生三种不同类型的钛合金。

其中,Ti-230材质的钛合金较为常用,一般加力燃烧室滚动轴承通常是由相应支撑环组件和加强环焊接组件共同构成。

钛及钛合金焊接组织和钛及钛合金相关焊接缺陷详述
2.1.钛及钛合金焊接组织
工业纯钛焊接组织和α钛合金组织二者在常温之下的显示状态为单相,但是二者的冷却速度却存在着很大不同,因为其会根据不同的冷却速度进行锯齿状组织生成和针状组织生成。

机械性能相对于母材而言并不会发生较大变化,并且其具体焊接性能也非常良好。

一般而言,α+β钛合金是从相关β相中加以冷却分解出来的,而在此过程中形成正规马氏体,但α'相数量和α'相形式都是按照钛及钛合金组成和钛及钛合金冷却速度加以进行细节变化的。

我们应该知道,当α' 相有所增加时,钛及钛合金延伸性以及钛及钛合金韧性就会受其影响而降低,此时Ti-6Al-4V的焊接性能也会有所下降,虽然β稳定元素钒含量已经处在5%以上。

需要强调的是,当马氏体温度低于室内温度时,此时焊接部位始处于亚稳定β相,所以可以确定焊接性能并不会劣化,但是由于元素过多所造成的影响,延伸性性能会在一定程度上得以降低。

2.2.钛及钛合金焊接缺陷分析
钛及钛合金通常会受到O元素和N元素以及C元素等
影响致使污染状况发生且会出现脆化,在常温状态下钛及钛合金的状态比较稳定,但温度升高会对其造成相应影响,同时钛及钛合金对O元素和N元素以及H元素等的吸收能力也不断增强。

Ti会从温度到达250摄氏度时开始实行收氢操作流程,之后当温度达到400摄氏度时便开始收氧,而温度达到600摄氏度时则进行收碳。

焊缝区内比较容易出现裂纹,而裂纹种类主要包括热裂纹和冷裂纹以及延迟裂纹三种,热裂纹产生的主要原因是低熔点共晶在相应晶界的生成几率相对较小,当焊缝凝固时其相关缩量反而会减小。

冷裂纹是指在温度较低状态且焊缝含氧量较高时钛及钛合金回首到焊接应力的影响出现一定数量的裂缝。

延迟裂纹是指在进行钛合金焊接的过程中受到热影响区作用以至裂纹产生的一种状况。

钛及钛合金焊接工艺和焊接种类分析
3.1.钛及钛合金钨极氩弧焊工艺
一般而言,钨极氩弧焊工艺是在进行钛及钛合金焊接过程中最为常用的一种焊接手段,钨极氩弧焊是连接薄板和链接打底焊中最为适宜的焊接工艺。

此类焊接工艺要求对相关工艺参数进行合理选择,因为只有选择适合焊接工艺的焊接工艺参数,才能在一定程度上提高焊接效率。

钨极氩弧焊工艺主要缺陷就是其焊速相对较慢且焊接过程中焊件会产生变形,此时相应焊缝组织会显得极为粗大。


性焊剂会对钛及钛合金焊接工作造成不小影响,在同等焊接条件下,焊缝熔深会有所增加,同时焊缝宽度会被减小,此时若降低热输入,那么晶粒尺寸也会降低。

活性剂配方是我们在焊接过程中所要考虑的重点事项,因为受作用机理不同所影响,种类较好的单作用材料被实施混合后其效果会下降,所以应在进行具体焊接施工的过程中要加大活性剂研发力度。

3.2.钛及钛合金等离子弧焊工艺
众所周知,等离子弧焊工艺的相关焊接范围较窄,并且等离子弧焊的焊接性较差,同时等离子弧焊重复性差的特点会造成等离子弧焊工艺技术发展停滞不前。

我们应该知道,掌握影响钛及钛合金焊接稳定因素和了解钛及钛合金焊接稳定性作用规律是进行焊接工艺施工的首要工作,之后在此基础上运用现代化焊接控制技术以至提高钛及钛合金焊机自动化程度和准确合理控制等离子弧焊精确化程度。

在等离子弧焊工艺中,其接头拉伸性与相应母材性能都比较良好,但是等离子弧焊焊缝冲击韧性却不尽人意,此时β相和马氏体针状α相二者与等离子焊接接头拉伸性能以及等离子弧焊焊接接头冲击性能都是以相对应形式出现的,但其塑性较低。

3.3.钛及钛合金真空电子束焊工艺
真空电子束焊比较适用于钛及钛合金焊接,因为真空
电子束工艺中其焊接冶金质量高并且其焊缝较其他焊接工艺相比较窄,同时焊缝晶粒及热影响区晶粒较为细小,上述因素并不会被空气污染。

但真空电子束焊工艺焊缝中容易出现大量气孔,并且结构尺寸会受到真空室限值,这样就阻碍了大量生产计划和生产流程。

板厚方向深度增加的同时其融合区相应晶粒尺寸会得以减少,但此时显微硬度会增加。

综上所述,在航空行业和化学行业以及造船工业中,钛及钛合金逐渐被广泛应用。

需要注意的是,我们应该对钛及钛合金的焊接工艺以及相应焊接手段重视起来,因为只有对钛及钛合金实施科学合理焊接施工,才能达到企业的预期使用目的。

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