钛合金焊缝气孔问题:
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关于钛合金焊缝气孔问题
1.影响气孔产生的主要原因:
⑴氩气及母材、焊丝中不纯气体(O2、H2、N2、H2O)的影响,O2、H2、H2O气体量提高,焊缝气孔增加;N2对气孔影响较弱。
GB/T3620.1-94标准成分:
⑵表面层的影响:钛板及焊丝表面受到污染,如水分、油脂、氧化物、碳物质、尘埃、沙粒、磨料质点、有机纤维、指印及吸附的气体等,这些杂质对钛及钛合金气孔的生成都有一定的影响。
特别是对接面处的表面杂质污染对气孔形成的影响更为显著。
⑶焊接工艺因素的影响
①焊接熔池存在时间变化对气孔数量的影响存在高峰的原因:当熔池存在时间
很短时,因氢来不及扩散或扩散过程不充分,即使有气泡核存在,也来不及长大成气泡,当熔池存在时间逐渐增长后,氢得以向气泡核扩散而长大成宏观气泡的条件变的有利,于是焊缝气孔逐渐增多,一直到出现一个最大值。
此后再进一步延长熔池存在时间,则气泡逸出熔池表面的条件变的有利,故进一步增长熔池存在时间,气孔逐渐减少。
②试验证明,在不清理状态下进行对接氩弧焊(无间隙或间隙很小)焊缝有大
量气孔,但在同样不清理的板材上进行堆焊,则不发生气孔。
对接间隙增大时,气孔也相应减小。
这清楚说明紧密接触的对接端面的表面层是形成气孔的重要根源。
有人对此现象作了专门研究并作出以下解释:在焊接过程的热作用下,紧靠熔池前部的对接边受严重挤压而接触非常紧密,甚至可观察到塑性变形的情况,对接端面的表面层往往有吸附的水气及其他能形成气体的
物质,此时紧靠熔池前方的对接面又处于高温状态,对生成气体非常有利,这些气体被对接面严密封锁,处于高压状态,生成微气泡,随后这些微气泡在熔池中生长成气孔。
在堆焊及预留间隙对接时,工件表面及对接面的水气、结晶水等杂质在熔化前就被加热到高温而分散进入气相,故基本对气孔生成影响很少。
钛及钛合金焊缝气孔往往有些分布在熔合线附近,这是钛及钛合金气孔的
由该图可以看出,氢在钛中的溶解度随温度升高而降低在凝固温度有跃变。
熔池中部比熔池边缘温度高,熔池中部的氢易向熔池边缘扩散,而后者比前者对氢有更高的溶解度,故熔池边缘容易为氢过饱和而生成气孔。
2. 消除气孔的主要途径如下:
⑴根据标准成分可以看出C、H、O及其他元素还是较高,所以要特殊订货(包括焊接材料),C、H、O元素其单质成分不得大于0.04、0.005、0.05,其他元素单一成分不大于0.05总和不大于0.2。
⑵用高纯度的氩气进行焊接,其纯度不应低于99.996%。
⑶孔与塞子破口间隙0.2mm左右,其结构于图:
保证表面钛及钛合金酸洗溶液(仅作参考)
⑸塞子处理好后用夹子夹着塞子小柄放到孔内,切不可用手碰塞子表面。
如果塞子与孔处理后放置时间较长,焊接时可直接将交流焊机的把线和地线接上两圆弧夹头夹在管孔两端各100mm毫米处,进行几秒钟的电阻加热到400℃左右(通过试验和测温确定秒数)即可除去水分。
⑹焊接时氩气保护按本单位做法进行即可。
⑺焊接参数:壁厚2mm,电极直径1.6(或2)mm,焊接电压10~12V,焊接电流90~150;喷嘴内径4~9.5mm,气体流量5~8L/min。
⑻氩弧焊时采用脉冲焊可明显减少气孔,通断比以1:1为好;而采用脉冲等离子弧焊接或电子束焊接比氩弧焊气孔更少。
⑼用电磁、超声和冶金方法强化熔池去气可有效的减少气孔,最有效的方法是冶金方法,即用AlCl3、MnCl2或CaF2等涂于焊接破口表面,溶剂数量一般为1mg/cm2。
以上参数仅作参考。
还可查阅天津大学焊接专业的有关书籍和技术资料杂志等,因为天津大学的焊接专业是全国有名的,也可向天津大学焊接专业教授咨询或合作进行试验解决。