钛及钛合金的焊接
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配合其他 保护措施以 增强保护效 果
钛及钛合金手工TIG焊的工艺参数
板 坡 钨极 焊丝 焊接 焊接 氩气流量/(L/min)
厚 口 直径 直径 层数 电流
/m 形 /mm /mm
/A 主喷嘴 拖罩
背面
m式
喷嘴 孔径
/mm
0． I形 1． 1．0 1
5
5
30～5 8～10 14～16 6～8 10 0
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 2.气体保护 3.工艺参数
工业纯钛焊缝表面颜色与接头冷弯角的关系
焊缝表面颜 温度
色
/℃
保护效 果
银白色 金黄色
2.焊前准备 一.焊前清洗
• 1．机械清理
• 可用细砂布或不锈钢丝刷擦拭，或用硬质合金刮刀刮削待焊边缘，刮削 0.025mm即可去除氧化膜。然后用丙酮、四氯化碳或甲醇等溶剂去除坡 口两侧的手印、有机物质及焊丝表面的油污等
• 2．化学清理
• 如果钛板热轧后已经酸洗，存放中又生成新的氧化膜时，可在质量分数 为2％-4％的HF+质量分数为30％-40％的HN03 + H20 溶液中浸泡 15-20min，然后用清水冲洗干净并烘干。
钛及钛合金的焊接工艺
10材控1
李萧
5.3.3钛及钛合金焊接工艺
（1）焊接方法及焊接材料
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。
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
增强 焊缝及热影响 冷却 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
用途及特点
适用于焊缝 形状规则、 结构简单的 焊件，操作 方便，灵活 性大
适用于结 构形状复杂 的焊件，焊 接可达性较 差
坡口形式
板厚δ/mm
坡口尺寸
间隙/mm
钝边/mm
角度α/(°)
I形坡口对接
0．5～2．5
0～0．5
—
—
V形坡口
3～15
0～1．0
0．5～1．5
60～65
对称双V形坡口 10～30
1．0～1．5
1．5～2．0
60～65
(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。
350~40 0
500
良好
尚好
深黄色
—
浅蓝色 深蓝色 暗灰色
—
520~57 0
≥600
较差 差
极差
污染程度 70
焊接质量 良好 合格
不合格
冷弯角 /(°)
110 88
66 20 0
类 别
保护位置
保护措施
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
温度≥400℃
局部 保护
的焊缝及 热影响区
5
～
20
3．0
钛及钛合金焊后热处理的工艺参数
材料 工业纯钛
TA7
TC4
TC10
加热温度 /℃
482~593
533~649
538~593 482~649
保温时间 /h
0.5~1
1~4
2~1
1~4
(3) 熔化极氩弧焊
➢ 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。
➢ 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。
•
热轧后未经酸洗的钛板，氧化膜较厚，先进行碱洗，冲洗后再进行
酸洗，之后用热水、冷水分别冲洗，用白布擦拭、晾干。
•
经酸洗的焊件、焊丝应在4h内焊完，对焊件应采用塑料布掩盖防止
沾污
• 二.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
低焊缝的累积吸气量，防止接头塑性下降
表1 钛及钛合金手工钨极氩弧焊的坡口形式及尺寸
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。
1.钛及钛合金的主要焊接方法及其特点
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 1) 熔深大，熔敷量大 氩弧 2) 飞溅较大 焊 3) 焊缝外形较钨极氩弧焊差
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 整个工件 护
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
1．
2．0 1．0 1
40～60 8～10 14～16 6～8
0
～
2．0
1．
2．0 1．0 1
60～80 10～12 14～16 8～10
5
～
2．0
2．
2．0 1．0 1
80～11 12～14 16～20 10～12
0～～03．0 2．02．
2．0 2．0 1
110～1 12～14 16～20 10～12
钛及钛合金手工TIG焊的工艺参数
板 坡 钨极 焊丝 焊接 焊接 氩气流量/(L/min)
厚 口 直径 直径 层数 电流
/m 形 /mm /mm
/A 主喷嘴 拖罩
背面
m式
喷嘴 孔径
/mm
0． I形 1． 1．0 1
5
5
30～5 8～10 14～16 6～8 10 0
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 2.气体保护 3.工艺参数
工业纯钛焊缝表面颜色与接头冷弯角的关系
焊缝表面颜 温度
色
/℃
保护效 果
银白色 金黄色
2.焊前准备 一.焊前清洗
• 1．机械清理
• 可用细砂布或不锈钢丝刷擦拭，或用硬质合金刮刀刮削待焊边缘，刮削 0.025mm即可去除氧化膜。然后用丙酮、四氯化碳或甲醇等溶剂去除坡 口两侧的手印、有机物质及焊丝表面的油污等
• 2．化学清理
• 如果钛板热轧后已经酸洗，存放中又生成新的氧化膜时，可在质量分数 为2％-4％的HF+质量分数为30％-40％的HN03 + H20 溶液中浸泡 15-20min，然后用清水冲洗干净并烘干。
钛及钛合金的焊接工艺
10材控1
李萧
5.3.3钛及钛合金焊接工艺
（1）焊接方法及焊接材料
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。
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
增强 焊缝及热影响 冷却 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
用途及特点
适用于焊缝 形状规则、 结构简单的 焊件，操作 方便，灵活 性大
适用于结 构形状复杂 的焊件，焊 接可达性较 差
坡口形式
板厚δ/mm
坡口尺寸
间隙/mm
钝边/mm
角度α/(°)
I形坡口对接
0．5～2．5
0～0．5
—
—
V形坡口
3～15
0～1．0
0．5～1．5
60～65
对称双V形坡口 10～30
1．0～1．5
1．5～2．0
60～65
(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。
350~40 0
500
良好
尚好
深黄色
—
浅蓝色 深蓝色 暗灰色
—
520~57 0
≥600
较差 差
极差
污染程度 70
焊接质量 良好 合格
不合格
冷弯角 /(°)
110 88
66 20 0
类 别
保护位置
保护措施
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
温度≥400℃
局部 保护
的焊缝及 热影响区
5
～
20
3．0
钛及钛合金焊后热处理的工艺参数
材料 工业纯钛
TA7
TC4
TC10
加热温度 /℃
482~593
533~649
538~593 482~649
保温时间 /h
0.5~1
1~4
2~1
1~4
(3) 熔化极氩弧焊
➢ 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。
➢ 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。
•
热轧后未经酸洗的钛板，氧化膜较厚，先进行碱洗，冲洗后再进行
酸洗，之后用热水、冷水分别冲洗，用白布擦拭、晾干。
•
经酸洗的焊件、焊丝应在4h内焊完，对焊件应采用塑料布掩盖防止
沾污
• 二.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
低焊缝的累积吸气量，防止接头塑性下降
表1 钛及钛合金手工钨极氩弧焊的坡口形式及尺寸
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。
1.钛及钛合金的主要焊接方法及其特点
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 1) 熔深大，熔敷量大 氩弧 2) 飞溅较大 焊 3) 焊缝外形较钨极氩弧焊差
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 整个工件 护
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
1．
2．0 1．0 1
40～60 8～10 14～16 6～8
0
～
2．0
1．
2．0 1．0 1
60～80 10～12 14～16 8～10
5
～
2．0
2．
2．0 1．0 1
80～11 12～14 16～20 10～12
0～～03．0 2．02．
2．0 2．0 1
110～1 12～14 16～20 10～12