鈦板焊接技術(shù)及防止產(chǎn)生氣孔的工藝措施

1、氣體污染問(wèn)題

 (1)做好焊前準(zhǔn)備。嚴(yán)格清洗焊縫表面，杜絕氫、氧、氮的侵入。
       (2)選用精確的氬氣流量計(jì)以控制氣流量。氣體流量的選擇以達(dá)到良好的保護(hù)效果為準(zhǔn)，氬氣流量大小對(duì)保護(hù)有著相當(dāng)?shù)挠绊懀^(guò)大的流量不容易形成穩(wěn)定的氣流層，反而在保護(hù)區(qū)內(nèi)形成紊流，使有害氣體浸入熔池，使焊縫表面容易出現(xiàn)微裂紋。過(guò)小的氣流使保護(hù)不到位，達(dá)不到保護(hù)效果，拖罩中的氬氣流量不足時(shí)，焊縫呈現(xiàn)出不同的氧化色澤。
       (3)加強(qiáng)焊縫保護(hù)。焊接時(shí)，不得將焊絲端部移出氬氣保護(hù)區(qū)；斷弧及焊縫收尾時(shí)，要繼續(xù)通氬氣保護(hù)，直到焊縫及熱影響區(qū)金屬冷卻到100℃以下時(shí)方可移開(kāi)焊槍。
       2、焊接接頭裂紋問(wèn)題
      鈦焊接時(shí)，焊接接頭產(chǎn)生熱裂紋的可能性很小，這是因?yàn)殁伡扳伜辖鹬蠸、P、C等雜質(zhì)含量很少，由S、P形成的低熔點(diǎn)共晶不易在晶界出現(xiàn)，加之有效結(jié)晶溫度區(qū)間窄小，鈦及鈦合金凝固時(shí)收縮量小，焊縫金屬不會(huì)產(chǎn)生熱裂紋。
       鈦焊接時(shí)，熱影響區(qū)可出現(xiàn)冷裂紋，其特征是裂紋產(chǎn)生在焊后數(shù)小時(shí)甚至更長(zhǎng)時(shí)間。經(jīng)研究表明這種裂紋主要是碳、氫的影響及過(guò)快的冷卻速度所致。防止這種延遲裂紋產(chǎn)生的辦法，主要是減少焊接接頭氫、碳的來(lái)源，焊前對(duì)焊縫區(qū)域進(jìn)行保護(hù)清理，防止有害雜質(zhì)玷污。
       其次，應(yīng)嚴(yán)格控制層間溫度。在保證熔合良好的前提下，盡可能采用低熱輸入量施焊，即降低熔合比。
       采用小直徑焊絲、低焊接電流、窄焊道技術(shù)、快速焊。冷卻速度控制在100℃/s左右最好。
      3、焊縫中的氣孔問(wèn)題
      氣孔是鈦板焊接是比較容易產(chǎn)生的缺陷，主要原因是由于氫影響的結(jié)果。板材、焊材表面不干凈，操作者手套上的水分、油脂，角磨機(jī)磨下的沙粒、飛塵等都是氫的來(lái)源。焊縫金屬形成氣孔主要影響到接頭的疲勞強(qiáng)度。
       防止產(chǎn)生氣孔的工藝措施主要有：
      (1)保護(hù)氖氣要純，純度應(yīng)不低于99.99%，導(dǎo)氣管應(yīng)用增強(qiáng)塑料管，不能用橡膠管。
      (2)徹底清除焊件表面、焊絲表面上的氧化皮油污等有機(jī)物。
      (3)對(duì)熔池施以良好的氣體保護(hù)，控制好氬氣的流量及流速，防止產(chǎn)生紊流現(xiàn)象，影響保護(hù)效果。
      (4) 正確選擇焊接工藝參數(shù)，增加熔池焊縫金屬停留時(shí)間，使氣泡逸出，可有效地減少氣孔。
      (5)焊接時(shí)采用小的熱輸入，最好采用脈沖氬弧焊，既可改善接頭塑性，減小過(guò)熱和粗晶、減小變形，又可增加了熔深，減小了氣孔的產(chǎn)生。
       4、焊前準(zhǔn)備
       在鈦材的焊接現(xiàn)場(chǎng)最好單獨(dú)劃分出一塊區(qū)域，非專業(yè)人員不得入內(nèi)，以保護(hù)該區(qū)域的潔凈，所有施焊人員應(yīng)穿干凈工作服，戴針織手套或薄羊皮手套，不能戴棉線手套，進(jìn)入罐內(nèi)施焊，鞋要套上鞋套。
       坡口及其兩側(cè)各50mm以內(nèi)的內(nèi)外表面及焊絲表面應(yīng)清除油污，并用細(xì)銼奧氏體不銹鋼絲刷、銑刀等機(jī)械方法清除氧化膜、毛刺和表面缺陷，清理工具應(yīng)專用，并保持清潔；經(jīng)機(jī)械清理后的表面，焊接前應(yīng)使用不含硫的丙酮或乙醇進(jìn)行脫脂處理，嚴(yán)禁使用三氯乙烯、四氯化碳等氯化物溶劑，不得將棉質(zhì)纖維附于坡口表面。根據(jù)技術(shù)要求，焊前對(duì)施焊環(huán)境作了“菲繞琳”試驗(yàn)，在焊縫周圍做了“鐵離子”污染試驗(yàn)，經(jīng)試驗(yàn)合格后才進(jìn)行施焊。
       清洗質(zhì)量的好壞會(huì)直接影響到焊接裂紋的產(chǎn)生，清洗質(zhì)量不好時(shí)，會(huì)在母材及焊絲表面上生成一層灰白色的吸氣層，導(dǎo)致焊接裂紋和氣孔的產(chǎn)生，因此清洗時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：
      ①先采用酸洗。酸洗液為2%~4%HF+30%~40%HN03+H20(余量)。最后用清水沖洗干凈并吹干，臨焊前用丙酮或酒精擦洗。
        ②焊絲在酸洗后一般需要進(jìn)行脫氫處理，焊前再用丙酮脫脂。
        ③嚴(yán)禁使用氧化物脫脂。
        ④清洗時(shí)不得戴橡皮手套，以免橡皮和脫脂溶劑發(fā)生反應(yīng)使焊縫產(chǎn)生氣孔。
        ⑤清洗后的焊口
        必須馬上焊完，不宜久放(一般不得超過(guò)4h)，否則需要按前面步驟重新清洗。
        鈦材焊接時(shí)用的保護(hù)罩是十分重要的。一個(gè)技能嫻熟的焊工，沒(méi)有一個(gè)好的保護(hù)罩，即使焊縫焊得再漂亮，焊后全部氧化變色，這道焊縫仍舊是不合格的，而且要報(bào)廢。
       5、鈦手工鎢極氬弧焊操作要領(lǐng)
       1)手工氬弧焊時(shí)，焊絲與焊件間應(yīng)盡量保持最小的夾角(10~15°)。焊絲沿著熔池前端平穩(wěn)、均勻的送入熔池，不得將焊絲端部移出氬氣保護(hù)區(qū)。
       2)焊接時(shí)，焊槍基本不作橫向擺動(dòng)，當(dāng)需要擺動(dòng)時(shí)，頻率要低，擺動(dòng)幅度也不宜太大，以防止影響氬氣的保護(hù)。
       3)斷弧及焊縫收尾時(shí)，要繼續(xù)通氬氣保護(hù)，直到焊縫及熱影響區(qū)金屬冷卻到100℃以下時(shí)方可移開(kāi)焊槍。
      4)清洗質(zhì)量的好壞會(huì)直接影響到焊接裂紋的產(chǎn)生，清洗質(zhì)量不好時(shí)，會(huì)在母材及焊絲表面上生成一層灰白色的吸氣層，導(dǎo)致焊接裂紋和氣孔的產(chǎn)生。
       6、工藝參數(shù)的選擇依據(jù)
       1)焊接電流如采用大電流，焊接時(shí)非常的順暢，但焊縫的晶粒粗大，性能差，焊縫周圍易產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力。所以應(yīng)控制焊接電流上限，在確定蓋板角焊縫的電流時(shí)第1遍自熔，第2遍加絲，焊接電流為130-140A。
       2)電弧電壓選擇電弧電壓實(shí)際上就是選擇電弧的長(zhǎng)短，常用的氬弧焊機(jī)沒(méi)有電壓選擇鈕，應(yīng)盡量使電弧短一些，以控制電弧電壓在14-16V之間。
       3)焊接速度鈦材在焊接時(shí)的導(dǎo)熱性很差，電流和速度要匹配好，否則熔合不好。經(jīng)試驗(yàn)，焊接電流在130-140A時(shí)，焊接速度為160-170mm/min較合適。
       4)氬氣流量的確定

鈦在焊接時(shí)熔池后面的焊縫區(qū)100mm內(nèi)(包括焊縫和熱影響區(qū)正反面)全部要在氬氣保護(hù)氛圍內(nèi)進(jìn)行冷卻，否則焊縫就要氧化變色，使性能下降。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)調(diào)整，最終確定的氬氣流量為：噴嘴10-11L/min、托罩12-13L/min、背面3-5L/min。
       5) 鈦板氬弧焊選用具有下降外特性、高頻引弧的直流氬弧焊電源，鎢極端部應(yīng)修磨成圓錐形，采用水平轉(zhuǎn)動(dòng)平焊。焊炬應(yīng)提前送氣，熄弧時(shí)應(yīng)采用電流衰減裝置和氣體延時(shí)保護(hù)裝置，延遲遞氣時(shí)間不少于15秒，避免焊縫遭受到氧化、污染。
       7、裝配
       為了減少焊接變形，焊前需進(jìn)行定位焊，定位焊縫應(yīng)采用與正式焊接相同的焊接材料及焊接工藝，即所用的焊絲、焊接工藝參數(shù)及氣體保護(hù)條件應(yīng)與焊接接頭焊接時(shí)相同。焊前清除焊絲表面和焊接坡口及其兩側(cè)各20mm范圍內(nèi)的氧化層、油污、水分、銹蝕等，且應(yīng)由合格焊工施焊，定位焊焊在基層焊縫上，焊縫長(zhǎng)度宜為10一15mm，間距為100-150mm，高度不應(yīng)超過(guò)壁厚的1/3。間隙0-1mm，鈍邊0-1.0mm。
       焊縫不得有裂紋、氣孔、夾渣及氧化變色等缺陷，當(dāng)發(fā)現(xiàn)缺陷時(shí)應(yīng)及時(shí)消除。

（來(lái)自全國(guó)能源信息平臺(tái)）