鈦板焊接技術及防止產生氣孔的工藝措施

1. 氣體污染

 

（1） 準備焊接。嚴格清理焊縫表面，防止氫、氧、氮的侵入。

 

（2） 選擇準確的氬氣流量計控制氣體流量。氣體流量的選擇具有良好的保護效果。氬氣流量對保護有相當大的影響。過大的流量不易形成穩定的氣流層。
相反，保護區內形成紊流，使有害氣體浸入熔池，使焊縫表面容易產生微裂紋。過小的氣流使保護不到位，達不到保護效果。當保護罩內氬氣流量不足時，
焊縫呈現不同的氧化顏色。

 

（3） 加強焊縫保護。焊接時，不得將焊絲端部移出氬氣保護區；當電弧斷開，焊縫端收尾時，應繼續進行氬氣保護，直至焊縫及熱影響區金屬冷卻至100℃
以下，方可拔出焊槍。

 

2. 焊接接頭裂紋

 

當鈦焊接時，焊接接頭出現熱裂紋的可能性很小。這是因為鈦及鈦合金中S、P、C等雜質含量很小。 S、P形成的低熔點共晶不易在晶界出現。此外，
有效結晶溫度範圍窄，鈦及鈦合金凝固收縮小，焊縫金屬不會產生熱裂紋。

 

鈦合金焊接時，熱影響區可能出現冷裂紋，其特徵是焊接後數小時內甚至更長時間內產生裂紋。研究表明，這種裂紋主要是由於碳、氫的影響和過快的
冷卻速度引起的。防止這種延遲裂紋的方法主要是減少焊接接頭中氫和碳的來源，並在焊接前保護焊接區域，防止有害雜質的污染。

 

二是嚴格控制層間溫度。在保證良好熔合的前提下，焊接應盡量採用低熱量輸入，即降低熔合比。

 

採用小直徑焊絲，焊接電流小，焊道窄，焊接速度快。最好將冷卻速度控制在100°C/s左右。

 

3. 焊縫中的氣孔

 

氣孔是焊接鈦板時容易產生的缺陷。主要原因是氫的影響。板和焊接材料表面不干淨。手套上的水分和油脂，角磨機磨碎的沙粒和飛塵都是氫氣的來源。
焊縫金屬中氣孔的形成主要影響接頭的疲勞強度。

 

防止氣孔形成的措施有：

 

（1） 保護氬氣應純淨，純度不低於99.99%。導氣管應為增強塑料管，不得使用橡膠管。

 

（2） 徹底清除銲件表面和焊絲表面的氧化皮油污等有機物。

 

（3） 對熔池進行良好的氣體保護，控制氬氣流量和流速，防止紊流現象，影響保護效果。

 

（4） 正確選擇焊接工藝參數，增加焊縫金屬在熔池中的停留時間，使氣泡逸出，有效降低氣孔率。

 

（5） 焊接時熱輸入量小，最好採用脈衝氬弧焊，可以提高接頭的塑性，減少過熱和粗晶，減少變形，還可以增加熔深，減少氣孔的發生。

 

4. 焊前準備

 

最好在鈦的焊接處劃分一個區域。非專業人員不得進入，以保護該區域的清潔。所有焊接人員應穿戴乾淨的工作服、針織手套或薄羊皮手套，不得戴棉手套。
在罐內焊接時，鞋應套上鞋套。

 

坡口內外表面及50 mm內側面和焊絲表面應清除油污，並用細銼奧氏體不銹鋼鋼絲刷、銑刀等機械方法清除氧化膜、毛刺和表面缺陷。清潔工具應專用並保持清潔；
機械清潔後的表面應在焊接前用無硫丙酮或乙醇脫脂。嚴禁使用三氯乙烯、四氯化碳等氯化物溶劑，棉纖維不得附著在坡口表面。根據技術要求，焊接前對焊接環境
進行試驗，並在焊縫周圍進行“鐵離子”污染試驗，試驗合格後進行焊接。

 

清洗質量的好壞將直接影響焊接裂紋的產生。當清洗質量不好時，會在母材和焊絲表面形成灰白色的吸氣劑層，造成焊接裂紋和氣孔的產生，所以清洗時要注意以下幾點：

 

① 先採用酸洗。酸洗液為2%～4%HF+30%～40%HN03+H20（餘量）。最後用清水沖洗並吹乾，焊接前用丙酮或酒精擦洗。

 

② 焊絲一般需要在酸洗後脫氫，然後在焊接前用丙酮脫脂。

 

③ 嚴禁使用氧化物脫脂。

 

④ 清洗時不要戴橡膠手套，以免橡膠與脫脂溶劑發生反應，使焊縫產生氣孔。

 

⑤ 清洗後的焊接接頭

 

必須立即焊接，不宜長時間放置（一般不超過4h），否則需按上述步驟重新清洗。

 

鈦焊接用保護罩是非常重要的。熟練的焊工沒有好的防護罩。即使焊接得很好，焊接後也會氧化變色。該焊縫仍不合格，而且要報廢。

 

5．鈦手工鎢極氬弧焊操作規程

 

1） 手工氬弧焊時，焊絲與銲件之間應保持最小角度（10～15°）。焊絲沿熔池前端平穩均勻地送入熔池，焊絲端部不得移出氬保護區。

 

2） 焊接過程中，焊槍基本不水平擺動。要求擺動時，頻率應低，擺動幅度不宜過大，以免影響氬氣保護。

 

3） 當電弧斷開，焊縫結束時，應繼續進行氬氣保護，直至焊縫及熱影響區內金屬冷卻至100℃以下，方可移開焊槍。

 

4） 清洗質量的好壞將直接影響焊接裂紋的產生。當清洗質量不好時，母材和焊絲表面會形成灰白色的吸氣劑層，從而產生焊接裂紋和氣孔。

 

6. 工藝參數選擇依據

 

1） 當焊接電流較大時，焊接很平順，但焊縫晶粒較大，性能較差，焊縫周圍容易產生較大的殘餘應力。因此，應控制焊接電流的上限。確定蓋板角焊縫電流時，
第一遍為自熔，第二遍為加絲。焊接電流為130-140A。

 

2）電弧電壓選擇電弧電壓實際上就是選擇電弧的長短。常用的氬弧焊機沒有電壓選擇按鈕。電弧應盡可能短，以將電弧電壓控制在14-16V之間。

 

3） 焊接速度鈦材料在焊接過程中的導熱性很差，電流和速度必須匹配好，否則熔接不好。經測試，當焊接電流為130-140A時，焊接速度以160-170mm/min為宜。

 

4） 氬氣流量的測定

 

鈦在焊接時熔池後面的焊縫區100mm內(包括焊縫和熱影響區正反面)全部要在氬氣保護氛圍內進行冷卻，否則焊縫會氧化變色，降低性能。現場試驗調整後，
最終確定的氬氣流量為：噴嘴10-11L/min，保溫蓋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，鎢極端部應修磨成圓錐形，採用水平轉動平焊。焊炬應提前送氣，熄弧時應採用電流衰減裝置和
氣體延時保護裝置，延遲送氣時間不應少於15秒，以免氧化和污染焊縫。

　7、裝配

　　為了減少焊接變形，焊前需進行定位焊，定位焊縫應採用與正式焊接相同的焊接材料及焊接工藝，即所用的焊絲、焊接工藝參數及氣體保護條件應與焊接接頭
焊接時相同。焊前清除焊絲表面和焊接坡口及其兩側各20mm範圍內的氧化層、油污、水分、鏽蝕等，且應由合格焊工施銲，定位焊焊在基層焊縫上，焊縫長度宜
為10一15mm，間距為100-150mm，高度不應超過壁厚的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，當發現缺陷時應及時消除。

 

 

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