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鈦合金的焊接技術及檢測
2016-6-7 16:06:14
常溫下，鈦及鈦合金是比較穩定的，鈦及鈦合金作為結構材料有許多優點，如比重小、抗拉強度和屈服強度高，在300~500℃下仍具有足夠高的強度， 在海水及大多數酸堿鹽的介質中均具有優良的抗腐蝕性能，在航空、化工、核工業上日益獲得廣泛的應用。但隨著溫度的上升，鈦及其合金吸收氫氣、氧氣和氮氣的
能力逐漸上升。鈦從250℃開始吸氫，從400℃開始吸氧，從600℃開始吸氮。由於鈦合金同O2、N2、H2的親和力高，接頭中含有這些氣體時會使接頭 變脆，降低鈦合金焊接接頭的衝擊性能、塑性和韌性。鈦合金中含有氫時會在熱影響區產生延遲裂紋。而當焊縫中含氧、氮量較高時，焊縫或熱影響區在較大的焊接
應力作用下也會出現裂紋，該裂紋也屬於延遲裂紋。因此惰性氣體(或真空室)保護是非常必要的。由於使用真空室本錢較高，所以一般使用惰性氣體保護的方法。
保護氣體主要有氦氣和氬氣，由於氦氣價格高於氬氣，一般來說，對不是特殊要求的鈦合金的焊接接頭和熱影響區，使用進行保護就可以防止氧化。
大多數鈦合金可以使用氧乙炔焊的方法進行焊接，並且所有的鈦合金均可以使用固態焊接方法進行焊接(如TIG、MIG、等離子弧焊、激光和電子束
焊接)。事實上，鈦合金焊接接頭發生裂紋的傾向性要比玄色金屬(如鐵合金、鎳合金)小得多。盡管鈦合金具有如此良好的性質和其他一些優異的焊接特性，一些 工程師們仍然以為鈦合金的焊接是相當困難的，主要在於鈦合金焊接對於氣體保護的要求特別高，一般隻有非常專業的職員才能保證氣體保護符合要求。實際上，很
多焊接手段均可以用來焊接鈦合金。由於在焊接過程中引進的空氣的N2、O2和含碳物質使得鈦合金的熔化焊接頭變脆，因此待焊區一定要清理幹淨並使用惰性氣
體保護。焊接材料基本上也是根據被焊材料的特性進行選取的。鈦合金的焊接性一般根據焊接接頭的延展性和強度來評價。常見鈦合金的焊接性如表所示。
關於鈦合金的激光焊接目前的應用趨勢是越來越廣泛，激光焊接的變形小，生產效率高，而且實現自動化的程度比電子束和TIG要高。同電子束焊接相 比，激光焊不需要真空室等複雜的設備，所以激光焊接實用性更強，而且激光焊可以以不同焊接狀態直接焊接。CO2激光由於功率大，使用25kW/h可以一次 性焊透20mm厚的鈦板。Nd：YAG激光由於可以使用光纖進行能量傳輸而使得YAG的焊接更具靈活性，但由於功率低而使得穿透深度受到限製。激光焊接時 輕易產生飛濺，這樣就使得表麵不清潔，在不能進行焊後處理時一定要特別小心。
焊後檢查：對鈦合金焊接部位進行目視檢查，主要是為了評估氣體保護的好壞。當表麵呈銀白色時，表示氣體保護非常好；而當表麵為淺黃色或深黃色，表示鈦合 金受到稍微汙染，但仍然還是可以接受的；表麵為深藍色，表示汙染比較嚴重，但由於使用工況的不同，有的可以使用；表麵為淺藍色，汙染嚴重，幾乎不可能使
用；表麵為灰藍色或灰色時，汙染非常嚴重，不可使用；同樣表麵為白色時，汙染非常嚴重，不可用。
著色檢測的辦法：硬度測試和渦流檢測可以用來檢測接頭是否含雜質，由於含有雜質時接頭性質會發生改變，主要表現在含有雜質時接頭的硬度和電阻率
會明顯變高。便攜式手持硬度測試儀可以原位進行測試焊接件的硬度。這一技術的應用可以方便的檢測出焊接質量的好壞。一般情況下，鈦合金出現焊接裂紋的情況 比較少。然而，有時也會在焊縫或因含雜質而產生裂紋。此時，缺陷可以通過著色檢查來發現，同時此方法對疏鬆也有一定的效果。必須留意的是，在繼續進行焊接
前一定要將著色液清洗幹淨。
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