在
钛合金配件加工焊接过程中,需要注意以下(xià)几个方面(miàn):

一、焊前准备
材料清洁
去除油污和杂质:钛合金表面的油污、油脂和灰尘等杂质会在焊(hàn)接过程中(zhōng)进(jìn)入焊缝,形成气孔、夹杂等缺陷。因此,在焊接前,必须使用适当的溶剂(如丙(bǐng)酮、酒精等)对钛合(hé)金配件表面进行清洗(xǐ),确保表面干净。例如,对于小型钛合金配件,可以将(jiāng)其浸泡在(zài)丙酮溶液中一段时间,然后用干净的布擦拭干净。
去除氧化(huà)膜:钛合金表面极易形成一层致密的氧化膜(TiO₂),其熔点远高(gāo)于钛合金本身。如果不去除这层氧化膜,会导致(zhì)焊接时熔合不良。常用的去除(chú)氧化膜的方法有机械(xiè)打(dǎ)磨和化学酸洗(xǐ)。机械打磨时,要使用细砂纸(如(rú) 200 - 400 目)或(huò)不锈钢丝刷(shuā),沿(yán)着(zhe)同一方向轻轻打磨,避免划伤表面,并且打磨后要尽快进行(háng)焊接,防止再次氧化。化学酸洗可以使用氢氟酸 - 硝酸混合溶液,但这种方(fāng)法需(xū)要严格控制酸洗时间和(hé)溶液(yè)浓度,因为酸(suān)液会对钛合金产生腐蚀作用。
接头设计与装配(pèi)
接头形式选择:钛合金焊接(jiē)接头的形式(shì)有(yǒu)对接、搭接(jiē)、T 形接等(děng)多(duō)种。对接接头是最常用(yòng)的形式,因为它能够提供较好(hǎo)的力(lì)学性能和较小的应力集(jí)中(zhōng)。在设计对接接头时,要确保焊件的厚度一致,并且预留合适的间隙,一般(bān)间隙宽度(dù)在(zài) 0.5 - 1.5mm 之间,这样有利于焊缝金属的填充和气体的排出。
装配精度控制(zhì):钛合金配件在装配(pèi)时,要(yào)保证焊件之(zhī)间的贴合紧密,错边量应控制在(zài)较小范(fàn)围内。对于要求较(jiào)高的焊接(jiē)结构,错边量一般不超过焊件(jiàn)厚度的 10%。精确(què)的装配可以减少焊接(jiē)应(yīng)力,提高焊接质量(liàng)。在装配(pèi)过程中,可以使用夹具来固定焊件,但夹具的材料要避免与钛(tài)合金发(fā)生(shēng)化学反(fǎn)应,一般可以选用铜合金或不(bú)锈钢制作的夹(jiá)具。
二、焊接(jiē)过程
焊接方法选择
钛合金焊接(jiē)常(cháng)用的方法有钨(wū)极氩弧焊(hàn)(TIG)、熔化极氩弧焊(MIG)和电子束焊接等。TIG 焊(hàn)具有焊缝质量高、焊接过程(chéng)稳(wěn)定等优(yōu)点,适用于(yú)薄板和(hé)精密结构的焊接;MIG 焊焊接速度快,适用于中厚(hòu)板钛合金的焊接;电(diàn)子(zǐ)束焊接可以获得深(shēn)宽比(bǐ)大的焊缝,适合焊接(jiē)对形(xíng)状(zhuàng)和尺寸(cùn)精度要求高的钛合金配件,但设备成本较高。在选择焊接(jiē)方法时(shí),要根据钛合金配(pèi)件的厚度、形状、焊接质量要求和生产效率等因素综合考虑(lǜ)。
焊接参数控制
焊接电流和电压:对于 TIG 焊,焊接电流是关键参数之一。电流过(guò)小会导致熔深不足,焊缝成型差;电流过大则会使焊(hàn)缝过热,产生气孔(kǒng)、裂纹等缺陷。一般情况下,焊(hàn)接电流根据(jù)钛(tài)合金配件的厚度来确定,例如,焊接(jiē) 1 - 2mm 厚的钛合(hé)金板时,焊接(jiē)电流可以(yǐ)控制在 80 - 120A 之间。同时,要配合适当的焊接电压,通常电压在 10 - 15V 之间,以保证电弧的稳定性。
焊接速度:焊接速度影响焊(hàn)缝的热输入(rù)和成(chéng)型。速度过快会使焊缝(féng)冷却过快,产(chǎn)生未熔(róng)合等(děng)缺陷;速度过慢则(zé)会使热输(shū)入过大,导致焊件变(biàn)形和焊缝组织粗大。在实际(jì)焊接过程中,要根据焊接电流、焊件厚度等因素合理(lǐ)调整焊接速度。例如,在上述 1 - 2mm 厚钛(tài)合金板的 TIG 焊中,焊接速度可以控(kòng)制在 10 - 15cm/min 之间。
保护气体流量:由于钛合金在高温下极易与空气中的氧、氮、氢等气体发生反应,所以在焊接过程中必(bì)须(xū)使用惰性气体进行保护。氩气是最常用的保护气体,其纯(chún)度要求在 99.99% 以上。保护气体(tǐ)流量要适中,流量过小不能有效保(bǎo)护焊接区域,流量过大则(zé)会造成气体浪费并且可能扰乱电弧。一般(bān)情况下,正面保护气体流量在 10 - 20L/min 之间,背面保护气体流量在 5 - 10L/min 之间,具体流量还需要根据焊接(jiē)方法、焊件形状和尺(chǐ)寸(cùn)等因素(sù)进行调整。
焊接环境控制
保(bǎo)持(chí)清洁和干燥:焊接现场要保(bǎo)持清洁,避免灰尘、铁(tiě)屑等杂质进入焊(hàn)接区(qū)域。同时,环境湿度要尽量低,因为钛合金在焊接过程中会(huì)吸收氢气,高湿度环境会增加焊缝中氢(qīng)含量,导致氢脆现象。如果(guǒ)环境湿度(dù)较大,可以使用除湿设备来降低湿度。
防风措(cuò)施:风会吹(chuī)散保护气体,使焊接(jiē)区域失去保护,导致焊缝氧(yǎng)化。因此,在焊接时,要采(cǎi)取有效的防(fáng)风措施,如使用焊接屏风、在封闭的车间内焊接或在焊接区域周围设置防风挡(dǎng)板等。
三、焊后处理
焊(hàn)缝清理
焊接完成后,要(yào)及时(shí)清理焊缝表面的熔渣(zhā)、飞溅物等。对(duì)于 TIG 焊,焊缝表(biǎo)面一般比较(jiào)光滑,但可能会(huì)有少量的氧化色,可以使用不锈钢丝刷轻轻刷去。对于 MIG 焊,由于焊接过程中熔滴过渡方式的特点,可能(néng)会产生较多的飞(fēi)溅物,需要使用工(gōng)具将其清理干净。清理后的焊缝要检查是否有表面缺陷,如(rú)气(qì)孔、裂纹等。
消除应力处理
钛(tài)合金焊接后会产生(shēng)一定的焊接应力,这些应力可能会导(dǎo)致(zhì)焊件变形或在使用过程中出现裂纹。常用的消除应力方法有(yǒu)热处理和机械处理。热处理可(kě)以采用真空退火或在保护气氛下退火的(de)方式,退(tuì)火(huǒ)温度(dù)一(yī)般在 550 - 700℃之间,保温时间根据焊件的厚度和尺(chǐ)寸确定,然后缓慢冷却。机械处(chù)理可以通过锤击(jī)焊缝(féng)或对焊(hàn)件进行适当的拉伸、弯曲等方式来释放应力,但这(zhè)种方法要注意控制变形量,避免影响焊件的尺寸(cùn)精度。
表面防护
由于钛(tài)合金表(biǎo)面在空气中容易氧(yǎng)化,焊后可以对焊件进行表(biǎo)面防护处理。一种方(fāng)法是在(zài)焊件表面涂覆防护漆,选择具有(yǒu)良好耐腐蚀性和附着力的涂料,如环氧漆等(děng)。另一种方法是进行化学钝化处理,在焊(hàn)件表面形成一层致密的钝化(huà)膜,提高其耐腐蚀性。