1 擴(kuò)散焊
擴(kuò)散焊的基本條件是在真空中或在保護(hù)氣氛中進(jìn)行鈦件的焊接。焊接的基本工藝參數(shù)為溫度、壓力和時(shí)間。在真空中,870℃和6.9MPa的壓力下焊件接觸面金屬蠕動并相互填人接觸面的空穴,10min內(nèi)90%的接觸面達(dá)到相互接觸。溫度低用較大壓力,溫度高用較小壓力。在必須控制總變形量的情況下,所施壓力是有一定范圍的。焊接時(shí)間一般為0.5~1.5h,時(shí)間長固然原子擴(kuò)散更充分,但要防止晶粒長大。
擴(kuò)散焊是一種固相連接方法,鈦的擴(kuò)散焊焊縫用肉眼很難看出焊接接頭的金相組織變化痕跡。
擴(kuò)散焊過程基本可分為三個(gè)階段。
第一階段是被焊表面變形階段。被焊件加熱到一定溫度后施加壓力于焊件,焊件接觸面開始塑性流變。雖然焊接接觸面宏觀上是光滑的,但從微觀角度看,仍是凹凸不平的表面。這些凹凸點(diǎn)在溫度,壓力作用下就相互嵌入,達(dá)到大部分界面相互緊密接觸的程度,這一階段已經(jīng)形成界面晶界,實(shí)現(xiàn)了晶粒之間的連接,但尚未實(shí)現(xiàn)全界面接觸,即尚存在一定空隙。
第二階段是接觸面的金屬原子發(fā)生金相組織結(jié)構(gòu)的重組,晶粒、晶界發(fā)生長大和遷移,界面的空穴已基本消失。
第三階段,界面上發(fā)生體積上的再結(jié)晶和晶粒長大,甚至原界面上的氧化薄膜完全消失,全部被基體所溶解,達(dá)到冶金結(jié)合。
以上三個(gè)階段實(shí)際上是在真空、溫度、壓力、時(shí)間從頭到尾連續(xù)發(fā)展過程,它們之間并不存在一個(gè)截然的界限,致使達(dá)到完全結(jié)合上的程度差別。
鈦的擴(kuò)散焊性能很好,特別適合雙相鈦合金焊接,如Ti6A14V合金。雙相鈦合金熔化焊接頭性能損失較大,強(qiáng)度系數(shù)只為基本金屬的80%左右,塑性也有所降低,原因是接頭熱影響區(qū)晶粒長大了。擴(kuò)散焊對近β型鈦合金如Ti-3Al-13V-11Cr也有應(yīng)用實(shí)例。對α型鈦合金,如工業(yè)純鈦和5A12.5Sn都比較容易實(shí)現(xiàn)很好的接頭性能。
2擴(kuò)散釬焊
擴(kuò)散焊進(jìn)一步發(fā)展的形式是擴(kuò)散釬焊,即在鈦件表面先鍍一層銅或鎳,或夾一層0.03~0.05mm的銅或鎳,在900~950℃時(shí)接頭接觸面發(fā)生低熔點(diǎn)共晶反應(yīng),像釬料一樣填滿接頭間隙,在該溫度下保溫1~4h,使共晶體充分?jǐn)U散并成為固相接頭。該焊接工藝已用于制造飛機(jī)蒙皮帶有筋條的鈦合金、噴氣發(fā)動機(jī)圓筒殼體和空心葉片。
3 潛弧焊
潛弧焊也是熔化焊方法之一,是將焊弧潛埋在焊料下面在高純氬氣保護(hù)下進(jìn)行焊接的一種焊接方法。鈦合金潛弧焊焊接方法及設(shè)備都是從俄羅斯引進(jìn)的。它的優(yōu)點(diǎn)是焊接電流大,焊接能力強(qiáng),一次可以焊透厚度達(dá)100mm的鍛件或厚板。其缺點(diǎn)是焊縫及熱影響區(qū)寬,焊縫鑄態(tài)組織粗大。
鈦的潛弧焊性能很好,焊縫的室溫強(qiáng)度和高溫為基體強(qiáng)度的90%~95%.特別適合航空用厚板和鍛件的近α型鈦合金和(α+β)型鈦合金的焊接,如TA15和TC4合金。TA15合金潛
弧焊可將幾十毫米(65mm)的厚板一次性焊透。TA15合金潛弧焊的24mm、64mm鍛件強(qiáng)度系數(shù)(n)分別為94.8%和94.0%.采用潛弧焊可以焊接厚度達(dá)15~50mm的TC4鈦合金結(jié)構(gòu)件。潛弧焊能夠提高焊接效率和熔透能力,并且不要求加開坡口。表4-13列出了推薦的自動潛弧焊制度,僅供使用者參考。
表4-13 TC4鈦合金自動潛弧焊推薦制度 | ||||
焊接厚度/mm | 焊接電流/A | 電弧電壓/V | 焊接速度/m·h-1 | 接頭間隙/mm |
4 | 210-250 | 12-14 | 15-20 | 0+0.3 |
7 | 320-350 | 13-15 | 12-14 | 0+0.5 |
8-10 | 340-380 | 13-15 | 10-12 | 0+0.5 |
13-15 | 450-500 | 13-15 | 7-8 | 0+0.7 |
23-24 | 800-850 | 15-16 | 13-15 | 0+1 |
4穿透焊
TA15合金在飛機(jī)薄壁構(gòu)件中,用薄板(如厚2mm板材)采用自動氬弧焊的方法,將薄板焊透,并將與薄板成T字形的端面焊接在一起,成為穿透焊。即穿透焊是從T字形的接頭平板背面施焊使T字形接頭一道焊接雙面成形,具有很高的焊接效率和焊接質(zhì)量。還可以與其他鈦合金互焊。厚2mm板材的自動氬弧焊焊接接頭,在其焊接狀態(tài)、焊后450℃下100h熱暴露狀態(tài)的強(qiáng)度、彎曲角和沖擊性能差別不大,接頭對熱處理不敏感。
TA15合金薄板拼焊的LT方向取樣的強(qiáng)度系數(shù)(n)均為100%,L方向取樣的強(qiáng)度系數(shù)(n)均為90.5%;穿透焊的強(qiáng)度系數(shù)(n)為93.1%.薄板的對接拼焊和穿透焊的強(qiáng)度系數(shù)(n)均
>90%,所以薄板的對接拼焊和穿透焊的性能良好。
5焊接安全
鎢極氬弧焊弧光中的紫外線和紅外線容易灼傷皮膚和刺傷眼睛,操作者焊前必須戴好頭罩、手套,穿好工作服、工作鞋,沒有皮膚裸露,焊帽上的濾光片采用中等深淺顏色。焊接過程中電弧作用下會產(chǎn)生一定量的臭氧和一氧化氮,這些氣體對人體健康都有不良的影響,所以要注意適當(dāng)通風(fēng)。
鎢釷電極比鎢鈰電極固然有很大優(yōu)點(diǎn),但鎢釷合金中的針是放射性元素,長期接觸或因打磨電極時(shí)產(chǎn)生的灰塵對人體健康都是有害的。
化學(xué)清理使用的HNO3和HF,對皮膚有很強(qiáng)烈的灼傷性,且不易痊愈,用時(shí)要慎重,并防止濺到人身上,避免燒傷眼睛和皮膚。
焊接工作離不開“電”。不同的焊接方法會接觸到不同電壓的電源,電壓從幾十伏到幾十萬伏,要慎重操作與維護(hù),防止電傷人。電子束焊要防止高壓束流下產(chǎn)生的X射線,觀察孔要安裝鉛玻璃。
凡從事爆炸焊的研究或生產(chǎn)單位,必須先向國家安全部門申請并取得許可和資質(zhì),炸藥、雷管、導(dǎo)火索等物品應(yīng)用、保管、運(yùn)輸、人庫出庫等,必須嚴(yán)格按規(guī)章制度辦事,略有疏忽就會造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失,甚至給一方土地造成災(zāi)難。
本公司產(chǎn)品分類:鈦棒、鈦管、鈦板、鈦陽極、鈦箔鈦帶、鈦法蘭、鈦絲、鈦靶材、鈦設(shè)備、鈦餅鈦環(huán)、鈦標(biāo)準(zhǔn)件、鈦加工件
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