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钛板焊接技术及防止产生气孔的工艺措施

发布日期:2020-06-11  浏览次数:89
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  1、气体污染问题
  (1)做好焊前准备。严格清洗焊缝表面,杜绝氢、氧、氮的侵入。
  (2)选用精确的氩气流量计以控制气流量。气体流量的选择以达到良好的保护效果为准,氩气流量大小对保护有着相当的影响,过大的流量不容易形成稳定的气流层,反而在保护区内形成紊流,使有害气体浸入熔池,使焊缝表面容易出现微裂纹。过小的气流使保护不到位,达不到保护效果,拖罩中的氩气流量不足时,焊缝呈现出不同的氧化色泽。
  (3)加强焊缝保护。焊接时,不得将焊丝端部移出氩气保护区;断弧及焊缝收尾时,要继续通氩气保护,直到焊缝及热影响区金属冷却到100℃以下时方可移开焊枪。
  2、焊接接头裂纹问题
  焊接时,焊接接头产生热裂纹的可能性很小,这是因为钛及钛合金中S、P、C等杂质含量很少,由S、P形成的低熔点共晶不易在晶界出现,加之有效结晶温度区间窄小,钛及钛合金凝固时收缩量小,焊缝金属不会产生热裂纹。
  钛焊接时,热影响区可出现冷裂纹,其特征是裂纹产生在焊后数小时甚至更长时间。经研究表明这种裂纹主要是碳、氢的影响及过快的冷却速度所致。防止这种延迟裂纹产生的办法,主要是减少焊接接头氢、碳的来源,焊前对焊缝区域进行保护清理,防止有害杂质玷污。
  其次,应严格控制层间温度。在保证熔合良好的前提下,尽可能采用低热输入量施焊,即降低熔合比。
  采用小直径焊丝、低焊接电流、窄焊道技术、快速焊。冷却速度控制在100℃/s左右最好。
  3、焊缝中的气孔问题
  气孔是钛板焊接是比较容易产生的缺陷,主要原因是由于氢影响的结果。板材、焊材表面不干净,操作者手套上的水分、油脂,角磨机磨下的沙粒、飞尘等都是氢的来源。焊缝金属形成气孔主要影响到接头的疲劳强度。
  防止产生气孔的工艺措施主要有:
  (1)保护氖气要纯,纯度应不低于99.99%,导气管应用增强塑料管,不能用橡胶管。
  (2)彻底清除焊件表面、焊丝表面上的氧化皮油污等有机物。
  (3)对熔池施以良好的气体保护,控制好氩气的流量及流速,防止产生紊流现象,影响保护效果。
  (4) 正确选择焊接工艺参数,增加熔池焊缝金属停留时间,使气泡逸出,可有效地减少气孔。
  (5)焊接时采用小的热输入,最好采用脉冲氩弧焊,既可改善接头塑性,减小过热和粗晶、减小变形,又可增加了熔深,减小了气孔的产生。
  4、焊前准备
  在钛材的焊接现场最好单独划分出一块区域,非专业人员不得入内,以保护该区域的洁净,所有施焊人员应穿干净工作服,戴针织手套或薄羊皮手套,不能戴棉线手套,进入罐内施焊,鞋要套上鞋套。
  坡口及其两侧各50mm以内的内外表面及焊丝表面应清除油污,并用细锉奥氏体不锈钢丝刷、铣刀等机械方法清除氧化膜、毛刺和表面缺陷,清理工具应专用,并保持清洁;经机械清理后的表面,焊接前应使用不含硫的丙酮或乙醇进行脱脂处理,严禁使用三氯乙烯、四氯化碳等氯化物溶剂,不得将棉质纤维附于坡口表面。根据技术要求,焊前对施焊环境作了“菲绕琳”试验,在焊缝周围做了“铁离子”污染试验,经试验合格后才进行施焊。
  清洗质量的好坏会直接影响到焊接裂纹的产生,清洗质量不好时,会在母材及焊丝表面上生成一层灰白色的吸气层,导致焊接裂纹和气孔的产生,因此清洗时要注意以下几点:
  ①先采用酸洗。酸洗液为2%~4%HF+30%~40%HN03+H20(余量)。最后用清水冲洗干净并吹干,临焊前用丙酮或酒精擦洗。
  ②焊丝在酸洗后一般需要进行脱氢处理,焊前再用丙酮脱脂。
  ③严禁使用氧化物脱脂。
  ④清洗时不得戴橡皮手套,以免橡皮和脱脂溶剂发生反应使焊缝产生气孔。
  ⑤清洗后的焊口
  必须马上焊完,不宜久放(一般不得超过4h),否则需要按前面步骤重新清洗。
  钛材焊接时用的保护罩是十分重要的。一个技能娴熟的焊工,没有一个好的保护罩,即使焊缝焊得再漂亮,焊后全部氧化变色,这道焊缝仍旧是不合格的,而且要报废。
  5、钛手工钨极氩弧焊操作要领
  1)手工氩弧焊时,焊丝与焊件间应尽量保持最小的夹角(10~15°)。焊丝沿着熔池前端平稳、均匀的送入熔池,不得将焊丝端部移出氩气保护区。
  2)焊接时,焊枪基本不作横向摆动,当需要摆动时,频率要低,摆动幅度也不宜太大,以防止影响氩气的保护。
  3)断弧及焊缝收尾时,要继续通氩气保护,直到焊缝及热影响区金属冷却到100℃以下时方可移开焊枪。
  4)清洗质量的好坏会直接影响到焊接裂纹的产生,清洗质量不好时,会在母材及焊丝表面上生成一层灰白色的吸气层,导致焊接裂纹和气孔的产生。
  6、工艺参数的选择依据
  1)焊接电流如采用大电流,焊接时非常的顺畅,但焊缝的晶粒粗大,性能差,焊缝周围易产生较大的残余应力。所以应控制焊接电流上限,在确定盖板角焊缝的电流时第1遍自熔,第2遍加丝,焊接电流为130-140A。
  2)电弧电压选择电弧电压实际上就是选择电弧的长短,常用的氩弧焊机没有电压选择钮,应尽量使电弧短一些,以控制电弧电压在14-16V之间。
  3)焊接速度钛材在焊接时的导热性很差,电流和速度要匹配好,否则熔合不好。经试验,焊接电流在130-140A时,焊接速度为160-170mm/min较合适。
  4)氩气流量的确定
  钛在焊接时熔池后面的焊缝区100mm内(包括焊缝和热影响区正反面)全部要在氩气保护氛围内进行冷却,否则焊缝就要氧化变色,使性能下降。经现场试验调整,最终确定的氩气流量为:喷嘴10-11L/min、托罩12-13L/min、背面3-5L/min。
  5) 钛板氩弧焊选用具有下降外特性、高频引弧的直流氩弧焊电源,极端部应修磨成圆锥形,采用水平转动平焊。焊炬应提前送气,熄弧时应采用电流衰减装置和气体延时保护装置,延迟递气时间不少于15秒,避免焊缝遭受到氧化、污染。
  7、装配
  为了减少焊接变形,焊前需进行定位焊,定位焊缝应采用与正式焊接相同的焊接材料及焊接工艺,即所用的焊丝、焊接工艺参数及气体保护条件应与焊接接头焊接时相同。焊前清除焊丝表面和焊接坡口及其两侧各20mm范围内的氧化层、油污、水分、锈蚀等,且应由合格焊工施焊,定位焊焊在基层焊缝上,焊缝长度宜为10一15mm,间距为100-150mm,高度不应超过壁厚的1/3。间隙0-1mm,钝边0-1.0mm。
  焊缝不得有裂纹、气孔、夹渣及氧化变色等缺陷,当发现缺陷时应及时消除。
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