钛和钛合金。焊接和钎焊

主题

背景

连接不同等级的钛和连接钛到其他金属

钨极惰性气体焊接(TIG)

污染的来源

氩供应

焊接电流

目视检查

射线照相法

电子束焊接

等离子体焊接

电阻焊

可焊性

钎焊

背景

钛不是一种难焊接的材料,但必须采取严格的预防措施,以防止在这些工艺所需要的高温下污染。这不仅适用于大气中的气体(氧气、氮气和水蒸气),也适用于任何污垢或金属表面的其他层。因此,熔焊技术必须以排除氩气、氦气或真空中焊接造成的大气污染为目标,并仔细清洁待连接区域并做好边缘准备。所有受热的表面,无论是正面还是背面,都必须得到同样的保护。

连接不同牌号的钛和连接钛到ot她的金属

钛可以通过熔化,电阻,闪光,爆炸和摩擦焊接连接。等离子体,TIG,MIG和电子束都适用于材料,但是氧乙炔,碳弧和原子氢等技术导致钛污染,不得使用。

一些不同等级的钛之间的焊接是可能的,自熔焊缝的性能是两种母材的平均性能。亚博网站下载如果将两个纯工业级的焊丝焊接在一起,所选择的焊丝取决于焊接所要求的性能,强度或延展性。一般来说,钛和其他金属之间的熔焊是不可能的,因为形成脆性金属间化合物。然而,如果必须在钛和一种不兼容的材料之间进行连接,也可以采用其他技术。这些焊接包括机械紧固件、粘接、爆炸焊接或摩擦焊接。

虽然等离子体在重要的情况下,但是诸如钨惰性气体(TIG)焊接的钛设备最常用的方法是钨惰性气体(TIG)焊接的方法,特别是在焊接厚板的情况下,并app亚博体育且适用自动化技术的情况下。在航空航天工业中,焊接更复杂的合金等级通常通过使用电子束。

钨极惰性气体焊接(TIG)

污染的来源

在TIG焊接与其他融合过程一样时,清洁度至关重要,相对于靠近焊缝的金属以及焊接车间的金属。必须通过砂砾喷砂和/或酸洗从钛表面除去任何厚的氧化物层。此外,待焊接的材料,填充线亚博网站下载,焊接设备和夹具必须绝对干燥,因为少量水分可能导致严重污染。app亚博体育

氩供应

为了防止在大气氧和热金属之间进行任何接触,必须以正确的速率向所有钛部件供应氩气,以高于约400℃。带有氩的沟槽铜背杆杆可有效地屏蔽底层抗污染。焊缝顶部和底表面的氩气流速率应该足以排除空气,但不如促进湍流。

焊接电流

用于任何特定的制造的焊接电流应通过预焊接测试来确定,目的是以合理的速度获得均匀但不过度渗透。

目视检查

对钛焊缝的目视检查能很好地显示其完整性。与其他金属一样,很容易看出熔合缺陷、切割、焊缝形状差等。然而,使用钛有一个优点,即焊缝的颜色可以很好地指示大气气体的污染程度。任何变色都表明在实际焊接过程中或在随后的金属冷却过程中与氧气发生了某种反应。目的应该总是产生一个明亮的银焊缝。

射线照相法

标准造影可用于检测缺乏根或侧壁融合缺陷,钨夹杂物或孔隙率。可以使用的其他NDT方法包括超声波,染料渗透剂,荧光裂纹检测和声发射。

电子束焊接

电子束焊接的污染很小,因为它是在真空室中进行的。此外,它可以提供一个非常狭窄的焊缝和热影响区,然而,控制边缘清洁度是必要的,以避免孔隙问题,良好的边缘准备也很重要,因为使用的窄梁。

等离子体焊接

通过使用锁孔等离子体焊接可以在一定程度上克服TIG技术焊接厚钛板的限制。在这里,钛的低密度和高表面张力的组合使其成为理想的材料,没有熔池突破的趋势。现在通常通过具有TIG覆盖的等离子体焊接的组合来进行大直径钛管的制造,以提供良好的焊缝形状。

电阻焊

电阻焊比熔焊的操作周期短。表面准备和清洁与其他焊接技术一样重要,但焊接周期通常很短,不需要惰性气体保护。闪光对接焊接适用于较大的截面,如连接轧制或挤压钢筋,以制造环或管道法兰。在最终镦锻过程中,锻压操作通常会排出大部分熔融金属,并形成良好的晶粒结构;然而,由于焊接周期较长,对于较大的截面需要惰性气体保护。压力焊或摩擦焊适用于棒材或管材的焊接。钛的低热导率有助于热量的局部化;即使在压力低至70至100 MPa的情况下,接头变形量为30%或更多,通常也能提供良好的接头。径向摩擦焊接是目前正在开发的连接钛管的长度。在这里,一个楔形的钛环在两根长管子的两端旋转,管子保持静止。

可焊性

可焊性取决于要连接的钛的特定等级或合金。一般来说,所有的商业纯等级都可以焊接,尽管必须小心使用含氧最高的材料。其他α或接近α合金也是完全可焊的,在航空航天工业中广泛使用的接近α蠕变合金的部件。然而,对于α - β合金,焊缝区的性能可能与母材的性能明显不同。例如,Ti-6%Al-4%V (ASTM 5级)的焊缝区硬度和强度与母材没有太大差别,但延展性和弯曲性能较差。为了使TIG焊接产生的5级接头具有最大的韧性和延展性,最好使用商业纯或Ti-3%Al-2.5%V (ASTM 9级)填充丝。然而,如果延展性的一些损失可以容忍,仍然可以使用5级填料,并且最近已经用这种方法生产了一些关键部件。高强度的α - β合金通常不被认为是可焊的,但过去几年在航空工业进行的工作表明,即使这些材料也可以在某些情况下进行熔焊。亚博网站下载

钎焊

钎焊业务受钛的化学和冶金特性的限制,因为填料材料倾向于合金,并攻击基础金属形成脆性金属化合物。亚博网站下载铝或银的合金已被使用,但该技术并不与钛普及。对于割炬钎焊,必须使用含有例如氯化钡 - 氯化钠 - 氟化锂 - 氯化氯混合物的反应性助熔剂。在惰性气体或真空中钎焊可以通过在较高温度下操作更长的时间和使用铜或铜镍的薄膜来产生更好的接头,该铜或Cupro-镍薄膜熔化并扩散到钛中,得到相对延展岩和强钛的富钛.另一方面,通过感应钎焊,在高温下的时间可以非常短,导致污染较少,合金化较少,因此改善的延展性。

资料来源:材料信亚博网站下载息服务-钛的选择和使用,设计指南

欲了解更多信息,请访问材料、矿物和采矿研究所亚博网站下载

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