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  • 鈦板焊接技術(shù)及防止產(chǎn)生氣孔的工藝措施




    1、氣體污染問(wèn)題

      (1)做好焊前準(zhǔn)備。嚴(yán)格清洗焊縫表面,杜絕氫、氧、氮的侵入。
      (2)選用精確的氬氣流量計(jì)以控制氣流量。氣體流量的選擇以達(dá)到良好的保護(hù)效果為準(zhǔn),氬氣流量大小對(duì)保護(hù)有著相當(dāng)?shù)挠绊懀^(guò)大的流量不容易形成穩(wěn)定的氣流層,反而在保護(hù)區(qū)內(nèi)形成紊流,使有害氣體浸入熔池,使焊縫表面容易出現(xiàn)微裂紋。過(guò)小的氣流使保護(hù)不到位,達(dá)不到保護(hù)效果,拖罩中的氬氣流量不足時(shí),焊縫呈現(xiàn)出不同的氧化色澤。
      (3)加強(qiáng)焊縫保護(hù)。焊接時(shí),不得將焊絲端部移出氬氣保護(hù)區(qū);斷弧及焊縫收尾時(shí),要繼續(xù)通氬氣保護(hù),直到焊縫及熱影響區(qū)金屬冷卻到100℃以下時(shí)方可移開焊槍。
      2、焊接接頭裂紋問(wèn)題
      焊接時(shí),焊接接頭產(chǎn)生熱裂紋的可能性很小,這是因?yàn)殁伡?/span>鈦合金中S、P、C等雜質(zhì)含量很少,由S、P形成的低熔點(diǎn)共晶不易在晶界出現(xiàn),加之有效結(jié)晶溫度區(qū)間窄小,鈦及鈦合金凝固時(shí)收縮量小,焊縫金屬不會(huì)產(chǎn)生熱裂紋。
      鈦焊接時(shí),熱影響區(qū)可出現(xiàn)冷裂紋,其特征是裂紋產(chǎn)生在焊后數(shù)小時(shí)甚至更長(zhǎng)時(shí)間。經(jīng)研究表明這種裂紋主要是碳、氫的影響及過(guò)快的冷卻速度所致。防止這種延遲裂紋產(chǎn)生的辦法,主要是減少焊接接頭氫、碳的來(lái)源,焊前對(duì)焊縫區(qū)域進(jìn)行保護(hù)清理,防止有害雜質(zhì)玷污。
      其次,應(yīng)嚴(yán)格控制層間溫度。在保證熔合良好的前提下,盡可能采用低熱輸入量施焊,即降低熔合比。
      采用小直徑焊絲、低焊接電流、窄焊道技術(shù)、快速焊。冷卻速度控制在100℃/s左右最好。
      3、焊縫中的氣孔問(wèn)題
      氣孔是鈦板焊接是比較容易產(chǎn)生的缺陷,主要原因是由于氫影響的結(jié)果。板材、焊材表面不干凈,操作者手套上的水分、油脂,角磨機(jī)磨下的沙粒、飛塵等都是氫的來(lái)源。焊縫金屬形成氣孔主要影響到接頭的疲勞強(qiáng)度。
      防止產(chǎn)生氣孔的工藝措施主要有:
      (1)保護(hù)氖氣要純,純度應(yīng)不低于99.99%,導(dǎo)氣管應(yīng)用增強(qiáng)塑料管,不能用橡膠管。
      (2)徹底清除焊件表面、焊絲表面上的氧化皮油污等有機(jī)物。
      (3)對(duì)熔池施以良好的氣體保護(hù),控制好氬氣的流量及流速,防止產(chǎn)生紊流現(xiàn)象,影響保護(hù)效果。
      (4) 正確選擇焊接工藝參數(shù),增加熔池焊縫金屬停留時(shí)間,使氣泡逸出,可有效地減少氣孔。
      (5)焊接時(shí)采用小的熱輸入,最好采用脈沖氬弧焊,既可改善接頭塑性,減小過(guò)熱和粗晶、減小變形,又可增加了熔深,減小了氣孔的產(chǎn)生。
      4、焊前準(zhǔn)備
      在鈦材的焊接現(xiàn)場(chǎng)最好單獨(dú)劃分出一塊區(qū)域,非專業(yè)人員不得入內(nèi),以保護(hù)該區(qū)域的潔凈,所有施焊人員應(yīng)穿干凈工作服,戴針織手套或薄羊皮手套,不能戴棉線手套,進(jìn)入罐內(nèi)施焊,鞋要套上鞋套。
      坡口及其兩側(cè)各50mm以內(nèi)的內(nèi)外表面及焊絲表面應(yīng)清除油污,并用細(xì)銼奧氏體不銹鋼絲刷、銑刀等機(jī)械方法清除氧化膜、毛刺和表面缺陷,清理工具應(yīng)專用,并保持清潔;經(jīng)機(jī)械清理后的表面,焊接前應(yīng)使用不含硫的丙酮或乙醇進(jìn)行脫脂處理,嚴(yán)禁使用三氯乙烯、四氯化碳等氯化物溶劑,不得將棉質(zhì)纖維附于坡口表面。根據(jù)技術(shù)要求,焊前對(duì)施焊環(huán)境作了“菲繞琳”試驗(yàn),在焊縫周圍做了“鐵離子”污染試驗(yàn),經(jīng)試驗(yàn)合格后才進(jìn)行施焊。
      清洗質(zhì)量的好壞會(huì)直接影響到焊接裂紋的產(chǎn)生,清洗質(zhì)量不好時(shí),會(huì)在母材及焊絲表面上生成一層灰白色的吸氣層,導(dǎo)致焊接裂紋和氣孔的產(chǎn)生,因此清洗時(shí)要注意以下幾點(diǎn):
     ?、傧炔捎盟嵯础K嵯匆簽?%~4%HF+30%~40%HN03+H20(余量)。最后用清水沖洗干凈并吹干,臨焊前用丙酮或酒精擦洗。
     ?、诤附z在酸洗后一般需要進(jìn)行脫氫處理,焊前再用丙酮脫脂。
     ?、蹏?yán)禁使用氧化物脫脂。
     ?、芮逑磿r(shí)不得戴橡皮手套,以免橡皮和脫脂溶劑發(fā)生反應(yīng)使焊縫產(chǎn)生氣孔。
     ?、萸逑春蟮暮缚?/span>
      必須馬上焊完,不宜久放(一般不得超過(guò)4h),否則需要按前面步驟重新清洗。
      鈦材焊接時(shí)用的保護(hù)罩是十分重要的。一個(gè)技能嫻熟的焊工,沒(méi)有一個(gè)好的保護(hù)罩,即使焊縫焊得再漂亮,焊后全部氧化變色,這道焊縫仍舊是不合格的,而且要報(bào)廢。
      5、鈦手工鎢極氬弧焊操作要領(lǐng)
      1)手工氬弧焊時(shí),焊絲與焊件間應(yīng)盡量保持最小的夾角(10~15°)。焊絲沿著熔池前端平穩(wěn)、均勻的送入熔池,不得將焊絲端部移出氬氣保護(hù)區(qū)。
      2)焊接時(shí),焊槍基本不作橫向擺動(dòng),當(dāng)需要擺動(dòng)時(shí),頻率要低,擺動(dòng)幅度也不宜太大,以防止影響氬氣的保護(hù)。
      3)斷弧及焊縫收尾時(shí),要繼續(xù)通氬氣保護(hù),直到焊縫及熱影響區(qū)金屬冷卻到100℃以下時(shí)方可移開焊槍。
      4)清洗質(zhì)量的好壞會(huì)直接影響到焊接裂紋的產(chǎn)生,清洗質(zhì)量不好時(shí),會(huì)在母材及焊絲表面上生成一層灰白色的吸氣層,導(dǎo)致焊接裂紋和氣孔的產(chǎn)生。
      6、工藝參數(shù)的選擇依據(jù)
      1)焊接電流如采用大電流,焊接時(shí)非常的順暢,但焊縫的晶粒粗大,性能差,焊縫周圍易產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力。所以應(yīng)控制焊接電流上限,在確定蓋板角焊縫的電流時(shí)第1遍自熔,第2遍加絲,焊接電流為130-140A。
      2)電弧電壓選擇電弧電壓實(shí)際上就是選擇電弧的長(zhǎng)短,常用的氬弧焊機(jī)沒(méi)有電壓選擇鈕,應(yīng)盡量使電弧短一些,以控制電弧電壓在14-16V之間。
      3)焊接速度鈦材在焊接時(shí)的導(dǎo)熱性很差,電流和速度要匹配好,否則熔合不好。經(jīng)試驗(yàn),焊接電流在130-140A時(shí),焊接速度為160-170mm/min較合適。
      4)氬氣流量的確定
      鈦在焊接時(shí)熔池后面的焊縫區(qū)100mm內(nèi)(包括焊縫和熱影響區(qū)正反面)全部要在氬氣保護(hù)氛圍內(nèi)進(jìn)行冷卻,否則焊縫就要氧化變色,使性能下降。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)調(diào)整,最終確定的氬氣流量為:噴嘴10-11L/min、托罩12-13L/min、背面3-5L/min。
      5) 鈦板氬弧焊選用具有下降外特性、高頻引弧的直流氬弧焊電源,極端部應(yīng)修磨成圓錐形,采用水平轉(zhuǎn)動(dòng)平焊。焊炬應(yīng)提前送氣,熄弧時(shí)應(yīng)采用電流衰減裝置和氣體延時(shí)保護(hù)裝置,延遲遞氣時(shí)間不少于15秒,避免焊縫遭受到氧化、污染。
      7、裝配
      為了減少焊接變形,焊前需進(jìn)行定位焊,定位焊縫應(yīng)采用與正式焊接相同的焊接材料及焊接工藝,即所用的焊絲、焊接工藝參數(shù)及氣體保護(hù)條件應(yīng)與焊接接頭焊接時(shí)相同。焊前清除焊絲表面和焊接坡口及其兩側(cè)各20mm范圍內(nèi)的氧化層、油污、水分、銹蝕等,且應(yīng)由合格焊工施焊,定位焊焊在基層焊縫上,焊縫長(zhǎng)度宜為10一15mm,間距為100-150mm,高度不應(yīng)超過(guò)壁厚的1/3。間隙0-1mm,鈍邊0-1.0mm。
      焊縫不得有裂紋、氣孔、夾渣及氧化變色等缺陷,當(dāng)發(fā)現(xiàn)缺陷時(shí)應(yīng)及時(shí)消除。

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