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如何解決激光焊接機在焊接鈦合金材料出現的問題
時間：2021-09-10 14:24 閱讀：3999 次
鈦合金材質往往運用在零件、機械中，因此修補和激光焊接機焊接的位置也比較多，從工藝技術和設備生產的缺陷，到零件的缺陷、裂紋和尺寸等差異產生的問題，嚴重影響了型號研制進度。但是基于激光焊接技術的修復技術應運而生，相對常規的修復技術，具有修復體性能高，設備可達性好，受零件尺寸限制小、修復周期短、綜合成本低等特點，適用于鈦合金等昂貴零件的修復，可極盡地挽救常規技術不可修復的零件。下面介紹如何解決激光焊接機在焊接鈦合金材料出現的問題。
激光焊接機在焊接鈦合金材料出現的問題：
一、焊縫氣孔。焊縫中的氣孔是焊接鈦合金最普遍的缺陷，存在于被焊金屬電弧區中的氫和氧是產生氣孔的主要原因。TC4鈦合金電子束焊接，其焊縫中氣孔缺陷很少。為此，著重就激光焊接焊縫中形成氣孔的工藝因素進行研究。由試驗結果可以看出，激光焊接時焊縫中的氣孔與焊縫線能量有較密切關系，若焊接線能量適中，焊縫內只有極少量氣孔、甚至無氣孔，線能量過大或過小均會導致焊縫中出現嚴重的氣孔缺陷。此外，焊縫中是否有氣孔缺陷還與焊件壁厚有一定關系，比較試樣試驗結果可看出，隨著焊接壁厚的增加，焊縫中出現氣孔的概率增加。
二、焊接裂紋，
鈦合金激光焊接時極易吸收周圍空氣中的氮氣、氧氣、氫氣，并與之發生反應形成間隙固溶體，這就阻礙了晶界間位錯的移動，明顯 提高了焊縫的硬度，但其塑性會變差，導致整個焊接接頭脆化。
氫氣是引起焊縫及周圍高溫區域冷卻后產生焊接裂紋的主要原因。
氫氣在鈦合金中的作用是擴大β相相區，使β相的轉變溫度降低，并強化β相。但氫氣對焊縫綜合性能的影響具體表現為熱影響區產生 延遲裂紋。實際上熱影響區的含氫量遠高于熔合區，這是因為氫氣隨著熔池內熔融金屬的對流運動而被帶入激冷層附近，這樣冷卻后 熱影響區就會析出大量的TiH2,導致熱影響區的脆性增加。
另外，鈦合金熱導率較低，焊接熔池又不斷地把熱量以熱傳導的方式傳給熱影響區，使得熱影響區始終保持較高溫度，這樣析出的氫 化物體積迅速膨脹，從而引起較大的局部應力，當局部應力超過材料的屈服極限時就會產生裂紋。
在進行焊接時，有會出現裂紋的現象，解決措施有：
1.工件的冷卻速度過快，應調整夾具上的冷卻水的溫度，提高水溫。
2.工件間的配合間隙過大或有毛刺，應該提高工件的加工精度。
3.工件沒清洗干凈，遇到這種情況需要重新清洗工件。
4.保護氣的流量過大，可減小保護氣的流量來解決。
采用激光焊接機對待鈦合金的焊接從大件到工藝產品，可采用夾具進行加裝，實現高效能生產，在精密程度上產品無論復雜結構的程度都不受激光焊接機的操作限制，對于各種規格形狀皆可高效快捷的運用，在品質上也存在其他設備所無法相比的高性能快速融合，超過了傳統設備的運用水平，如此快捷高效的應用從修補到焊接的周期遠遠可以縮短，因此在成本上也大有節約，更具有高性價比的匹配性。
激光焊接機在焊接鈦合金材料出現的問題：
一、焊縫氣孔。焊縫中的氣孔是焊接鈦合金最普遍的缺陷，存在于被焊金屬電弧區中的氫和氧是產生氣孔的主要原因。TC4鈦合金電子束焊接，其焊縫中氣孔缺陷很少。為此，著重就激光焊接焊縫中形成氣孔的工藝因素進行研究。由試驗結果可以看出，激光焊接時焊縫中的氣孔與焊縫線能量有較密切關系，若焊接線能量適中，焊縫內只有極少量氣孔、甚至無氣孔，線能量過大或過小均會導致焊縫中出現嚴重的氣孔缺陷。此外，焊縫中是否有氣孔缺陷還與焊件壁厚有一定關系，比較試樣試驗結果可看出，隨著焊接壁厚的增加，焊縫中出現氣孔的概率增加。
二、焊接裂紋，
鈦合金激光焊接時極易吸收周圍空氣中的氮氣、氧氣、氫氣，并與之發生反應形成間隙固溶體，這就阻礙了晶界間位錯的移動，明顯 提高了焊縫的硬度，但其塑性會變差，導致整個焊接接頭脆化。
氫氣是引起焊縫及周圍高溫區域冷卻后產生焊接裂紋的主要原因。
氫氣在鈦合金中的作用是擴大β相相區，使β相的轉變溫度降低，并強化β相。但氫氣對焊縫綜合性能的影響具體表現為熱影響區產生 延遲裂紋。實際上熱影響區的含氫量遠高于熔合區，這是因為氫氣隨著熔池內熔融金屬的對流運動而被帶入激冷層附近，這樣冷卻后 熱影響區就會析出大量的TiH2,導致熱影響區的脆性增加。
另外，鈦合金熱導率較低，焊接熔池又不斷地把熱量以熱傳導的方式傳給熱影響區，使得熱影響區始終保持較高溫度，這樣析出的氫 化物體積迅速膨脹，從而引起較大的局部應力，當局部應力超過材料的屈服極限時就會產生裂紋。
在進行焊接時，有會出現裂紋的現象，解決措施有：
1.工件的冷卻速度過快，應調整夾具上的冷卻水的溫度，提高水溫。
2.工件間的配合間隙過大或有毛刺，應該提高工件的加工精度。
3.工件沒清洗干凈，遇到這種情況需要重新清洗工件。
4.保護氣的流量過大，可減小保護氣的流量來解決。
采用激光焊接機對待鈦合金的焊接從大件到工藝產品，可采用夾具進行加裝，實現高效能生產，在精密程度上產品無論復雜結構的程度都不受激光焊接機的操作限制，對于各種規格形狀皆可高效快捷的運用，在品質上也存在其他設備所無法相比的高性能快速融合，超過了傳統設備的運用水平，如此快捷高效的應用從修補到焊接的周期遠遠可以縮短，因此在成本上也大有節約，更具有高性價比的匹配性。
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