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如何解決激光焊接機在焊接鈦合金材料出現(xiàn)的問題
時間：2021-09-10 14:24 閱讀：3716 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(chǎn)的缺陷，到零件的缺陷、裂紋和尺寸等差異產(chǎn)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(guī)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(guī)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(xiàn)的問題。
激光焊接機在焊接鈦合金材料出現(xiàn)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(qū)中的氫和氧是產(chǎn)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(xiàn)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(xiàn)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(fā)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(qū)域冷卻后產(chǎn)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(qū)，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(xiàn)為熱影響區(qū)產(chǎn)生 延遲裂紋。實際上熱影響區(qū)的含氫量遠高于熔合區(qū)，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(qū)就會析出大量的TiH2,導致熱影響區(qū)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(qū)，使得熱影響區(qū)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(chǎn)生裂紋。
在進行焊接時，有會出現(xiàn)裂紋的現(xiàn)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(chǎn)品，可采用夾具進行加裝，實現(xiàn)高效能生產(chǎn)，在精密程度上產(chǎn)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(guī)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(tǒng)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(jié)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(xiàn)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(qū)中的氫和氧是產(chǎn)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(xiàn)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(xiàn)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(fā)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(qū)域冷卻后產(chǎn)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(qū)，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(xiàn)為熱影響區(qū)產(chǎn)生 延遲裂紋。實際上熱影響區(qū)的含氫量遠高于熔合區(qū)，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(qū)就會析出大量的TiH2,導致熱影響區(qū)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(qū)，使得熱影響區(qū)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(chǎn)生裂紋。
在進行焊接時，有會出現(xiàn)裂紋的現(xiàn)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(chǎn)品，可采用夾具進行加裝，實現(xiàn)高效能生產(chǎn)，在精密程度上產(chǎn)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(guī)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(tǒng)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(jié)約，更具有高性價比的匹配性。
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