焊接
用于焊接鈦的方法有:惰性氣體保護膜、等離子弧焊、真空電子束焊、高頻焊、電阻焊、激光焊、摩擦焊和釬焊等。主要使用還是惰性氣體保護焊(氬氣保護),也稱氬弧焊。
氬弧焊
在焊接鈦時,焊接接頭區(qū)的清洗和氬氣保護是絕對必要的。
1)清洗
對于焊接接頭區(qū)、焊接填料,焊前應(yīng)通過機械清理或化學清理方法,徹底去除表面污物、氧化物及富集氣體的金屬層。小件進行整體清洗,大件焊接區(qū)域局部去污清洗。經(jīng)過清理待焊件和填充材料,不應(yīng)裸手操作,應(yīng)佩戴不起毛的手套,避免手上的汗?jié)n等污染,影響焊接品質(zhì)。
2)氬氣保護
對于結(jié)構(gòu)比較復雜的重要焊件,如尺寸不大,可以在通有氬氣的焊箱中進行焊接。保護良好與否,最終應(yīng)該以焊縫性能來評價??勺龊唵蔚蔫b別,即根據(jù)焊接面和熱影響區(qū)的顏色變化,在某種程度上能直觀地進行判斷。鈦的氧化物的色調(diào)是:TiO2白至灰色。
若在空氣中焊接時,焊接熔池由焊嘴噴出氬氣進行保護。除保護焊接熔池外,對已凝固的,溫度在300℃以上的焊縫區(qū)的正反面進行氬氣保護。因此,必須精心地設(shè)計夾具和拖罩,保護效果以焊縫及熱影響區(qū)為銀白色最佳。
氬弧焊機有全自動焊接機,也可手動和半自動操作,在直流電源中加入脈沖以穩(wěn)定電弧,并進行低輸入熱焊接,起弧時不可接觸起弧,而用高頻發(fā)生裝置以非接觸起弧。為防止接觸起弧引起鎢電極和熔池接觸形成鎢夾雜,還應(yīng)采用小直徑鎢釷電極。
真空電子束焊(EB)
電子束其本身就是把高真空作為必要條件的,所以焊接氣氛為高真空,不受空氣中氧和氮的污染。由于高真空、自動化程度高的工作室,造成設(shè)備價格高。所以電子束焊的成分高,常常用于焊接品質(zhì)要求極高的航空零件。
電子束焊接具有電子束狹窄,熔透深和熱影響區(qū)小的特點。使焊接金屬急速冷卻,焊接結(jié)構(gòu)件變形小,EB焊接接頭品質(zhì)高??珊赴宀暮穸确秶鸀?.03mm薄片到100mm的厚板,焊接鈦厚度一次可達100mm的板材,可以不采用填充金屬,不需要開坡口一次就能對焊完成。省去了TIG需開坡口經(jīng)多道次焊接才能完成的工序。
等離子焊
等離子弧要通過一個特殊結(jié)構(gòu)噴嘴,使電弧受到壓縮。被壓縮電弧能量比自由電弧集中,弧柱內(nèi)的氣體高度電離。當壓縮效應(yīng)的作用與電弧內(nèi)部的熱擴散達到平衡后,便形成穩(wěn)定的等離子弧。由于等離子弧焊比氬弧焊(TIG)有溫度高、能量集中的特點,焊接鈦材厚度一次可達10mm。等離子焊的焊接速度較快,焊縫深度比大,熱影響區(qū)小,所引起的焊接變形和應(yīng)力也相應(yīng)比較?。ū萒IG)。按鈦板厚度選擇合適的噴嘴結(jié)構(gòu),根據(jù)具體條件選取焊接規(guī)范(焊接電流、速度、保護氣流和離子氣流等)。
接觸焊
接觸焊是利用電流通過焊接件間的接觸面,產(chǎn)生的電阻熱使接觸面熔化并加以一定壓力,使形成焊接接頭的一種方法。接觸焊包括點焊、縫焊和對焊。鈦材由于具有較大的熱容量,而且融化金屬完全被母材包圍,加上時間短,冷卻快,不需要保護。點焊、縫焊,多用于1~2.5mm鈦板搭接接頭。鈦電阻點焊設(shè)備與不銹鋼的大致相同,不過焊前對表面清理比不銹鋼嚴格,電極壓力比不銹鋼稍小。電極要求具有耐磨且硬度高的材料,一般采用鎘青銅或銅鉻合金。為防止焊縫凹陷,通常采用球面電極。
釬焊
釬焊用于異種金屬和不同材質(zhì)金屬的焊接,對鈦合金釬焊方法主要在真空或氬氣氣氛中進行,釬焊料推薦使用加鋰的銀焊料,還有Ag-A1系、Ag-Zn-Cd系、Ni系、Ti系等。熔劑使用氯化物和氟化物。
擴散焊
擴散焊是一種壓焊方法。在真空或惰性氣體保護下,對兩個平整、光潔表面施加一定壓力,并在一定的溫度下,使接觸面之間的原子相互擴散,從而形成牢固的接頭。