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如何解決激光焊接機(jī)在焊接鈦合金材料出現(xiàn)的問題
時(shí)間：2021-09-10 14:24 閱讀：4031 次
鈦合金材質(zhì)往往運(yùn)用在零件、機(jī)械中，因此修補(bǔ)和激光焊接機(jī)焊接的位置也比較多，從工藝技術(shù)和設(shè)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(yán)重影響了型號(hào)研制進(jìn)度。但是基于激光焊接技術(shù)的修復(fù)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，相對(duì)常規(guī)的修復(fù)技術(shù)，具有修復(fù)體性能高，設(shè)備可達(dá)性好，受零件尺寸限制小、修復(fù)周期短、綜合成本低等特點(diǎn)，適用于鈦合金等昂貴零件的修復(fù)，可極盡地挽救常規(guī)技術(shù)不可修復(fù)的零件。下面介紹如何解決激光焊接機(jī)在焊接鈦合金材料出現(xiàn)的問題。
激光焊接機(jī)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(jìn)行研究。由試驗(yàn)結(jié)果可以看出，激光焊接時(shí)焊縫中的氣孔與焊縫線能量有較密切關(guān)系，若焊接線能量適中，焊縫內(nèi)只有極少量氣孔、甚至無氣孔，線能量過大或過小均會(huì)導(dǎo)致焊縫中出現(xiàn)嚴(yán)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(guān)系，比較試樣試驗(yàn)結(jié)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(shí)極易吸收周圍空氣中的氮?dú)狻⒀鯕狻錃猓⑴c之發(fā)生反應(yīng)形成間隙固溶體，這就阻礙了晶界間位錯(cuò)的移動(dòng)，明顯 提高了焊縫的硬度，但其塑性會(huì)變差，導(dǎo)致整個(gè)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(kuò)大β相相區(qū)，使β相的轉(zhuǎn)變溫度降低，并強(qiáng)化β相。但氫氣對(duì)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(shí)際上熱影響區(qū)的含氫量遠(yuǎn)高于熔合區(qū)，這是因?yàn)闅錃怆S著熔池內(nèi)熔融金屬的對(duì)流運(yùn)動(dòng)而被帶入激冷層附近，這樣冷卻后 熱影響區(qū)就會(huì)析出大量的TiH2,導(dǎo)致熱影響區(qū)的脆性增加。
另外，鈦合金熱導(dǎo)率較低，焊接熔池又不斷地把熱量以熱傳導(dǎo)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(yīng)力，當(dāng)局部應(yīng)力超過材料的屈服極限時(shí)就會(huì)產(chǎn)生裂紋。
在進(jìn)行焊接時(shí)，有會(huì)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(yīng)調(diào)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(yīng)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(hù)氣的流量過大，可減小保護(hù)氣的流量來解決。
采用激光焊接機(jī)對(duì)待鈦合金的焊接從大件到工藝產(chǎn)品，可采用夾具進(jìn)行加裝，實(shí)現(xiàn)高效能生產(chǎn)，在精密程度上產(chǎn)品無論復(fù)雜結(jié)構(gòu)的程度都不受激光焊接機(jī)的操作限制，對(duì)于各種規(guī)格形狀皆可高效快捷的運(yùn)用，在品質(zhì)上也存在其他設(shè)備所無法相比的高性能快速融合，超過了傳統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)用水平，如此快捷高效的應(yīng)用從修補(bǔ)到焊接的周期遠(yuǎn)遠(yuǎn)可以縮短，因此在成本上也大有節(jié)約，更具有高性價(jià)比的匹配性。
激光焊接機(jī)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(jìn)行研究。由試驗(yàn)結(jié)果可以看出，激光焊接時(shí)焊縫中的氣孔與焊縫線能量有較密切關(guān)系，若焊接線能量適中，焊縫內(nèi)只有極少量氣孔、甚至無氣孔，線能量過大或過小均會(huì)導(dǎo)致焊縫中出現(xiàn)嚴(yán)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(guān)系，比較試樣試驗(yàn)結(jié)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(shí)極易吸收周圍空氣中的氮?dú)狻⒀鯕狻錃猓⑴c之發(fā)生反應(yīng)形成間隙固溶體，這就阻礙了晶界間位錯(cuò)的移動(dòng)，明顯 提高了焊縫的硬度，但其塑性會(huì)變差，導(dǎo)致整個(gè)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(kuò)大β相相區(qū)，使β相的轉(zhuǎn)變溫度降低，并強(qiáng)化β相。但氫氣對(duì)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(shí)際上熱影響區(qū)的含氫量遠(yuǎn)高于熔合區(qū)，這是因?yàn)闅錃怆S著熔池內(nèi)熔融金屬的對(duì)流運(yùn)動(dòng)而被帶入激冷層附近，這樣冷卻后 熱影響區(qū)就會(huì)析出大量的TiH2,導(dǎo)致熱影響區(qū)的脆性增加。
另外，鈦合金熱導(dǎo)率較低，焊接熔池又不斷地把熱量以熱傳導(dǎo)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(yīng)力，當(dāng)局部應(yīng)力超過材料的屈服極限時(shí)就會(huì)產(chǎn)生裂紋。
在進(jìn)行焊接時(shí)，有會(huì)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(yīng)調(diào)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(yīng)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(hù)氣的流量過大，可減小保護(hù)氣的流量來解決。
采用激光焊接機(jī)對(duì)待鈦合金的焊接從大件到工藝產(chǎn)品，可采用夾具進(jìn)行加裝，實(shí)現(xiàn)高效能生產(chǎn)，在精密程度上產(chǎn)品無論復(fù)雜結(jié)構(gòu)的程度都不受激光焊接機(jī)的操作限制，對(duì)于各種規(guī)格形狀皆可高效快捷的運(yùn)用，在品質(zhì)上也存在其他設(shè)備所無法相比的高性能快速融合，超過了傳統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)用水平，如此快捷高效的應(yīng)用從修補(bǔ)到焊接的周期遠(yuǎn)遠(yuǎn)可以縮短，因此在成本上也大有節(jié)約，更具有高性價(jià)比的匹配性。
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