第七章_有色金屬的焊接

1、1金屬焊接金屬焊接2緒 論第一章 金屬材料焊接性及其試驗(yàn)評(píng)定第二章 碳鋼的焊接第三章 合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接第四章 不銹鋼的焊接第五章 耐熱鋼的焊接第六章 鑄鐵的焊接第七章 有色金屬的焊接第八章 異種金屬材料的焊接3n鋁、鎂、銅、鈦、錫、鉛等金屬及其合金統(tǒng)稱鋁、鎂、銅、鈦、錫、鉛等金屬及其合金統(tǒng)稱為非鐵金屬材料，也稱為有色金屬材料。為非鐵金屬材料，也稱為有色金屬材料。n許多非鐵金屬材料具有鐵金屬材料不可替代的許多非鐵金屬材料具有鐵金屬材料不可替代的特殊性能。例如，鋁、鎂及其合金與鐵金屬材特殊性能。例如，鋁、鎂及其合金與鐵金屬材料相比，具有料相比，具有密度小、比強(qiáng)度高密度小、比強(qiáng)度高的特點(diǎn)，因此的特點(diǎn)

2、，因此在航空航天、電工、化工、國(guó)防等工業(yè)部門得在航空航天、電工、化工、國(guó)防等工業(yè)部門得到廣泛應(yīng)用。到廣泛應(yīng)用。4第七章有色金屬的焊接第七章有色金屬的焊接一 鋁及鋁合金的焊接 二 銅及銅合金的焊接三 鈦及鈦合金的焊接5 一一 鋁及鋁合金的焊接鋁及鋁合金的焊接 1 1 鋁及鋁合金的類型及性能特點(diǎn)鋁及鋁合金的類型及性能特點(diǎn)n鋁具有密度小、耐蝕性好、導(dǎo)電性及導(dǎo)熱性高鋁具有密度小、耐蝕性好、導(dǎo)電性及導(dǎo)熱性高等良好性能。等良好性能。n鋁的資源豐富鋁的資源豐富n在鋁中加入各種合金元素而成的鋁合金，強(qiáng)度在鋁中加入各種合金元素而成的鋁合金，強(qiáng)度顯著提高，使用非常廣泛。顯著提高，使用非常廣泛。6n工業(yè)純鋁：工業(yè)純

3、鋁：q鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為99.0%99.0%99.7%99.7%，還含有少量的，還含有少量的FeFe和和Si Si及其它雜質(zhì)。工業(yè)純鋁的強(qiáng)度較低，不能用來(lái)及其它雜質(zhì)。工業(yè)純鋁的強(qiáng)度較低，不能用來(lái)制造承受載荷很大的結(jié)構(gòu)，所以使用受到限制。制造承受載荷很大的結(jié)構(gòu)，所以使用受到限制。n鋁合金：鋁合金：q在純鋁中加入少量合金元素，能大大改善鋁的各項(xiàng)在純鋁中加入少量合金元素，能大大改善鋁的各項(xiàng)性能，例如性能，例如CuCu、Si Si和和MnMn能提高強(qiáng)度，能提高強(qiáng)度，TiTi能細(xì)化晶粒、能細(xì)化晶粒、MgMg能防止海水腐蝕、能防止海水腐蝕、NiNi能提高耐熱性等，因此在能提高耐熱性等，因此在工業(yè)

4、上大量使用的是鋁合金。工業(yè)上大量使用的是鋁合金。71 1鋁及鋁合金的分類鋁及鋁合金的分類q按合金化系列，鋁及其合金分為工業(yè)純鋁（按合金化系列，鋁及其合金分為工業(yè)純鋁（1 1系）、鋁銅合金（系）、鋁銅合金（2 2系）、鋁錳合金（系）、鋁錳合金（3 3系）、鋁硅合金（系）、鋁硅合金（4 4系）、鋁鎂合金（系）、鋁鎂合金（5 5系）、鋁鎂硅合金（系）、鋁鎂硅合金（6 6系）、鋁鋅鎂銅合金系）、鋁鋅鎂銅合金（7 7系）。系）。q按熱處理方式，鋁合金分為非熱處理強(qiáng)化鋁合金和熱處按熱處理方式，鋁合金分為非熱處理強(qiáng)化鋁合金和熱處理強(qiáng)化鋁合金。前者只能變形強(qiáng)化，后者既能變形強(qiáng)化，理強(qiáng)化鋁合金。前者只能變形強(qiáng)化

5、，后者既能變形強(qiáng)化，也可熱處理強(qiáng)化。也可熱處理強(qiáng)化。q按產(chǎn)品成形方法不同，分為變形鋁合金、鑄造鋁合金。按產(chǎn)品成形方法不同，分為變形鋁合金、鑄造鋁合金。8鋁合金的分類鋁合金的分類1-變形鋁合金變形鋁合金 2-鑄造鋁合金鑄造鋁合金 3-非熱處理非熱處理強(qiáng)化鋁合金強(qiáng)化鋁合金 4-熱處理強(qiáng)化鋁合金熱處理強(qiáng)化鋁合金9n非熱處理強(qiáng)化鋁合金又稱防銹鋁，如牌號(hào)非熱處理強(qiáng)化鋁合金又稱防銹鋁，如牌號(hào)3A213A21（LF21LF21）等，可通過(guò)加工硬化、固溶強(qiáng)化來(lái)提高力學(xué)性能，特等，可通過(guò)加工硬化、固溶強(qiáng)化來(lái)提高力學(xué)性能，特點(diǎn)是強(qiáng)度中等、塑性及耐蝕性好，焊接性良好，在焊點(diǎn)是強(qiáng)度中等、塑性及耐蝕性好，焊接性良好，在

6、焊接結(jié)構(gòu)中應(yīng)用最廣泛（接結(jié)構(gòu)中應(yīng)用最廣泛（Al-MnAl-Mn和和Al-MgAl-Mg系合金）。系合金）。n熱處理強(qiáng)化鋁合金是通過(guò)固溶、淬火、時(shí)效等工藝措熱處理強(qiáng)化鋁合金是通過(guò)固溶、淬火、時(shí)效等工藝措施提高力學(xué)性能，經(jīng)熱處理后可顯著提高抗拉強(qiáng)度，施提高力學(xué)性能，經(jīng)熱處理后可顯著提高抗拉強(qiáng)度，但焊接性較差，熔焊時(shí)易產(chǎn)生焊接裂紋，焊接接頭力但焊接性較差，熔焊時(shí)易產(chǎn)生焊接裂紋，焊接接頭力學(xué)性能下降。學(xué)性能下降。10鋁合金的分類鋁合金的分類分類合金名稱合金系性能特點(diǎn)牌號(hào)示例變形鋁合金非熱處理強(qiáng)化鋁合金防銹鋁Al-Mn抗蝕性、壓力加工性與焊接性能好，但強(qiáng)度較低3A21Al-Mg5A05熱處理強(qiáng)化鋁合金硬

7、鋁Al-Cu-Mg力學(xué)性能高2A11超硬鋁Al-Cu-Mg-Zn強(qiáng)度最好7A04鍛鋁Al- Mg-Si- Cu鍛造性能好，耐熱性能好6A02Al-Cu-Mg-Fe-Ni2A70鑄造鋁合金鋁硅合金Al-Si鑄造性能好，不能熱處理強(qiáng)化，力學(xué)性能較低ZL102特殊鋁合金Al-Si-Mg鑄造性能良好，可熱處理強(qiáng)化，力學(xué)性能較高ZL101Al-Si-CuZL107鋁銅鑄造合金Al-Cu耐熱性好，鑄造性能與抗蝕性差ZL201鋁鎂鑄造合金Al-Mg力學(xué)性能高，抗蝕性好ZL30111 2 2 鋁及鋁合金的焊接性鋁及鋁合金的焊接性n純鋁的熔點(diǎn)低（660），熔化時(shí)顏色不變，難以觀察到熔池，焊接時(shí)容易塌陷和燒穿；n

8、熱導(dǎo)率是低碳鋼的3倍，散熱快，焊接時(shí)不易熔化；n線脹系數(shù)是低碳鋼的2倍，焊接時(shí)易變形；n在空氣中易氧化生成致密的高熔點(diǎn)氧化膜Al2O3（熔點(diǎn)2050），難熔且不導(dǎo)電，焊接時(shí)易造成未熔合、夾雜并使焊接過(guò)程不穩(wěn)定12 2 2 鋁及鋁合金的焊接性鋁及鋁合金的焊接性n鋁及其合金的焊接性比低碳鋼差，合金種類不同，焊接性也有一定差別，概括起來(lái)有以下幾個(gè)問(wèn)題：q易氧化q能耗大q容易產(chǎn)生氣孔q容易形成焊接熱裂紋q焊接接頭的軟化q焊接接頭的耐蝕性下降13(1)(1)、容易產(chǎn)生氣孔、容易產(chǎn)生氣孔n氣孔的分布特征氣孔的分布特征1) 1) 臨近焊縫表層的臨近焊縫表層的“皮下氣孔皮下氣孔”。2) 2) 焊縫中部或根部的

9、焊縫中部或根部的“密集氣孔密集氣孔”。3) 3) 熔合區(qū)邊界的熔合區(qū)邊界的“氧化膜氣孔氧化膜氣孔”。14焊縫內(nèi)部氣孔焊縫內(nèi)部氣孔15(1)(1)、容易產(chǎn)生氣孔、容易產(chǎn)生氣孔n鋁及其合金熔焊時(shí)產(chǎn)生氣孔的原因a) 焊接區(qū)內(nèi)存在氫的來(lái)源。q弧柱氣氛中的水分、焊接材料以及母材所吸附的水分在焊接過(guò)程中分解形成氫氣是鋁及其合金熔焊時(shí)產(chǎn)生氣孔的直接原因。q焊絲及母材表面氧化膜的吸附水分對(duì)焊縫氣孔的產(chǎn)生有重要的影響。氧化膜不致密、水性強(qiáng)的鋁合金（如Al-Mg合金)，比氧化膜致密的純鋁具有更大的氣孔傾向。1617(1)(1)、容易產(chǎn)生氣孔、容易產(chǎn)生氣孔n鋁及其合金熔焊時(shí)產(chǎn)生氣孔的原因b）鋁合金中氫的溶解度存在突

10、變q凝固點(diǎn)時(shí)液固兩相溶解度相差約20倍(在鋼中只相差不到2倍）氫在鋁中的溶解度和擴(kuò)散速度溫度溫度/溶解度溶解度/(mL/100g)/(mL/100g) 擴(kuò)散速度擴(kuò)散速度/(c/s)/(c/s)0 0 0 0001 001 1 19 91 1100100 0 0001 001 2 29 91 1600600 0 0025 025 4 47 71 1660(660(固固) )0 0035 035 1 17 71 1660(660(液液) )0 07575800800 1 17 718(1)(1)、容易產(chǎn)生氣孔、容易產(chǎn)生氣孔n鋁及其合金熔焊時(shí)產(chǎn)生氣孔的原因c) 鋁的導(dǎo)熱性很強(qiáng)，鋁合金熔池凝固速度快，

11、在同樣的工藝條件下，鋁熔合區(qū)的冷卻速度為高強(qiáng)鋼焊接時(shí)的47倍。不利于氣泡浮出，更易于促使形成氣孔。19(1)(1)、容易產(chǎn)生氣孔、容易產(chǎn)生氣孔n焊縫氣孔的防止途徑：a) 清除材料表面的氧化膜和污染物。q應(yīng)采用機(jī)械（刮刀修刮坡口、鏟根）和化學(xué)（有機(jī)溶解去油、酸洗除氧化膜）的方法在焊前嚴(yán)格清理母材表面上的氧化膜和油污。b）降低氣氛中的水分c）控制焊接參數(shù)20鏟根對(duì)鋁鎂合金MIG焊焊縫氣孔傾向的影響21相對(duì)濕度對(duì)焊縫中氣孔數(shù)量的影響22氫在鋁中的溶解度（氫在鋁中的溶解度（pH2=101kPa)23TIG 焊焊接參數(shù)對(duì)焊縫中擴(kuò)散氫焊焊接參數(shù)對(duì)焊縫中擴(kuò)散氫H的影響的影響母材為母材為5A06（LF6）24

12、MIG焊焊接參數(shù)對(duì)焊縫氣孔的影響焊焊接參數(shù)對(duì)焊縫氣孔的影響25(2)(2)、容易形成焊接熱裂紋、容易形成焊接熱裂紋n熱裂紋形成原因熱裂紋形成原因q鋁合金焊接熱裂紋的形成主要受到其化學(xué)成分的影響。鋁及鋁合金屬于典型的共晶合金，在焊縫結(jié)晶后期，少量易熔共晶的存在是結(jié)晶裂紋形成的主要原因。q鋁合金線膨脹系數(shù)大，熔池金屬冷卻速度快，易產(chǎn)生較大的焊接應(yīng)力，使鋁合金具有較大的裂紋傾向。26鋁合金的焊接熱裂紋a) 弧坑裂紋b) 焊縫中的熱裂紋c) 熱影響區(qū)中的熱裂紋27(2)(2)、容易形成焊接熱裂紋、容易形成焊接熱裂紋n熱裂紋的敏感性熱裂紋的敏感性q不同系列的鋁合金具有不同的熱裂紋敏感性。純鋁的裂紋傾向最

13、小，含銅的鋁合金裂紋傾向最大，添加鎂、鋅、硅等合金元素對(duì)裂紋有不同程度的影響。q對(duì)含有銅的硬鋁（Al-Cu-Mg）和超硬鋁（Al-Zn-Cu-Mg）合金，目前很難用熔焊方法獲得沒(méi)有裂紋的焊接接頭，所以一般不能選用熔焊方法制造硬鋁和超硬鋁焊接結(jié)構(gòu)。28鋁鋁-鎂合金焊縫熱裂紋與含鎂量的關(guān)系鎂合金焊縫熱裂紋與含鎂量的關(guān)系1- 連續(xù)焊道連續(xù)焊道 2- 斷續(xù)焊道斷續(xù)焊道29(2)(2)、容易形成焊接熱裂紋、容易形成焊接熱裂紋n焊接熱裂紋的防止途徑焊接熱裂紋的防止途徑 ： （a）選擇適當(dāng)焊接材料以調(diào)整焊縫化學(xué)成分 q當(dāng)易熔共晶數(shù)量很多時(shí)，反而會(huì)產(chǎn)生對(duì)裂紋的“愈合”作用，使裂紋傾向減小。q添加細(xì)化晶粒的微量

14、元素Ti、B、Y可以顯著降低裂紋傾向。30不同焊絲成分對(duì)母材焊縫裂紋傾向的影響不同焊絲成分對(duì)母材焊縫裂紋傾向的影響 1- 31(2)(2)、容易形成焊接熱裂紋、容易形成焊接熱裂紋n焊接熱裂紋的防止途徑焊接熱裂紋的防止途徑 ：（b）選擇合適的焊接方法和焊接參數(shù)q熱能集中的焊接方法，因加熱和冷卻速度快，可防止焊縫形成方向性強(qiáng)的粗大柱狀晶，可以改善抗裂性。q采用TIG或MIG焊接時(shí)裂紋傾向比氣焊要小得多。n采用小電流焊接，可減少熔池過(guò)熱，也有利于改善抗裂性。n焊接電流增大，會(huì)使熔池過(guò)熱，同時(shí)因熔深增大而增加熔合比，使抗裂較差的母材過(guò)多地熔入焊縫，從而降低焊縫的抗裂性；n焊接速度的提高，促使增大焊接接

15、頭的應(yīng)力，增大裂紋傾向。32(3)(3)、焊接接頭的軟化、焊接接頭的軟化a a非熱處理強(qiáng)化鋁合金的接頭軟化非熱處理強(qiáng)化鋁合金的接頭軟化n對(duì)純鋁及防銹鋁合金，在退火狀態(tài)下焊接時(shí)，如果采用的焊絲化學(xué)成分與母材相同或相近，焊接接頭基本上不產(chǎn)生軟化現(xiàn)象。n但在冷作硬化狀態(tài)下焊接時(shí)，加熱溫度超過(guò)再結(jié)晶溫度（200300）的熱影響區(qū)會(huì)產(chǎn)生明顯的軟化現(xiàn)象。n主要原因：熱影響區(qū)晶粒粗大和冷作硬化效果的減退或消失造成的n解決途徑：采用熱量集中的焊接方法防止熱影響區(qū)粗晶區(qū)加大；焊后冷態(tài)敲擊焊接接頭，產(chǎn)生一定的冷作硬化效果。33b熱處理強(qiáng)化鋁合金的接頭軟化n硬鋁及超硬鋁等熱處理強(qiáng)化鋁合金，無(wú)論是在退火狀態(tài)還是在時(shí)效

16、狀態(tài)下焊接，均會(huì)產(chǎn)生明顯的接頭軟化現(xiàn)象。軟化區(qū)主要在焊縫或熱影響區(qū)，熱處理強(qiáng)化鋁合金焊接接頭組織示意圖如圖所示。n為防止熱處理強(qiáng)化鋁合金的軟化，焊接時(shí)應(yīng)采用較小的焊接熱輸入，以減小熱影響區(qū)的高溫停留時(shí)間；n徹底解決軟化問(wèn)題的措施是焊后重新進(jìn)行固溶處理或人工時(shí)效處理。 34熱處理強(qiáng)化鋁合金焊接接頭組織示意圖熱處理強(qiáng)化鋁合金焊接接頭組織示意圖35(4)(4)、焊接接頭的耐蝕性下降、焊接接頭的耐蝕性下降a鋁及鋁合金焊接接頭耐蝕性降低的原因q首先是接頭組織不均勻，尤其有析出相存在時(shí)，會(huì)使接頭各部位形成不均勻的電極電位，在腐蝕介質(zhì)中發(fā)生電化學(xué)腐蝕；q其次是焊接接頭或多或少存在焊接缺陷如氣孔、夾雜、裂紋等

17、，不僅破壞接頭氧化膜的連續(xù)性，還會(huì)造成電解質(zhì)溶液在缺陷處發(fā)生沉積，加速腐蝕過(guò)程；q第三，焊縫是粗大的鑄態(tài)組織，焊縫表面不平滑，其表面氧化膜的連續(xù)性和致密性都較差，導(dǎo)致耐腐蝕性降低；q第四，接頭中的焊接殘余應(yīng)力更是影響耐蝕性的敏感因素，尤其是在熱影響區(qū)會(huì)誘發(fā)產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕。36(4)(4)、焊接接頭的耐蝕性下降、焊接接頭的耐蝕性下降b b防止接頭耐蝕性降低的措施防止接頭耐蝕性降低的措施1）改善接頭組織的不均勻性，2）消除焊接應(yīng)力，錘擊焊道，可消除焊縫表面拉應(yīng)力，一般選用冷態(tài)錘擊和熱態(tài)錘擊兩種方法。3）通過(guò)焊后人工時(shí)效處理，可改善接頭耐蝕性。4）采取保護(hù)措施，例如陽(yáng)極氧化處理或涂層保護(hù)等。37 3

18、鋁及鋁合金的焊接工藝要點(diǎn)(1)(1)焊接方法焊接方法n常用的焊接方法有氬弧焊（TIG、MIG）、等離子弧焊、電子束焊等熱功率大、能量集中、保護(hù)效果好的焊接方法較為合適。 亦可以使用電阻焊及釬焊。38（a）TIG焊 q電弧穩(wěn)定，可添加或不加焊絲焊接，接頭形式不受限制，焊縫成形美觀，表面光亮；q焊接接頭的強(qiáng)度、塑性和韌性較好；q焊接變形小，最適于板厚小于6mm的薄板焊接，并且適用于全位置焊接。q交流TIG焊具有清理氧化膜的作用，不用熔劑，避免了焊后熔劑對(duì)接頭的腐蝕作用，簡(jiǎn)化了焊后清理過(guò)程。39（b）MIG焊 q焊接速度快，生產(chǎn)效率高。用于焊接鋁及鋁合金通常采用直流反極性，焊接薄、中等厚度板材時(shí)，用

19、純氬作保護(hù)氣；焊接大厚度工件時(shí)，采用氬氣+氦氣作保護(hù)氣。q焊前一般不需預(yù)熱，即使厚大工件也只需預(yù)熱引弧部位。q確定焊接參數(shù)時(shí)，應(yīng)先根據(jù)焊件厚度、坡口尺寸選擇焊絲直徑，再根據(jù)熔滴過(guò)渡形式（短路過(guò)渡或噴射過(guò)渡）確定焊接電流、電弧電壓及其他焊接參數(shù)。40(c) 變極性等離子弧焊q變極性等離子弧焊技術(shù)用于鋁合金焊接，可以明顯提高單道焊接鋁合金所能達(dá)到的厚度。( d) 激光和電子束焊p激光和電子束是焊接鋁合金較好的熱源，焊接變形小，焊接質(zhì)量高。41( e) 攪拌摩擦焊p攪拌摩擦焊屬于一種新型的固態(tài)連接方法，具有高質(zhì)量、低成本、低變形、易于自動(dòng)化等特點(diǎn)，克服了熔焊方法易產(chǎn)生氣孔、裂紋及接頭性能嚴(yán)重降低的問(wèn)

20、題，而且焊接效率高，對(duì)環(huán)境無(wú)污染，可以焊接所有牌號(hào)的鋁合金，為大型鋁合金結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)提供了可能。攪拌摩擦焊接過(guò)程示意圖4243 3 鋁及鋁合金的焊接工藝要點(diǎn)(2)(2)焊接材料焊接材料1）同質(zhì)焊絲 q焊絲成分與母材成分相同，有時(shí)可以直接在母材上切取板條作為填充金屬。母材為純鋁、3A21（LF21）、5A06（LF6）、2A16（LY16）和Al-Zn-Mg合金時(shí)，可以采用同質(zhì)焊絲。2）異質(zhì)焊絲 q主要是為滿足抗裂性研制的焊絲，其成分與母材有較大的差異。為保證焊接時(shí)不產(chǎn)生裂紋，往往在焊絲中加入較多的合金元素，這些合金元素會(huì)降低焊接接頭的耐蝕性，因此對(duì)耐蝕性有要求的焊接結(jié)構(gòu)，所選焊絲中必須限定某

21、些元素的含量。44鋁及鋁合金焊接用焊絲的選擇母材母材106010601050A1050A、120012005A025A025A035A035A055A055B055B053A213A212A112A112A122A12焊絲焊絲1070A1070AHS301HS3011050A1050AHS301HS3015A025A025A035A035A035A035A055A05HS331HS3315A055A055A065A06HS331HS3315A065A065B065B063A213A21HS321HS3212A112A11HS311HS311HS311HS31145針對(duì)特殊目的而推薦使用的焊接材

22、料與母材的組配母材母材推薦的填加材料推薦的填加材料要求必要的強(qiáng)要求必要的強(qiáng)度度要求必要的塑要求必要的塑性性要求陽(yáng)極化處要求陽(yáng)極化處理后顏色的一理后顏色的一致性致性要求抗海水腐要求抗海水腐蝕性能蝕性能110011004043404311001100110011001100110022192219231923192319231923192319231923196061606153565356535653565154515440434043606360635356535653565356535653564043404330033003535653561100110011001100110011005

23、052505253565356535653565356535640484048508650865556555653565356535653565183518350835083518351835356535653565356518351835454545453565356555455545554555455545554545654565556555653565356555655565556555646(3)(3)焊前清理焊前清理1）化學(xué)清理 n該法效率高，質(zhì)量穩(wěn)定，適用于清理焊絲及工件尺寸較小、批量生產(chǎn)的焊件。q清洗油污一般用汽油、丙酮、四氯化碳等有機(jī)溶劑清洗；也可使用工業(yè)磷酸三鈉4060g、碳

24、酸鈉4050g、水玻璃2030g加入1L水中溶解，加熱到6070，對(duì)坡口除油58min，再放入50的水中清洗20min，最后在冷水中沖洗2min。q清除焊件表面氧化膜，小型工件可用浸洗法，472）機(jī)械清理 n先用丙酮或汽油擦洗工件表面油污，然后用機(jī)械切削、鋼絲刷、噴砂處理或銼刀、刮刀等將坡口兩側(cè)3040mm范圍內(nèi)氧化膜清理干凈。n工件清洗后應(yīng)在2h內(nèi)裝配、焊接完畢，否則會(huì)重新被氧化，特別是在潮濕或有酸堿蒸汽的環(huán)境中，氧化膜生長(zhǎng)很快。清理后的焊絲和工件存放時(shí)間一般不要超過(guò)12h。48(4)焊接工藝要點(diǎn)n手工鎢極氬弧焊焊槍?xiě)?yīng)均勻、平穩(wěn)向前作直線運(yùn)動(dòng)，弧長(zhǎng)要保持穩(wěn)定；n盡量采用短弧焊，以保證熔透和避

25、免出現(xiàn)咬邊；n填充焊絲與焊件應(yīng)保持一定角度，一般為1015，傾角不宜太大，以免擾亂氣流和電弧的穩(wěn)定性。49(5 ) 焊后清理 n鋁及鋁合金氣焊后，殘留在焊縫表面及兩側(cè)的熔劑及焊渣會(huì)破壞鋁材表面的氧化膜，引起接頭腐蝕。因此，應(yīng)在焊后16h內(nèi)將其清理干凈。50典型鋁合金的焊接1. 材質(zhì)與結(jié)構(gòu)4m3純鋁容器結(jié)構(gòu)圖1人孔2筒身3管接頭4封頭51典型鋁合金的焊接2. 焊接工藝要點(diǎn)(1) 焊接方法和參數(shù)采用手工鎢極氬弧焊的方法，所用焊接參數(shù)列于表中。工件厚度/mm焊絲直徑/mm鎢極直徑/mm焊接電流/A噴嘴孔徑/mm電弧長(zhǎng)度/mm預(yù)熱溫度/65651901423不預(yù)熱866260270142315052典

26、型鋁合金的焊接2. 焊接工藝要點(diǎn)(2) 焊接材料填充材料采用與母材同牌號(hào)的1035焊絲。為了提高焊縫耐蝕性，可以選用純度比母材更高的焊絲。(3) 焊前準(zhǔn)備6mm厚板(筒體)不開(kāi)坡口，裝配定位焊后的間隙為2mm。(4) 焊后檢驗(yàn)所有環(huán)縫和縱縫采用煤油進(jìn)行滲透性檢驗(yàn)和100%的X射線探傷。53L2工業(yè)純鋁鎢極氬弧焊 板厚2mm，退火軋制狀態(tài)。焊接電流55A。焊絲L2板材割條寬度35mm.厚度2mm)，焊態(tài)。低倍組織焊縫組織54L2工業(yè)純鋁鎢極氬弧焊 板厚2mm，退火軋制狀態(tài)。焊接電流55A。焊絲L2板材割條寬度35mm.厚度2mm)，焊態(tài)。熔合區(qū)焊縫組織55L2工業(yè)純鋁鎢極氬弧焊 板厚2mm，退火

27、軋制狀態(tài)。焊接電流55A。焊絲L2板材割條，寬度35mm，厚度2mm，焊態(tài)。焊縫組織中氣孔與夾雜物56LF3鋁合金交流鎢極氬弧焊對(duì)接接頭 板厚2mm，退火狀態(tài)。焊接電流120A，焊絲LF3，3mm氫氟酸2mL+硝酸5mL十鹽酸3mL+水90 mL浸蝕低倍組織焊縫組織57LF3鋁合金交流鎢極氬弧焊對(duì)接接頭 板厚2mm，退火狀態(tài)。焊接電流120A，焊絲LF3，3mm氫氟酸2mL+硝酸5mL十鹽酸3mL+水90 mL浸蝕熔合區(qū)熱影響區(qū)58LF3鋁合金交流鎢極氬弧焊對(duì)接接頭 板厚2mm，退火狀態(tài)。焊接電流120A，焊絲LF3，3mm氫氟酸2mL+硝酸5mL十鹽酸3mL+水90 mL浸蝕母材59LY12

28、鋁合金交流自動(dòng)等離子弧焊對(duì)接接頭板厚2.5mm，淬火自然時(shí)效，焊接電流50A，電弧電壓30V，氣流量10L/min，焊接速度250mmi/min。不填絲，焊態(tài)低倍組織焊縫組織60LY12鋁合金交流自動(dòng)等離子弧焊對(duì)接接頭板厚2.5mm，淬火自然時(shí)效，焊接電流50A，電弧電壓30V，氣流量10L/min，焊接速度250mmi/min。不填絲，焊態(tài)熔合區(qū)熱影響區(qū)61LY12鋁合金交流自動(dòng)等離子弧焊對(duì)接接頭板厚2.5mm，淬火自然時(shí)效，焊接電流50A，電弧電壓30V，氣流量10L/min，焊接速度250mmi/min。不填絲，焊態(tài)熱影響區(qū)（過(guò)時(shí)效區(qū)）62 二二 銅及銅合金的焊接銅及銅合金的焊接 1 銅

29、及銅合金的類型及性能特點(diǎn)n按化學(xué)成分銅及銅合金分為純銅、黃銅、青銅及白銅等。63（1 1）純銅）純銅n純銅中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不小于99.95%，具有很高的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性，良好的耐蝕性和塑性。n在退火狀態(tài)（軟態(tài)）下塑性較高，但強(qiáng)度不高；通過(guò)冷加工變形后（硬態(tài)），強(qiáng)度和硬度均有提高，但塑性明顯下降。n冷加工后經(jīng)550600退火，塑性可完全恢復(fù)。焊接結(jié)構(gòu)一般采用軟態(tài)純銅。64（2 2）黃銅）黃銅n黃銅是指以鋅為主要合金元素的銅合金n黃銅的耐蝕性高，冷熱加工性能好，導(dǎo)電性比純銅差，力學(xué)性能優(yōu)于純銅，應(yīng)用較廣泛。n在黃銅中加入錫、鉛、錳、硅、鐵等元素就成為特殊黃銅，例如HPb59-1就表示銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為59

30、%、鉛的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%、其余為鋅的特殊黃銅。 65（3 3）青銅）青銅n不以鋅和鎳為主要合金元素的銅合金統(tǒng)稱為青銅。n青銅具有良好的耐磨性、耐蝕性、鑄造性能和力學(xué)性能。n常用的青銅有錫青銅（QSn4-3）、鋁青銅（QAl9-2）和硅青銅（QSi3-1）等。66(4)(4)白銅白銅n白銅為鎳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于50%的銅鎳合金。如在白銅中加入錳、鐵、鋅等元素可形成錳白銅、鐵白銅和鋅白銅。白銅可分為結(jié)構(gòu)用白銅和電工用白銅。在焊接結(jié)構(gòu)中使用的白銅不多。67 2 銅及銅合金的焊接性n難熔合、易變形n熱裂紋傾向大n容易形成氣孔n焊接接頭性能下降68(1)(1)難熔合、易變形難熔合、易變形n由于銅的導(dǎo)熱性很強(qiáng)（

31、銅和大多數(shù)銅合金的熱導(dǎo)率比普通碳鋼大711倍），焊接時(shí)熱量從加熱區(qū)迅速傳導(dǎo)出去，焊件越厚散熱越嚴(yán)重。n表面張力比鐵小1/3，流動(dòng)性比鐵大1.5倍，采用大電流焊接時(shí)，焊縫成形難以控制。n膨脹系數(shù)比較大，收縮率約比鐵大1倍以上，焊接變形大。69(1)(1)難熔合、易變形難熔合、易變形銅與鐵的熱物理性能參數(shù)的比較金屬金屬熱導(dǎo)率熱導(dǎo)率/W/(cm)線膨脹系線膨脹系數(shù)數(shù)/(1/)收縮率收縮率(%)20100020100Cu38432716447Fe0550291422070(2)(2)熱裂紋傾向大熱裂紋傾向大n銅及銅合金的焊接裂紋一般出現(xiàn)在焊縫上，也有出現(xiàn)在熔合區(qū)及熱影響區(qū)，裂紋呈晶間破壞特征，從其斷面

32、可以看到明顯的氧化色彩。711）銅及銅合金中的雜質(zhì)Bi和Pb本身的熔點(diǎn)低，且在熔池結(jié)晶過(guò)程中與銅分別生成熔點(diǎn)很低的共晶組織Cu+Bi（熔點(diǎn)為270）和Cu+Pb（熔點(diǎn)為326）; S能較好地溶解在液態(tài)銅中，但當(dāng)凝固結(jié)晶時(shí)，在固態(tài)銅中的溶解度幾乎為零，S與銅形成Cu2S，（Cu2S+Cu）的共晶溫度為1067，這些低熔點(diǎn)的共晶組織分布在枝晶間或晶界處，都將促使焊縫產(chǎn)生熱裂紋。(2)(2)熱裂紋傾向大熱裂紋傾向大（a a）產(chǎn)生熱裂紋的主要原因）產(chǎn)生熱裂紋的主要原因 72銅的力學(xué)性能與溫度的關(guān)系73銅-氧相圖742）焊接加熱時(shí)，熱影響區(qū)的低熔點(diǎn)共晶會(huì)重新熔化，在焊接應(yīng)力作用下會(huì)產(chǎn)生熱裂紋。3）銅及銅

33、合金焊接時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的焊接應(yīng)力；4）由于銅的導(dǎo)熱性強(qiáng)，焊縫易生成粗大的柱狀晶會(huì)加劇熱裂紋的生成。（a a）產(chǎn)生熱裂紋的主要原因）產(chǎn)生熱裂紋的主要原因 75（b b）防止銅及銅合金熱裂紋的措施）防止銅及銅合金熱裂紋的措施 1）嚴(yán)格限制銅及銅合金中雜質(zhì)的含量。2）增強(qiáng)對(duì)焊縫的脫氧能力，一般是在焊絲中加入硅、錳、磷等合金元素進(jìn)行脫氧。3）選用能獲得雙相組織的焊接材料，使低熔點(diǎn)共晶分散、不連續(xù)，打亂柱狀晶的方向性，使焊縫晶粒細(xì)化。4）采用預(yù)熱、緩冷等措施減小焊接應(yīng)力。76(3)(3)容易形成氣孔容易形成氣孔n熔焊銅及銅合金時(shí)，氣孔傾向比低碳鋼大得多，引起氣孔的主要是氫和氧，還有氮和易揮發(fā)元素的蒸發(fā)。7

34、7(3)(3)容易形成氣孔容易形成氣孔n減少和消除銅焊縫中的氣孔的主要措施q一是減少氫和氧的來(lái)源q二是采取預(yù)熱措施來(lái)延長(zhǎng)熔池存在時(shí)間，使氣體易于逸出。另外還可以采用含有鋁、鈦等強(qiáng)脫氧劑的焊絲，也可以收到良好效果。78(4)(4)焊接接頭性能下降焊接接頭性能下降（1）塑性顯著降低（2）導(dǎo)電性下降（3）耐蝕性降低n改善接頭性能的措施主要是控制雜質(zhì)含量，減少合金元素的氧化燒損；n其次是減少熱作用，必要時(shí)進(jìn)行焊后消除應(yīng)力處理等。793 3 銅及銅合金的焊接工藝要點(diǎn)銅及銅合金的焊接工藝要點(diǎn)a a焊接方法焊接方法n由于銅的導(dǎo)熱性很強(qiáng)，焊接時(shí)應(yīng)該選用功率大、能量密度高的熱源，熱效率越高、能量越集中對(duì)焊接越有

35、利。803 3 銅及銅合金的焊接工藝要點(diǎn)銅及銅合金的焊接工藝要點(diǎn)a a焊接方法焊接方法n(1) 氣焊氧乙炔氣焊比較適合焊接薄銅片、銅件的修補(bǔ)或不重要結(jié)構(gòu)的焊接。n(2) 氬弧焊TIG焊是銅和銅合金的主要焊接方法之一，適于中薄板和小件的焊接和補(bǔ)焊。n(3) 埋弧焊埋弧焊焊接銅及銅合金時(shí)，厚度小于20mm的工件在不開(kāi)坡口的條件下可獲得優(yōu)質(zhì)接頭，特別適合于中厚板的長(zhǎng)焊縫焊接。813 3 銅及銅合金的焊接工藝要點(diǎn)銅及銅合金的焊接工藝要點(diǎn)a a焊接方法焊接方法n(4) 等離子弧焊等離子弧具有比TIG和MIG電弧更高的能量密度和溫度，因而具有焊接速度快熱影響區(qū)及變形量小等優(yōu)點(diǎn)。n(5) 電子束焊電子束的能

36、量密度和穿透能力比等離子弧還強(qiáng)，利用它對(duì)銅及銅合金作穿透性焊接有很大的優(yōu)越性。823 3銅及銅合金的焊接工藝要點(diǎn)銅及銅合金的焊接工藝要點(diǎn)b b焊接材料焊接材料（1）焊絲q焊接純銅的焊絲中主要添加了Si、Mn、P等脫氧元素，對(duì)導(dǎo)電性要求高的純銅不宜選用含P的焊絲。q在黃銅焊絲中常加入Si，Si可防止Zn的蒸發(fā)、氧化，還可提高焊縫金屬的抗裂性和耐蝕性。（2）焊條 q銅焊條分為純銅焊條和青銅焊條兩大類。由于黃銅中的Zn容易蒸發(fā)，極少采用焊條電弧焊，因此沒(méi)有黃銅焊條，必要時(shí)可采用青銅焊條。833 3銅及銅合金的焊接工藝要點(diǎn)銅及銅合金的焊接工藝要點(diǎn)c c 焊前準(zhǔn)備焊前準(zhǔn)備（1）接頭形式及坡口制備 q盡量

37、不采用搭接接頭、T形接頭和內(nèi)角接頭，應(yīng)采用散熱條件對(duì)稱的對(duì)接接頭和端接接頭，并根據(jù)母材厚度和焊接方法的不同，制備相應(yīng)的坡口。q不同厚度（厚度差大于3mm）的純銅板對(duì)接焊時(shí)，厚度大的一端須按規(guī)定削?。籷開(kāi)坡口的單面焊對(duì)接接頭要求背面成形時(shí)，焊接過(guò)程中須在背面加成形墊板；一般情況下，銅及銅合金不宜立焊和仰焊。84接頭形式及坡口尺寸853 3銅及銅合金的焊接工藝要點(diǎn)銅及銅合金的焊接工藝要點(diǎn)c c 焊前準(zhǔn)備焊前準(zhǔn)備（2）焊前清理 q銅及銅合金對(duì)焊前清理的要求比較嚴(yán)格，經(jīng)清理合格的工件應(yīng)及時(shí)施焊。86d d 焊接工藝要點(diǎn)焊接工藝要點(diǎn)（1 1）鎢極氬弧焊（）鎢極氬弧焊（TIGTIG焊）焊） n適合于薄板和

38、小件的焊接與補(bǔ)焊。n采用直流正極性，以使焊件獲得較多的熱量和較大的熔深。n當(dāng)焊件厚度小于4mm時(shí)可以不預(yù)熱；412mm的純銅需要預(yù)熱至300500，青銅和白銅可降至150200（也可以不預(yù)熱）87d d 焊接工藝要點(diǎn)焊接工藝要點(diǎn)（1 1）鎢極氬弧焊（）鎢極氬弧焊（TIGTIG焊）焊） n硅青銅、磷青銅不預(yù)熱并嚴(yán)格控制道間溫度在100以下；補(bǔ)焊大尺寸的黃銅和青銅鑄件時(shí)，一般需要預(yù)熱200300。n如采用Ar+He混合氣體做保護(hù)氣焊接銅及銅合金可以不預(yù)熱。88（2 2）熔化極氬弧焊（）熔化極氬弧焊（MIGMIG焊）焊） nMIG焊是焊接中、厚板銅及銅合金的理想方法。n采用直流反極性、大電流、高焊接

39、速度進(jìn)行焊接。n在焊件厚度大于6mm或用焊絲直徑大于1.6mm的V形坡口焊接時(shí)需要預(yù)熱n對(duì)于硅青銅和鈹青銅，根據(jù)其脆性及高強(qiáng)度的特性，焊后應(yīng)進(jìn)行消除應(yīng)力退火和500保溫3h的時(shí)效硬化處理。89（3 3）焊條電弧焊）焊條電弧焊 n焊前焊條要經(jīng)200250、烘干2h，以去除藥皮吸附的水分。n焊前及多層焊的層間要對(duì)工件進(jìn)行預(yù)熱q純銅預(yù)熱溫度300600；q預(yù)熱應(yīng)在200400之間；q錫青銅和硅青銅預(yù)熱不應(yīng)超過(guò)200；q磷青銅的流動(dòng)性差，預(yù)熱不超過(guò)250。90（3 3）焊條電弧焊）焊條電弧焊 n為了改善接頭性能和減小焊接應(yīng)力，焊后應(yīng)對(duì)焊縫和接頭進(jìn)行熱態(tài)和冷態(tài)的錘擊。n對(duì)性能要求較高的接頭，采用焊后高溫

40、熱處理消除應(yīng)力和改善接頭韌性。91（4 4）埋弧焊）埋弧焊 n板厚小于20mm的銅及銅合金工件可以不預(yù)熱、不開(kāi)坡口，采用埋弧焊獲得性能優(yōu)良的焊接接頭，使焊接工藝大為簡(jiǎn)化。n純銅、青銅的埋弧焊的焊接性能較好。1）焊絲與焊劑 q可選用高硅高錳焊劑（如HJ431、HJ430）獲得滿意的工藝性能q也可選用氧化性較弱的HJ260、HJ150或陶質(zhì)焊劑。92（4 4）埋弧焊）埋弧焊2 2）焊接參數(shù)）焊接參數(shù) n通常采用單道焊。n應(yīng)選用大的焊接電流和高的焊接電壓；n焊絲伸出長(zhǎng)度一般選擇2040mm。n厚度小于20mm的銅及銅合金采用不開(kāi)坡口的單面焊或雙面焊，厚度更大的工件最好開(kāi)U形坡口、較大的鈍邊（鈍邊為5

41、7mm），并采用并列雙絲焊接。93（5 5）氣焊）氣焊 n氧乙炔氣焊適合焊接薄銅件、銅件的修補(bǔ)或不重要結(jié)構(gòu)的焊接。n氣焊純銅時(shí)應(yīng)嚴(yán)格采用中性焰n薄板和小尺寸件的預(yù)熱溫度一般為400500，厚大焊件的預(yù)熱溫度提高要到500600。94 T2紫銅理弧焊對(duì)接接頭 板厚12mm，熱軋板，V形坡口，無(wú)間隙，悍接電流680A，電弧電壓38V，焊接速度300mm/min。送絲速度2500mm/min ,T2焊絲，4mm.焊劑431低倍組織焊縫組織95 T2紫銅理弧焊對(duì)接接頭 板厚12mm，熱軋板，V形坡口，無(wú)間隙，悍接電流680A，電弧電壓38V，焊接速度300mm/min。送絲速度2500mm/min ,

42、T2焊絲，4mm.焊劑431熔合區(qū)熱影響區(qū)96 T2紫銅理弧焊對(duì)接接頭 板厚12mm，熱軋板，V形坡口，無(wú)間隙，悍接電流680A，電弧電壓38V，焊接速度300mm/min。送絲速度2500mm/min ,T2焊絲，4mm.焊劑431母材97T1紫銅鎢極脈沖氬弧焊焊縫組織板厚0.25mm，對(duì)接，無(wú)坡口，無(wú)間隙焊縫組織熔合區(qū)熱影響區(qū)98 H62黃銅等離子弧焊對(duì)接接頭 板厚6mm，熱軋板，V形坡口，無(wú)間隙，悍接電流280A，電弧電壓30V，焊接速度14.4m/h。氣流量250L/h ,不加絲，無(wú)預(yù)熱低倍組織焊縫組織99 H62黃銅等離子弧焊對(duì)接接頭 板厚6mm，熱軋板，V形坡口，無(wú)間隙，悍接電流2

43、80A，電弧電壓30V，焊接速度14.4m/h。氣流量250L/h ,不加絲，無(wú)預(yù)熱熔合區(qū)熱影響區(qū)100 H62黃銅等離子弧焊對(duì)接接頭 板厚6mm，熱軋板，V形坡口，無(wú)間隙，悍接電流280A，電弧電壓30V，焊接速度14.4m/h。氣流量250L/h ,不加絲，無(wú)預(yù)熱母材熱影響區(qū)101 三三 鈦及鈦合金的焊接鈦及鈦合金的焊接（一） 鈦及鈦合金的類型及性能特點(diǎn)1工業(yè)純鈦n工業(yè)純鈦呈銀白色，密度小、熔點(diǎn)高、線脹系數(shù)小、導(dǎo)熱性差。n其性質(zhì)與純度有關(guān)，純度越高，強(qiáng)度和硬度越低，塑性越好，易于加工成形。n鈦在885時(shí)發(fā)生同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，在885以下為密排六方晶格，稱為鈦；在885以上為體心立方晶格，稱為鈦

44、。102（一） 鈦及鈦合金的類型及性能特點(diǎn)1工業(yè)純鈦n工業(yè)純鈦中的雜質(zhì)有H、O、Fe、Si、C、N等，其中C、N、O與鈦形成間隙固溶體，F(xiàn)e、Si等元素與鈦形成置換固溶體，起固溶強(qiáng)化作用，顯著提高鈦的強(qiáng)度和硬度，降低塑性和韌性。微量的H即能使鈦的韌性急劇降低，引起氫脆。n工業(yè)純鈦根據(jù)雜質(zhì)（主要是O和Fe）含量以及強(qiáng)度差別分為TA1、TA2、TA3三個(gè)牌號(hào)，隨數(shù)字序號(hào)增加，雜質(zhì)含量增加，強(qiáng)度增加，塑性下降。 103（一） 鈦及鈦合金的類型及性能特點(diǎn)1工業(yè)純鈦n工業(yè)純鈦具有很高的化學(xué)活性，鈦與氧的親和力很強(qiáng)，在室溫條件下，即可在表面形成一層致密而穩(wěn)定的氧化膜，由于氧化膜的保護(hù)作用，使鈦在硝酸、稀硫

45、酸、磷酸、氯鹽溶液以及各種濃度的堿液中都具有良好的耐蝕性。n工業(yè)純鈦具有良好的焊接性，還常被用作其他鈦合金的填充金屬。工業(yè)純鈦的板材和棒材可用于制造350以下工作的零件，如飛機(jī)蒙皮、隔熱板、熱交換器、化學(xué)工業(yè)中的耐蝕結(jié)構(gòu)等。104（一）（一） 鈦及鈦合金的類型及性能特點(diǎn)鈦及鈦合金的類型及性能特點(diǎn)2 2鈦合金鈦合金n鈦合金分類方法很多，按照鈦的同素異構(gòu)體和退火組織可分為鈦合金、鈦合金和+鈦合金，其牌號(hào)分別以T加A、B、C和順序數(shù)字表示。nTA4TA10表示鈦合金，TB2TB4表示鈦合金，TC1TC12表示+鈦合金。 105(1) (1) 鈦合金鈦合金 n鈦合金是通過(guò)加入穩(wěn)定元素Al和中性元素Sn

46、等固溶強(qiáng)化而形成。n鈦合金具有高溫強(qiáng)度高、韌性好、抗氧化能力強(qiáng)、焊接性好、組織穩(wěn)定等特點(diǎn)，比工業(yè)純鈦強(qiáng)度高，但加工性比和+鈦合金差。n鈦合金不能通過(guò)熱處理強(qiáng)化，但可以通過(guò)600700退火消除加工硬化；也可通過(guò)550650不完全退火消除焊接應(yīng)力。106（2 2）鈦合金鈦合金 n鈦合金含有很高比例的穩(wěn)定元素如Mo和V等，使馬氏體轉(zhuǎn)變進(jìn)行得很緩慢，在一般工藝條件下，組織幾乎全部為相。通過(guò)時(shí)效處理，鈦合金的強(qiáng)度可以提高。n鈦合金在單一相條件下加工性能良好，并具有加工硬化性能；但高溫組織不穩(wěn)定，耐熱性差，焊接性不好。107（3 3）+鈦合金鈦合金 n +鈦合金是由鈦為基體的固溶體和鈦為基體的固溶體兩相組

47、織構(gòu)成，可以通過(guò)熱處理強(qiáng)化獲得高強(qiáng)度。n具有較好的綜合力學(xué)性能、耐熱性較好、熱穩(wěn)定性相對(duì)于鈦合金較好。隨相比例增加，加工性能變差；隨相比例增加，焊接性變差。n+鈦合金的典型牌號(hào)是TC4（即Ti-6Al-4V），綜合性能良好，焊接性在+鈦合金中最好，是航空航天工業(yè)中應(yīng)用最多的一種鈦合金。108（二）（二） 鈦及鈦合金的焊接性鈦及鈦合金的焊接性1焊接接頭區(qū)的脆化2焊接區(qū)裂紋傾向大3容易形成焊縫氣孔109（二） 鈦及鈦合金的焊接性1焊接接頭區(qū)的脆化n鈦在高溫下與O、N、H反應(yīng)劇烈，隨溫度的升高，鈦及鈦合金吸收O、N、H的能力也隨之明顯升高。n鈦從250開(kāi)始吸H，從400開(kāi)始吸O，從600開(kāi)始吸N，這

48、些原子吸收與鈦形成間隙固溶體，提高鈦的強(qiáng)度，但急劇造成鈦的塑性降低，從而引起接頭區(qū)的脆化。110鈦吸收鈦吸收O、N、H的強(qiáng)烈程度與溫度、時(shí)間的關(guān)系的強(qiáng)烈程度與溫度、時(shí)間的關(guān)系111焊縫中氧和氮的含量對(duì)工業(yè)純鈦焊縫性能的影響a) 抗拉強(qiáng)度b) 冷彎塑性112焊縫含氫量對(duì)工業(yè)純鈦焊縫及接頭力學(xué)性能的影響1132 2焊接區(qū)裂紋傾向大焊接區(qū)裂紋傾向大（1）熱裂紋 敏感性低（2）冷裂紋和延遲裂紋 q當(dāng)焊縫含O、N量較高時(shí)，焊縫或熱影響區(qū)金屬性能變脆，在較大的焊接應(yīng)力作用下，會(huì)出現(xiàn)裂紋，這種裂紋一般是在較低溫度下形成的。q焊接鈦合金時(shí)，有時(shí)會(huì)在熱影響區(qū)出現(xiàn)延遲裂紋，這種裂紋可以延遲幾小時(shí)、幾天甚至幾個(gè)月出

49、現(xiàn)。q延遲裂紋的防止方法，主要是減少焊接接頭的含氫量，必要時(shí)進(jìn)行真空退火處理。1143 3容易形成焊縫氣孔容易形成焊縫氣孔（1）材質(zhì)因素 n主要是氬氣、母材及焊絲中含有的氣體，如O2、N2、H2、CO2、H2O等都會(huì)引起焊縫氣孔。當(dāng)這些氣體在氬氣、母材及焊絲中的含量增加時(shí)，氣孔傾向明顯增大。但N2對(duì)焊縫氣孔影響較弱。n材質(zhì)表面狀況對(duì)生成焊縫氣孔也有較大影響。母材及焊絲表面的水分、油脂、氧化物（常含有結(jié)晶水）、含碳物質(zhì)、砂粒、有機(jī)纖維及吸附的氣體等，都會(huì)促使鈦及鈦合金焊縫生成氣孔。1153 3容易形成焊縫氣孔容易形成焊縫氣孔（2）工藝因素 n熔池的存在時(shí)間對(duì)氫氣孔的形成起著重要作用。q當(dāng)熔池存在

50、時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，有利于氣泡的逸出，所以焊縫中的氣孔逐漸減少。1163 3容易形成焊縫氣孔容易形成焊縫氣孔n鈦及鈦合金焊縫氣孔大多分布在熔合區(qū)附近，這鈦及鈦合金焊縫氣孔大多分布在熔合區(qū)附近，這是鈦及鈦合金氣孔的一個(gè)特點(diǎn)。這種氣孔的形成是鈦及鈦合金氣孔的一個(gè)特點(diǎn)。這種氣孔的形成與氫在欽中的溶解度有關(guān)。與氫在欽中的溶解度有關(guān)。氫在鈦中的溶解度隨溫度的變化117n防止產(chǎn)生氣孔的措施防止產(chǎn)生氣孔的措施1）嚴(yán)格限制原材料中O2、N2、H2等雜質(zhì)氣體的含量；2）選用高純度的氬氣 氬氣純度應(yīng)不低于99.99%，氬氣管不宜用橡皮管，而應(yīng)用尼龍管。3）正確選擇焊接參數(shù)，延長(zhǎng)熔池存在時(shí)間，以便氣泡逸出。控制氬氣流量，防

51、止湍流現(xiàn)象將空氣帶入焊接區(qū)。4）正確選擇焊接方法 選用氬弧焊、 真空電子束焊或等離子弧焊等方法。118 （三）（三） 鈦及鈦合金的焊接工藝要點(diǎn)鈦及鈦合金的焊接工藝要點(diǎn)1焊前準(zhǔn)備（1）坡口形式及定位焊 n在選擇坡口形式和尺寸時(shí)，應(yīng)盡量減少焊接層數(shù)和填充數(shù)量。n搭接接頭由于背面保護(hù)困難，應(yīng)盡量不采用；n母材厚度小于2.5mm的不開(kāi)坡口對(duì)接接頭，可不添加焊絲進(jìn)行焊接；119 （三）（三） 鈦及鈦合金的焊接工藝要點(diǎn)鈦及鈦合金的焊接工藝要點(diǎn)1焊前準(zhǔn)備（1）坡口形式及定位焊 n厚度大的母材需開(kāi)坡口并添加焊絲，應(yīng)盡量采用平焊。n坡口加工應(yīng)采用刨、銑等冷加工方法，以防熱加工時(shí)容易出現(xiàn)的坡口邊緣硬度增高現(xiàn)象 n

52、一般定位焊點(diǎn)間距為100150mm，定位焊縫長(zhǎng)度約為1015mm。定位焊所用的焊絲、焊接參數(shù)及保護(hù)氣體等與焊接時(shí)相同，裝配時(shí)嚴(yán)禁敲擊和劃傷工件表面。1201焊前準(zhǔn)備（2）機(jī)械清理 n采用細(xì)砂布或不銹鋼絲刷擦拭，或用硬質(zhì)合金刮刀刮削待焊邊緣0.025mm厚度，即可除去氧化膜；n用丙酮、乙醇、四氯化碳或甲醇等有機(jī)溶劑去除坡口兩側(cè)的油污及有機(jī)物等。121（3 3）化學(xué)清理）化學(xué)清理 n如果鈦板熱軋后已經(jīng)過(guò)酸洗，存放后又生成氧化膜的，可將鈦板浸泡在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%4%的HF+質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%40%的HNO3+H2O（余量）的溶液中1520min，然后用清水清洗干凈并烘干。n熱軋后未經(jīng)酸洗的鈦板，由于氧化

53、膜較厚，須先進(jìn)行堿洗。方法是將鈦板浸泡在含NaOH80%、NaHCO320%的濃堿水溶液中1015min，溶液溫度保持在4050之間。堿洗后取出用清水沖洗，再進(jìn)行酸洗。1222 2焊接方法焊接方法n用于鈦及鈦合金的焊接方法及其特點(diǎn)見(jiàn)表，其中應(yīng)用最多的是TIG焊和MIG焊。鈦及鈦合金的主要焊接方法及其特點(diǎn)焊接方法特點(diǎn)焊接方法特點(diǎn)鎢極氬弧焊1.多用于薄板的焊接，板厚3mm以上時(shí)須采用多層焊2.熔深淺，焊道平滑3.適用于修補(bǔ)焊接等離子弧焊1.熔深大2.10mm的板厚可以一次焊成3.手工操作困難電子束焊1.熔深大，污染少2.焊縫窄，熱影響區(qū)小，焊接變形小3.設(shè)備價(jià)格高熔化極氬弧焊1.熔深大，熔敷量大2

54、.飛濺較大3.焊縫外形較鎢極氬弧焊差擴(kuò)散焊1.可以用于異種金屬或金屬與非金屬的焊接2.形狀復(fù)雜的工件可以一次焊成3.變形小1233 3焊接材料焊接材料n鈦及鈦合金對(duì)熱裂紋不敏感，焊接時(shí)可選擇與母材成分相同或相似的填充金屬。n常用的焊絲牌號(hào)有TA1、TA2、TA3、TA4、TA5、TA6及TC3等，其成分與相應(yīng)牌號(hào)的鈦材料是一致的。n焊絲均是以真空退火狀態(tài)供貨，其表面不得有燒皮、氧化色、裂紋等缺陷存在。常用的焊絲直徑一般為0.82.0mm。1243 3焊接材料焊接材料n為了改善焊接接頭的塑性和韌性，有時(shí)采用強(qiáng)度低于母材的填充材料，例如 ，用工業(yè)純鈦TA1、TA2作填充材料焊接TA7和厚度不大的T

55、C4。n保護(hù)氣一般采用純氬氣（純度大于99.99%），有時(shí)為了增大熔深和加強(qiáng)保護(hù)效果（仰焊時(shí)），也采用氦氣保護(hù)。1254 4焊接工藝及焊接參數(shù)焊接工藝及焊接參數(shù)（1）鎢極氬弧焊（TIG焊） n用于焊接厚度在3mm以下的薄板，分為敞開(kāi)式焊接和箱內(nèi)焊接兩種方法。q敞開(kāi)式焊接是在大氣環(huán)境中施焊，為防治空氣侵入而污染焊接區(qū)金屬，焊接時(shí)需要利用帶拖罩的焊槍和背面保護(hù)裝置，用Ar或Ar+He混合氣體把處于400以上的高溫區(qū)與空氣隔開(kāi)，這是一種局部氣體保護(hù)的焊接方法。1264 4焊接工藝及焊接參數(shù)焊接工藝及焊接參數(shù)（1）鎢極氬弧焊（TIG焊） n用于焊接厚度在3mm以下的薄板，分為敞開(kāi)式焊接和箱內(nèi)焊接兩種方

56、法。q當(dāng)工件結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，難以使用拖罩或進(jìn)行背面保護(hù)時(shí)，應(yīng)采用在充滿Ar或Ar+He混合氣體的箱內(nèi)施焊，這是一種整體氣體保護(hù)的焊接方法。1274 4焊接工藝及焊接參數(shù)焊接工藝及焊接參數(shù)（1）鎢極氬弧焊（TIG焊） n應(yīng)采用較小的焊接熱輸入。n厚度0.12.0mm的鈦及鈦合金板材、對(duì)焊接熱循環(huán)敏感性強(qiáng)的鈦合金及薄壁鈦管焊接時(shí)，宜采用脈沖電流焊接。1284 4焊接工藝及焊接參數(shù)焊接工藝及焊接參數(shù)（2 2）熔化極氬弧焊（）熔化極氬弧焊（MIGMIG焊）焊） n用于中厚板的焊接n對(duì)保護(hù)要求比TIG焊更為嚴(yán)格。qTIG焊的拖罩可用于MIG焊，但由于MIG焊焊接速度快，金屬的高溫區(qū)段較長(zhǎng)，拖罩應(yīng)加長(zhǎng)，并采用

57、流動(dòng)水冷卻。nMIG焊的焊接材料選擇與TIG焊相同，但對(duì)氣體純度和焊絲的表面清潔度要求更高。厚度1525mm的板材可選用90單面V形坡口。129（3 3）等離子弧焊）等離子弧焊 n等離子弧焊具有能量密度大、穿透力強(qiáng)、效率高等特點(diǎn)，所用氣體為氬氣，很適合鈦及鈦合金的焊接。n515mm的鈦及鈦合金板材可一次焊透，并可有效防止氣孔的產(chǎn)生。n熔透法等離子弧焊接工藝適合于焊接各種板厚，但一次焊接的厚度較小，3mm以上的板需要開(kāi)坡口。 1304 4焊后熱處理焊后熱處理n鈦及鈦合金焊接接頭在焊后存在很大的焊接殘余應(yīng)力，如果不及時(shí)消除，會(huì)引起冷裂紋，還會(huì)增大接頭對(duì)應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的敏感性，因此焊后須進(jìn)行熱處理。n采用合理的退火規(guī)范可完全消除內(nèi)應(yīng)力并能保證較高的強(qiáng)度，而且空冷時(shí)不產(chǎn)生馬氏體或少產(chǎn)生馬氏體，故塑性也較好。n為防止工件表面氧化，熱處理應(yīng)在真空或惰性氣氛中進(jìn)行。131典型鈦合金的焊接TC4鈦合金化學(xué)反應(yīng)罐的焊接(1) 下料準(zhǔn)備某化工廠采用8mm厚的TC4熱軋鈦合金板材制造化學(xué)反應(yīng)罐。等離子弧切割下料，切口留出加工余量。(2) 施工要求鈦合金材料焊接應(yīng)在獨(dú)立的鈦合金加工車間進(jìn)行。(3) 板材對(duì)接采用TIG焊對(duì)板材進(jìn)行對(duì)接，開(kāi)45V形坡口，選用直徑為3mm的TC3焊絲132TC4