1 前言

鈦合金具有密度小、強度高、耐腐蝕等特點，鈦合金管材作為一種新型材料，廣泛應用于航空航天領(lǐng)域，在航空發(fā)動機管路中鈦合金導管所占比重越來越大。另外鈦合金是一種非?；顫姷慕饘伲诟邷叵聦ρ?、氫、氮等氣體具有極大的親和力，吸收和溶解氣體能力很強，特別是在焊接過程中，這種能力伴隨著焊接溫度的升高，表現(xiàn)得尤為強烈，在焊接時需要對氧、氫、氮等氣體的吸收和溶解加以控制，避免產(chǎn)品的報廢，這給鈦合金管焊接帶來了極大的困難。

　2 鈦合金導管手工氬弧焊

2.1鈦合金導管的焊接性

（1）焊接接頭的脆化

在常溫下，鈦與氧反應生成致密的氧化膜，從而使其具有較好的化學穩(wěn)定性與耐腐蝕性。高溫下，特別是在焊接過程中，鈦合金與氧、氫、氮反應的速度極快，當熔池中侵入氧、氫、氮等有害氣體后，焊接接頭的塑性、韌性和表面顏色等都有明顯的變化，特別是在882℃以上時，接頭晶粒長大傾向嚴重，冷卻時形成馬氏體組織，致使接頭強度、硬度、塑性、韌性下降，過熱傾向嚴重，接頭嚴重脆化。因此，在進行鈦合金焊接時，對熔池、熔滴及高溫區(qū)，不管是正面還是反面，都應進行全面、可靠的氣體保護。

（2）氣孔

氣孔是鈦及鈦合金焊接時最常見的缺陷，主要出現(xiàn)在熔合線附近。氫是形成氣孔的主要原因。在焊接時，鈦吸收氫的能力很強（在高溫時更強），溶解度卻隨著溫度的下降而顯著下降，所以溶解于液態(tài)金屬中的氫往往來不及逸出就聚集于熔合線附近形成氣孔。

（3）近縫區(qū)的延時裂紋

鈦合金在焊后一段時間內(nèi).在近縫區(qū)往往容易出現(xiàn)裂紋（延時裂紋）。產(chǎn)生原因是氫由高溫熔池向低溫熱影響區(qū)擴散，隨著含氫量增加，析出的TiH2量增加，使熱影響區(qū)脆性增大，再加上析出的氫化物體積膨脹時產(chǎn)生的組織應力，最終導致裂紋產(chǎn)生。

2.2鈦合金導管的焊接要求及注意事項

（1）盡量設置專用的焊接工作間，室內(nèi)嚴禁吸煙，環(huán)境保持清潔、干燥，嚴格控制空氣的對流。

（2）焊工焊接時穿潔凈的工作服，戴脫脂手套，嚴禁赤手觸摸零件。

（3）焊接區(qū)域及焊絲表面應用丙酮進行脫脂處理。

（4）采用高純度保護氬氣，純度不小于99.99%。焊接時的供氣流量應按工藝規(guī)程規(guī)定的值對焊道正面、背面進行保護。

（5）在焊接過程中，管內(nèi)氬氣與焊具噴嘴的氬氣流量要保持恒定，以防管內(nèi)焊縫熔池成型產(chǎn)生凸凹現(xiàn)象。

（6）焊接時應盡可能采用短弧焊接，采用小的焊接線能量。

（7）對接管定位點焊時，其間隙小于30%壁厚。每道焊縫應盡可能一次焊完。

（8）焊接時，焊具不應左右擺動，焊絲熔化端不得移出氣體保護區(qū)。引弧時應提前送氣10-15s，息弧時不能馬上抬起焊槍，應延后供氣15-30s，直到溫度降至250℃以下。

2.3焊接工藝

2.3.1焊前清理。

焊接缺陷的產(chǎn)生與焊件、焊絲表面清潔度有很大關(guān)系。焊前應將管接頭邊緣15～20mm范圍內(nèi)及焊絲表面的油污、水、氧化膜及其他臟物清理干凈。清理方法可采用化學方法（酸洗）或機械手段（不銹鋼刷除）去除表面氧化皮。焊前還應用丙酮或酒精擦洗，清洗后的焊件必須在24h內(nèi)焊完，否則需重新清理。焊絲酸洗后最好經(jīng)過真空脫氫處理，焊前用丙酮脫脂。

2.3.2氣體保護。鈦管接頭在焊接時，為了防止焊接接頭在高溫下被有害氣體及元素污染，必須對焊縫進行必要的氬氣保護，純度不小于99.99%。氬氣流量按表2-1所示。

2.3.3焊接工藝參數(shù)的選擇。

（1）焊絲的選擇。填充焊絲的牌號應根據(jù)母材來選擇，一般采用與母材同質(zhì)的原則，有時為了提高接頭的塑性，也可以選擇比母材合金化程度稍低的焊絲。焊絲直徑的選擇應根據(jù)母材厚度來選擇，見表2-1所示。

（2）電源及極性的選擇。鈦及鈦合金焊接一般采用直流手工鎢極氬弧電源，其極性接法采用直流正接。

（3）鎢極的選擇。鎢極直徑根據(jù)鈦合金管壁厚選擇，一般在 1.0-3.Omm之間，鎢極端部應磨成25°～45°的錐形。