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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(wèn)題
時(shí)間:2021-09-10 14:24 閱讀:2990 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(wèn)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(wèn)題。
激光焊接機(jī)在焊接鈦合金材料出現(xiàn)的問(wèn)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(wú)氣孔,線能量過(guò)大或過(guò)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?、氫氣,并與之發(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(guò)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(guò)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(guò)大或有毛刺,應(yīng)該提高工件的加工精度。
3.工件沒(méi)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(guò)大,可減小保護(hù)氣的流量來(lái)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(wú)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(wú)法相比的高性能快速融合,超過(guò)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(wèn)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(wú)氣孔,線能量過(guò)大或過(guò)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?、氫氣,并與之發(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(guò)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(guò)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(guò)大或有毛刺,應(yīng)該提高工件的加工精度。
3.工件沒(méi)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(guò)大,可減小保護(hù)氣的流量來(lái)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(wú)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(wú)法相比的高性能快速融合,超過(guò)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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