tc钛合金的活性焊剂钨极氩弧焊工艺研究

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1、TC4钛合金的活性焊剂钨极氩弧焊工艺研究StudyontungstenareweldingprocesswithactivatedfluxofTC4Tialloy王纯[摘要]针对δ1.5和δ3.0的TC4钛板手工直流A-TIG焊焊接质量、接头力学性能、显微组织及气孔形成的影响进行了系统的研究。分析了各种焊接工艺参数对焊接质量的影响及其规律；利用材料拉伸试验机、金相显微镜、扫描电子显微镜和X射线探伤等技术对焊接接头力学性能、接头显微组织及气孔缺陷等进行分析；对活性焊剂对接头组织的影响机理、TIG焊接头气孔的形成原因和防止措施及活性焊剂对气孔形成的影响进

2、行了分析和讨论。[关键词]钛合金；活性焊剂；氩弧焊1引言纯钛在室温下为密排六方结构，与体心立方金属相比，没有冷脆现象；钛的塑性较好，纯钛在室温下可进行冷轧，其厚度减缩率可超过90%，而不出现明显裂纹；钛及其合金倘若精细地去除杂质(主要是氧)，在-253℃下仍能保持相当好的塑性；钛合金有较高的高温强度，其工作温度可达550℃；钛很容易与氧生成稳定的氧化薄膜，在很多环境介质中比铝合金、不锈钢和铜合金有更高的腐蚀抗力[1]。钛及其合金在工程上应用较晚，直到1952年才正式作为结构材料使用，这主要是因为钛与氧、氮、氢及碳这些元素有很强的亲和力和化学作用，致使

3、钛及其合金的生产成本较高，但它在航空航天、舰船、兵器等军事工业部门中已得到了广泛应用，且发展很快。随着钛合金在工业领域的推广应用，钛合金材料的焊接技术及工艺是其实用化必须解决的关键问题之一。适于钛及其合金的焊接方法有很多，钨极氩弧焊、等离子弧焊、电子束焊、激光焊等熔化焊接方式在钛及钛合金的焊接中应用广泛。随着焊件的具体情况，高频焊、爆炸焊、摩擦焊、扩散焊等也是常采用的焊接方法[2~4]。目前，在钛产品焊接过程中，国内使用最普遍的是钨极氩弧焊(TungstenInert-GasArcWelding简称TIG或GTAW)，包括手工、自动或半自动。国内钛设

4、备制造过程中几乎95%以上的焊接工作是手工TIG焊[5]。为了提高TIG焊的焊接效率，降低成本，扩大TIG焊的应用范围，国内外的焊接工作者进行了大量的研究。近年来，一种新型高效的焊接方法——活性焊剂钨极氩弧焊(ActivatingFluxTIG，简称A-TIG)越来越引起世界范围内人们的关注。二十世纪六十年代中期乌克兰巴顿焊接研究所(PWI)进行钛合金焊接研究时发现涂敷活性焊剂可以显著增加TIG焊的焊接熔深，并研制出了钛合金用活性焊剂。到了二十世纪九十年代活性焊剂在焊接不锈钢、碳锰钢和低合金钢方面获得巨大的成功，并发展成A-TIG焊—一种新型的焊接工

5、艺方法。此时，前苏联进入了A-TIG焊技术的实用阶段，将其广泛用于电力、化工和航天等重要工业领域[6]。继前苏联之后，1993年美国的爱迪生焊接研究所(EWI)与海军连接中心(NJC)合作，开始了TIG焊用焊剂的研究，该项目总投资80万美元，主要用于开发不锈钢、碳钢、镍基合金及钛合金用的活性焊剂[7]。日本近年来也开发了氩弧焊用焊剂，主要用于修复电厂热量管道焊接接头处常产生的裂纹，可不开坡口直接重熔进行修复。英国焊接研究所(TEI)正在对活性焊剂的作用机理进行深入研究，其与巴顿焊接研究所(PWI)合作，致力于用于工业生产的氩弧焊用焊剂项目已取得进展，

6、该项目总投资10万英镑[8]。我国对A-TIG焊技术的研究始于1998年前后，并已取得了初步成果。兰州理工大学[9~16]、哈尔滨工业大学[17~22]、洛阳船舶材料研究所[23]、广船国际股份有限公司工艺研究所[24]、大连铁道学院[25]和陕西工学院[26]针对不锈钢、碳钢、铝合金用的活性焊剂进行了配方研制和增加焊接熔深机理的研究。另外，北京航空制造工程研究所(航天625所)及西安航空材料研究所分别从乌克兰引进了钛合金和不锈钢活性剂的配方，并作了一定的研究。_______________________________作者简介：王纯(1972-)

7、，女，西安交通大学工程硕士，高级讲师。王纯：钛合金活性焊剂钨极氩弧焊焊缝成形本研究对TC4钛合金TIG焊和A-TIG焊的焊接工艺过程、接头组织特征、力学性能、焊接气孔及其形成机理等进行探讨，旨在为推进A-TIG焊工艺在钛合金结构件上的应用提供理论和实践依据。2焊接试验2.1工艺方案本实验采用手工直流TIG焊和A-TIG焊进行对比试验。待焊材料为δ1.5和δ3.0的TC4钛板，接头形式采用常规平板对接，不开坡口，预留试样间隙分别为0.2mm和0.5mm，填加直径为1.6mm和2.0mm的TC4焊丝，单道焊。焊前，对两种焊接方法的待焊试样均进行相同的处理

8、措施。在保证焊透的前提下，对焊接规范进行摸索，并最终确立两种焊接方法的焊接规范。2.2实验方法2.2.1焊接