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(一)常用銅及銅合金及其分類
銅及銅合金以它獨特而優越的綜合性能,如導電性、導熱性、耐蝕性、延展性及一定的強度等特性,在各行業中獲得了廣泛的應用。銅及銅合金種類繁多,常用的銅及銅合金可從它的表面顏色看出其區別,如常用的純銅(又稱紫銅)、黃銅、青銅和白銅,實際上就是純銅、銅鋅、銅鋁、銅錫、銅硅和銅鎳的合金。
(二)銅及銅合金的焊接特點
1.高熱導率的影響
由于銅及銅合金的高熱導率、線膨脹系數和收縮率,在焊接銅及銅合金時,采用的焊接參數與焊接同厚度低碳鋼差不多時,母材就很難熔化,且填充金屬與母材也不能很好地熔合,產生了焊不透的現象;焊后的變形也比較嚴重,外觀成形差。因此即使焊接使用大功率熱源,還得在焊前預熱或焊接過程中采取同步加熱的措施。另外,母材厚度越大,散熱愈嚴重,也愈難達到熔化溫度。
2.焊接接頭的熱裂傾向大
焊接時,銅能與其中的雜質分別生成多種低熔點共晶,加上銅及銅合金在加熱過程中無同素異構轉變,銅焊縫中也生成大量的柱狀晶;同時銅及銅合金的線膨脹系數和收縮率較大,增加了焊接接頭的應力,也更增大了接頭的熱裂傾向。因此熔化焊時,常采取以下措施∶①嚴格限制銅中的雜質含量,特別是氧的含量;②通過焊絲加入硅、錳、磷等合金元素,增強對焊縫的脫氧能力;③選用能獲得雙相組織的焊絲,使焊縫晶粒細化等。
3.氣孔
熔化焊時,氣孔出現的傾向比低碳鋼要嚴重得多,所形成的氣孔幾乎分布在焊縫的各個部立,且主要是由溶解的氫直接引起的擴散性氣孔和氧化還原反應引起的反應性氣孔。因此,為了或少或消除銅焊縫中的氣孔,主要的措施是減少氫和氧的來源,用預熱來延長熔池存在的時間氣體易于逸出。
4.接頭性能的變化
在熔化焊過程中,由于晶粒長大,雜質和合金元素的摻入,以及有用合金元素的氧化、蒸發,使接頭出現以下變化∶塑性變壞、導電性下降、耐蝕性下降、晶粒粗化等。要改善接頭的性,除了盡量減少熱作用、焊后進行消除應力熱處理外,主要的措施是控制雜質含量和通過合金對焊縫進行變質處理,并根據不同銅合金接頭的不同要求來選用。
(三)焊接方法的選擇
熔化焊是銅及銅合金焊接中應用最廣泛,并容易實現的一類焊接方法。氣焊、焊條電弧焊、
埋弧焊、鎢極和熔化極氣體保護焊、等離子弧焊和電子束焊都有應用。合理選擇焊接方法,除了根據母材的成分、厚度和結構特點外,還要考慮合金元素及數量等。總之,焊接銅及銅合金需要大功率、高能束的熔焊電源,熱效率愈高,能量愈集中愈有利。不同厚度的材料對不同焊接方法有適應性,如薄板焊接以氣焊、鎢極氬弧焊、焊條電弧焊為好;中等板厚以熔化極氣體保護焊和電子束焊較合理;厚板則建議使用埋弧焊、電渣焊等大功率的焊接方法。
(四)焊接材料
1.焊條
焊條電弧焊用焊條分為純銅、青銅和白銅三類見第二章。由于黃銅中的鋅容易蒸發,因而極少采用焊條電弧焊。焊條的選用基本按母材的成分選擇相應焊芯的焊條。對于黃銅,一般選擇青銅焊芯的焊條,如ECuSi和ECuSnB。純銅焊條型號 ECu為低氫型藥皮,用于焊接脫氧銅或無氧銅結構件,焊條使用前應嚴格烘干去除水分。
銅及銅合金焊條執行GB/T3670—1995《銅及銅合金焊條》,焊條的具體選用見第二章第二節。
2.埋弧焊用焊絲和焊劑
埋弧焊的特點是電弧熱效率高,對熔池的保護效果好。大、中厚度焊件的焊接工藝與鋼基本相同,但在具體措施上有其自身特點。焊劑可選用高錳高硅焊劑HJ431,但可能發生合金元素向焊縫過渡,接頭性能要求高的焊件宜選用 HJ260、HJ150。焊絲則選用純銅焊絲、青銅焊絲焊接純銅和黃銅。
銅及銅合金焊絲執行 GB/T 9460—2008《銅及銅合金焊絲》,焊絲的具體選用見第二章第二節。
3.惰性氣體保護焊用焊絲及保護氣體
銅薄板和中板焊接,使用氣體保護焊逐漸取代氣焊、焊條電弧焊,非熔化的電極一般選針鎢極。惰性氣體保護焊主要通過焊絲來調節焊縫的成分和性能,以此來滿足焊件的要求,因此焊接純銅一般選無氧銅焊絲,如SCu1898。焊接普通黃銅,采用無氧銅加脫氧劑的錫青銅焊絲,如SCu5210。對高強度黃銅則采用青銅加脫氧劑的硅青銅焊絲或鋁青銅焊絲,如SCu6560、SCu6100A等。焊接白銅可選擇白銅焊絲,如SCu7158。焊接青銅則選用相應的青銅焊絲。無論是熔化極還是非熔化極惰性氣體保護焊選擇焊絲的原則均相同。厚度小于3mm的直邊坡口對接,可以不加焊絲,厚度大于3mm的通常要加填充絲,而厚度大于12mm的焊件則最好選用熔化極惰性氣體保護焊。
保護氣體通常選用氬氣,在一些特殊情況下,如焊接純銅或高導熱率銅合金焊件時,不允許預熱,要求獲得較大的熔深時,可采用70%氬氣與30%(體積分數)氦氣的混合氣。混合氣體的最 大優點是可以改善焊縫金屬的潤濕性,提高焊接質量。
銅及銅合金焊絲執行 GB/T9460-2008《銅及銅合金焊絲》,焊絲的具體選用見第二章第二節。
(五)焊接工藝措施
由于前面所述的銅及銅合金的焊接性特點,焊接銅及銅合金時,需要采取以下的工藝措施∶
1)焊前需要徹底清除坡口兩側30mm范圍內的油脂、水分及其他雜質及金屬表面的氧化膜,直至露出金屬光澤為止。這是避免焊縫出現氣孔的有效措施。
2)焊前要預熱或在焊接過程中采取同步加熱的措施。
3)嚴格限制銅中的雜質含量,通過焊絲加入硅、錳、磷等合金元素,增加對焊縫的脫氧能力,選用能獲得雙相組織的焊絲等措施,防止焊接接頭的熱裂紋與減少氣孔。
4)控制焊后冷卻速度,防止焊接變形。
5)因銅及銅合金的流動性好,故應盡可能采用平焊位置。
(一)常用鎳及鎳合金及其分類
鎳及鎳合金具有特殊的物理力學及耐腐蝕性能,鎳基耐蝕合金在200-1090℃范圍內能耐各種腐蝕介質的侵蝕,同時具有良好的高溫和低溫力學性能,尤其在一些苛刻腐蝕條件下是一般不銹鋼所無法取代的優良材料。在鎳中添加鉻、銅、鐵、鉬、鋁、鈦、鈮、鎢等元素后,通過固溶強化,不但可以改善純鎳的力學性能,而且可適應于各種腐蝕介質下侵蝕,并使之具有優良的耐腐蝕性。
鎳基耐腐蝕合金根據其合金元素的含量和所占比例進行分類和命名,如Ni-Cu合金稱為蒙乃爾合金;Ni-Cu-Fe合金中鎳含量占優勢,稱因康鎳合金,若鐵含量高則稱因康洛依合金;對于鉬含量較高的Ni-Cu-Mo合金則多數稱哈斯特洛依合金,也稱海氏合金或哈氏合金。
(二)鎳及鎳合金的焊接特點
1.焊接熱裂紋
由于鎳基合金為單相奧氏體組織,所欲與不銹鋼相比,具有高的焊接熱裂紋敏感性,特別是焊縫易產生多邊化晶間裂紋。這種裂紋為微裂紋,焊后對焊縫進行著色檢查時,短時間一般發現不了,但經過一段時間后,才會顯露出來。
2.限制熱輸入
采用高熱輸入焊接鎳基耐蝕合金可能產生不利的影響。在熱影響區產生一定程度的退火和晶粒長大,高熱輸入可能產生過度的偏析、碳化物的沉淀或其他有害的冶金現象,易引起熱裂紋或降低耐蝕性。如果熱輸入過小,會加速焊縫的凝固結晶速度,更易形成多邊晶界,在一定應力下有助于多邊化裂紋的產生。
3.耐蝕性能
對于大多數鎳及耐蝕合金,焊后對耐蝕性能并沒有多大影響。通常選擇填充材料的化學成分與母材接近。但有些鎳基合金焊接加熱后對靠近焊縫的熱影響區產生有害影響,如Ni-Mo合金通過焊后退火處理來恢復熱影響區的耐蝕性,而對于大多數鎳基合金不需要通過焊后熱處理來恢復耐蝕性。
4.工藝特性
1)鎳及鎳基合金液態焊縫金屬流動性差,不像鋼焊縫金屬那樣容易潤濕展開。由于需要控制接頭的焊縫金屬,鎳基耐蝕合金接頭形式與鋼不同,接頭的坡口角度更大,以便使用擺動工藝。
2)焊縫金屬熔深淺,同樣不能通過增大焊接電流來增加熔深,如果電流過大可能引起裂紋和氣孔,因此接頭鈍邊的厚度要薄一些。
3)鎳基耐蝕合金一般不需要焊前預熱,但當母材溫度低于15℃時,應對接頭兩側加熱到15-20℃。一般不推薦焊后處理。
(三)焊接方法的選用
鎳基鎳合金適用的焊接方法有:焊條電弧焊、鎢極氣體保護焊、熔化極氣體保護焊、埋弧焊和等離子弧焊。
(四)焊接材料
鎳及鎳合金焊材的選用原則是應保證焊縫金屬的力學性能高于或等于母材規定的限值,當需要時,其耐蝕性能不應低于母材的相應要求,或力學性能和耐蝕性能滿足設計文件規定的技術條件。焊條或焊絲熔敷金屬化學成分應與母材相近。為了控制焊接氣孔和熱裂紋,在焊接材料中一般加入合金元素如鈦、錳和鈮。
1.焊接鎳及鎳合金時焊條的選用
鎳及鎳合金焊條主要用于焊接工業純鎳及高鎳合金,也可用于異種金屬的焊接及堆焊。鎳及鎳合金焊接時焊條的選用,主要是根據母材的合金類別來選用相應合金成分的焊條。可以調整化學成分以滿足焊接性能的要求,如通過添加合金控制氣孔,增加抗熱裂紋的能力或改善力學性能;當抗裂性要求高時宜選用含有較高鉬、鎢的鎳鉻鉬焊條,如ENi6002。鎳及鎳合金焊條執行GB/T13814—2008《鎳及鎳合金焊條》,焊條的具體選用見第二章第二節。
2.鎳基耐蝕合金埋弧焊焊劑及焊絲的選用
可以使用埋弧焊焊接某些固溶鎳基耐蝕合金,不推薦使用埋弧焊焊接厚板鎳-鉬合金,因為焊接高的熱輸入和低的冷卻速度使焊縫延性降低,并且由于焊劑反應引起成分的變化,使耐蝕性能降低。
鎳基耐蝕合金焊接時,有類似奧氏體不銹鋼焊接時所發生的問題,如熱裂紋、氣孔和接頭晶間腐蝕等,焊接材料的選用應嚴格控制硅、硫和磷的含量。
(1)焊劑的選用 焊接碳鋼和不銹鋼用埋弧焊劑,一般不宜用于焊接鎳基耐蝕合金,鎳基耐蝕合金埋弧焊用焊劑還要往焊縫中添加重要的合金元素。因此,焊劑與焊絲的共同作用應與母材相匹配。
(2)焊絲的選用 選用焊絲應與母材成分相匹配,焊絲成分大多與母材相當,為補償某些重要合金元素的燒損以及控制焊接氣孔和熱裂紋,通過焊劑還要添加部分合金。
鎳及鎳合金焊絲執行 GB/T15620—2008《鎳及鎳合金焊絲》,焊絲的具體選用見第二章第二節。
3.鎳基耐蝕合金氣體保護焊焊接材料的選用
(1)TG焊焊接材料的選用 TIG焊已廣泛應用于鎳基耐蝕合金的焊接及異種鎳基合金和鎳基合金對Cu-Ni、銅或鋼的焊接。特別適用于薄件、小截面工件和焊后不允許有殘留熔渣的結構件的焊接。焊接時一般采用直流反接、高頻引弧、電流衰減收弧等技術。
保護氣體一般選用氬氣、氦氣或氬氣和氦氣混合氣體。單道焊時可采用Ar+H25%,有助于消除純鎳焊縫中的氣孔。當不加填充焊絲焊接薄件時,用氦氣進行保護比氬氣具有導熱大、向熔池輸入熱量多、焊速快的優點;但當使用電流小于60A時,宜用氬氣進行保護,此時若用氦氣則電弧穩定性較差。氬和氦的純度應不小于99.95%。
焊絲的選用一般來說應與母材對應。焊絲的成分一般略高于母材,以補充焊接過程中合金元素的燒損,并利于控制焊縫中氣孔和裂紋的產生。鎢極則宜選用鈰鎢極。
(2)MIG焊焊接材料的選用 鎳基耐蝕合金可采用MIG焊。用來焊接固溶強化鎳基耐蝕合金,很少用來焊接沉淀硬化耐蝕合金,一般采用氬氣或氬氣和氦氣混合氣體進行保護。由于熔滴過渡形式不同,形成最 佳保護的氣體也不同。噴射或顆粒狀過渡形式時,宜采用純氬進行保護;短路過渡時宜用 Ar+He(50∶50)混合氣體保護;脈沖電弧過渡時宜用Ar+He(15%~20%)進行保護,可獲得最 佳保護效果。
焊絲的選用基本上與TIG焊相同,即焊絲成分與被焊母材的成分相匹配。焊絲直徑的選用主要取決于熔滴過渡形式和母材厚度,對于噴射過渡宜選用φ0.8~φ1.6mm的焊絲,短路過渡一般選用φ1.2mm或更細的焊絲。
(五)焊接工藝措施
1.坡口和清理。
1)鎳及鎳合金焊接坡口與鋼相比,其特點是坡口角度大,根部間隙大,且鈍邊高度小。可采用機加工和等離子弧切割加工坡口,但不能使用氧乙炔切割。
2)單面焊接頭,可采取背面放置成形襯墊、背面通保護氣體等措施,保證背面焊透和防止氧化。
3)在任何形式的加熱之前,對焊絲、坡口、襯墊、坡口兩側母材表面及與接頭接觸的刷子、鑿子等工具進行清理。要求表面無異物。
2.施焊
1)清理合格的鎳及鎳合金工件及焊絲應在專用潔凈環境內施焊。
2)焊條電弧焊應選擇最 佳焊接電流范圍,嚴格控制焊接參數,保持盡量短的電弧長度。
3)鎢極氣體保護焊時,在焊縫金屬中填充金屬量應占一半以上,熔化極氣體保護焊推薦選用直流恒壓電源。埋弧焊應注意防止焊縫金屬耐腐蝕性能和塑性降低,不推薦使用理弧焊焊接厚板鎳鉬合金。
4)焊前一般不要求預熱,但應去除濕氣,在焊接區周圍加熱到16℃左右。施焊時限制熱輸人,如采用窄焊道、焊后急冷等,急冷使用的冷卻水應清潔,控制道間溫度不大子150℃。
5)氣體保護焊時注意焊縫背面及高溫區的保護,液態焊縫金屬流動性差,不容易潤濕展開,應采取各種工藝措施使液態焊縫金屬布滿坡口,確保熔合和焊透。
6)焊接區錘擊應采用不銹鋼錘。
7)鎳及鎳合金一般不要求焊后熱處理,當需要時按設計文件或相關技術文件的要求進行。部分因康鎳合金當焊縫設計溫度高于538℃時,應進行穩定化處理。
(一)常用鋁及鋁合金及其分類
鋁及鋁合金按鋁制產品形式不同可分為變形鋁合金及鑄造鋁合金。按強化方式可分為非熱處理強化鋁合金及熱處理強化鋁合金。按合金化系列,可分為工業純鋁、鋁銅合金、智錳合金、鋁硅合金、鋁鎂合金、鋁鎂硅合金、鋁鋅鎂銅合金等七大類,特種設備常用純鋁、鏟毓合金和鋁鎂合金。鋁錳合金僅可變形強化,其強度比純鋁略高,成形工藝性及耐蝕性、焊接性奪。鋁鎂合金也僅可變形強化,與其他鋁合金相比,鋁鎂合金具有中等強度,其延性、焊接陟能、耐蝕性能良好。
鋁在空氣和氧化性水溶液介質中,表面會產生致密的氧化鋁鈍化膜,因而在氧化性介質中具有良好的耐蝕性。鋁在低溫下不存在脆性轉變,因此鋁制設備可用在很低的溫度。
(二)鋁及鋁合金的焊接特點
1.鋁的氧化性
鋁極易氧化,在常溫空氣中即生成致密的氧化鋁薄膜,焊接時容易造成夾滲,氧化鋁膜還會吸附水分,焊接過程中會促使焊縫生成氣孔。因此,焊接時應對熔化金屬和高派參屬進行有效的保護。
2.鋁的線膨脹系數鋁焊接時熔
鋁的線膨脹系數比較大,約為鋼的兩倍,鋁凝固時的體積收縮率也比鋼大得池容易產生縮孔、縮松、熱裂紋及較高的熱應力。
3.氣孔
鋁及鋁合金液體熔池易吸收氫等氣體,若焊后冷卻凝固過程中來不及析出,氣孔。
4.熱影響區的強度下降N的見
當母材為變形強化或固溶時效強化時,焊接熱影響區強度將下降。
(三)焊接方法的選擇
鋁及鋁合金適應的方法很多,氣焊、鎢極氣體保護焊、熔化極氣體保護焊、等離子弧焊、焊條電弧焊等都適用。選擇焊接方法時,應考慮產品結構特點、制造工藝要求、焊件厚度、鋁合金類別、牌號、對焊接接頭質量及性能的要求等綜合選擇。
特種設備施焊時,經常采用鎢極氬弧焊和熔化極氣體保護焊,這兩種焊接方法熱量比較集中,電弧燃燒穩定,由于采用惰性氣體,保護良好,容易控制雜質和水分來源,減少熱裂紋和氣孔的發生,焊縫質量優良,鎢極氬弧焊一般用于薄板,熔化極氣體保護焊用于厚板。等離子弧焊接的接頭性能一般比氬弧焊好,但設備工藝復雜,使用尚不多。焊條電弧焊一般僅用于補焊鋁合金鑄件。
(四)焊接材料1.焊絲的選用
1)焊絲的選用原則是應保證焊縫金屬的力學性高于或等于母材規定的限值,當需要時,其耐蝕性能不應低于母材相應要求;或力學性能和耐蝕性能滿足設計文件規定的技術條件。
2)為保證焊縫金屬的耐蝕性,母材為純鋁時,宜采用純度不低于母材的焊絲;母材為鋁鎂合金或鋁錳合金等耐蝕鋁合金時,宜采用含鎂量或含錳量不低于母材的焊絲。焊絲的選取可參考本書第二章。
鋁及鋁合金焊絲執行GB/T10858—2008《鋁及鋁合金焊絲》,焊絲的具體選用見第二章第二節。
2.保護氣體和鎢極的選用
常用的保護氣體有氬氣和氦氣,其純度應大于99.9%。鎢極氣體保護焊的鎢極宜選用鈰鎢極。
(五)焊接工藝措施
1.焊前清理
坡口應采用冷加工或等離子弧方法加工,焊前應對坡口進行打磨或冷加工以清除氧化物,直至露出金屬光澤并打磨平整。坡口表面及兩側應嚴格進行表面清理,可采用機械法或化學法進行表面清理,但不要使用砂輪或砂布,建議使用不銹鋼制的鋼絲刷。清理后的表面應加以保護,免遭沾污,并即時施焊。焊絲表面在焊前也要進行清理。
2.預熱
符合下列條件的焊件,焊前宜進行預熱。①鎢極氬弧焊時,焊件厚度大于10mm;②熔化極氬弧焊時,焊件厚度大于15mm;③鎢極或熔化極氦弧焊時,焊件厚度大于25mm。未強化的鋁及鋁合金的預熱溫度一般為100~150℃;經強化的鋁合金,預熱溫度不應超過100℃。
3.施焊
鎢極氬弧焊宜選擇交流焊機;施焊應在無污染、無灰塵和無金屬粉塵的清潔環境內施焊;施焊過程中應控制道間溫度不超過150℃;預防焊縫夾污;弧坑應填滿并高于母材;道間應用機械方法清除氧化膜等。
(一)常用鈦及鈦合金及其分類
鈦是一種活性金屬,常溫下能與氧生成致密的氧化膜而保持高的穩定性和耐腐蝕性。鈦及鈦合金的最 大優點是比強度大,綜合性能優越。鈦合金首先在航空工業中得到應用,鈦及鈦合金具有良好的耐腐蝕性能;在化工、海水淡化、電站冷凝器等方面成功應用。
鈦及鈦合金按其退火態的組織分為α鈦合金、β鈦合金、α+β鈦合金三類,分別用TA、TB和TC 表示。在壓力容器制作中,牌號為TA2的工業純鈦使用居多,使用狀態一般為退火態。
(二)鈦及鈦合金的焊接性
1.間隙元素沾污引起脆化
由于鈦的活性強,高溫下鈦與氧、氮、氫反應速度很快。氧和氮固溶于鈦中,使鈦晶格畸變,強度硬度增加,塑性韌性降低;而氫含量增加,焊縫金屬的沖擊韌性急劇降低,塑性下降較少;碳以間隙形式固溶于鈦中,使強度提高,塑性下降,作用不如氮、氧顯著,但碳量超過溶解度時,易于引起裂紋,因此鈦及鈦合金焊接時必須進行有效的保護。
2.焊接相變引起的性能變化
對于常用的工業純鈦,其組織為α合金,這類合金的焊接性最好。在用鎢極氬弧焊填加同質焊絲或不加焊絲,在保護良好的條件下焊接接頭強度可與母材等強度,接頭塑性較差。焊接接頭塑性降低的主要原因有∶①焊縫為鑄造組織,它比軋制狀態塑性低;②焊接時由于導熱性差、比熱小、高溫停留時間長、冷卻速度慢,易形成粗晶;③若采用加速冷卻,又易產生針狀α組織,也會使塑性下降。
3.裂紋
由于鈦及鈦合金中雜質很少,因此很少出現熱裂紋,只有當焊絲或母材質量有問題時才可能產生熱裂紋。由氫引起的冷裂紋是鈦合金焊接時應注意防止的,例如選用氫含量低的焊接材料和母材,注意焊前清理,在可能的條件下,焊后進行真空去氫處理等。
4.氣孔
氣孔是鈦及鈦合金焊接時最常見的焊接缺陷。在焊接熱輸入較大時,氣孔一般位于熔合線附近;而焊接熱輸入較小時,氣孔則位于焊縫中部。氣孔主要降低焊接接頭的疲勞強度,能使疲勞強度降低一半甚至四分之三。影響氣孔的主要因素是焊絲和坡口表面的清潔度,焊絲表面的潤滑劑、打磨時殘留在坡口表面的磨粒、薄板剪切時形成的粗糙的端面等等都可能使焊縫產生氣孔。
(三)焊接方法的選用
氣焊和焊條電弧焊均不能滿足鈦及鈦合金的焊接質量要求,熔化焊需要用惰性氣體保護。適用的焊接方法有鎢極氣體保護焊、熔化極氣體保護焊、等離子弧焊。
(四)焊接材料1.焊絲的選用
1)焊絲選用原則∶保證在焊態下焊縫金屬力學性能高于或等于母材規定的限值,需要時,其耐腐蝕性能不應低于母材相應要求,或力學性能和耐腐蝕性能滿足設計文件規定的技術條件。
2)焊絲中的氮、氧、碳、氫、鐵等雜質元素的標準規定上限值應低于母材中雜質元素的標準規定上限值,不允許從所焊母材上裁條充當焊絲。
3)不同牌號的鈦材相焊時,按耐蝕性能較好和強度級別較低的母材選擇焊絲和填充絲。鈦及鈦合金焊絲執行 GB/T 3623—2007《鈦及鈦合金絲》,用于承壓設備的焊絲執行 NB/T47018.7—2011《鈦及鈦合金焊絲和填充絲》。標準的型號對比及選擇見第二章第二節。一般情況下根據所焊母材牌號來選擇相應的焊絲牌號,并通過工藝評定驗證。不同牌號的鈦材相焊時,推薦按耐蝕性能較好和強度較低的母材去選擇焊絲材料,或按圖樣規定。
2.保護氣體和鎢極
常用保護氣體為氬氣,也可用氦氣或兩者混合氣體。氬氣純度不應低于99.99%,露點不應高于-50℃,當瓶裝氬氣的壓力低于0.5MPa時不宜使用。鎢極一般選用鈰鎢極,電極直徑應根據焊接電流大小選擇。
(五)焊接工藝措施
1.焊前清理
坡口表面應采用冷加工方法,如采用熱加工方法加工,則應去除坡口及兩側表面的氧化層及浮渣。坡口表面及兩側應呈銀白色金屬光澤,坡口表面及兩側應進行表面清理。焊絲表面使用前也應仔細去除表面油污和水分,焊前保持清潔,嚴禁沾污,以避免焊接時產生氣孔,甚至裂紋。
2.裝配
裝配時,應防止鐵離子對鈦材的污染;充分利用夾具、定位焊等方法,保證焊件裝配正確,防止回彈;定位焊焊縫也要防止表面氧化,若表面出現除銀白色和金黃色以外的氧化層,應清除后才能施焊永久焊縫。
3.施焊
鈦及鈦合金應在無污染、無灰塵、無煙、無金屬粉塵和無鐵離子污染的潔凈環境內組裝和施焊;一般不進行預熱,多層焊時,層間溫度不應超過120℃;禁止接觸引弧;加強焊接區惰性氣體的保護;對溫度在400℃以上的焊縫和熱影響區的正面、背面,均應進行保護,防止氧化;焊接參數在保證保護良好、熔深足夠的情況下,盡量采用小的熱輸入施焊;防止焊縫夾污;弧坑要填滿等。
最關鍵的是要將焊接高溫區與空氣隔離開,為了有效地進行保護,焊炬噴嘴、拖罩和背面保護裝置通以適當流量的氬氣是極其重要的。焊縫及近縫區的顏色是衡量保護效果的標志,銀白色、淡黃色表示保護效果好,深黃色為輕微氧化,一般情況下是允許的,金紫色一般表示中度氧化,深藍色表示嚴重氧化,至于灰白色是絕對不允許的,表示焊縫已經變質,必須報廢重焊。
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