钛及钛合金焊接工艺分析通用版

钛及钛合金焊接方法1.氙弧焊：氙弧焊是常用的钛及钛合金焊接方法之一，适用于板材和薄壁件的焊接。

该方法利用氙气的高温高能量电弧，将钛材料加热至熔点，通过填充金属焊丝或无填充物的方式进行焊接。

氙弧焊具有操作简单、成本低、焊缝质量高的优点。

2.电弧焊：电弧焊是另一种常见的钛及钛合金焊接方法，适用于较厚的钛合金构件的焊接。

电弧焊的原理是利用电弧产生高温将工件的两个部分熔化并结合。

根据焊接条件，电弧焊可分为手工电弧焊、气体保护电弧焊和等离子弧焊等。

3.激光焊：激光焊是一种高功率激光束对焊件进行加热并熔化的焊接方法，适用于对细小焊缝的高精度要求。

激光焊可以快速加热和冷却，焊缝热影响区较小，避免了材料的变形和裂纹产生，具有高效率、高强度和高质量的特点。

4.电子束焊：电子束焊是利用电子束对工件进行高能量密集的热源处理，将焊件熔化并结合的焊接方法。

电子束焊具有高焊接速度、狭窄的焊缝和小的热影响区等优势，适用于对高质量焊接的要求较高以及对焊接时间和能耗有限制的情况。

除了确认焊接方法外，还应注意以下几点：1.避免氧化：钛及钛合金容易与氧气反应生成氧化物，影响焊接质量。

在焊接过程中，应确保焊接区域与空气隔离，采用惰性气体如氩气或氦气进行保护。

2.确保焊接完整性：钛及钛合金焊接时，应确保焊缝的完整性，避免裂纹和未焊透等问题。

可采用预热、控制焊接速度和冷却等措施，以提高焊接质量。

3.选择适合的焊接材料：钛及钛合金焊接时，可以选择与基材相似或相近的填充材料，以确保焊缝的相容性和良好的焊接连接。

总之，钛及钛合金的焊接方法应根据具体的应用场景和要求进行选择。

通过合理的焊接方法和控制措施，可以确保焊接质量和连接强度，并最大程度地发挥钛及钛合金材料的优势。

钛合金的焊接工艺---钛合金是一种具有轻质、高强度和良好的耐腐蚀性能的金属材料，被广泛用于航空航天、船舶和化工等领域。

而在钛合金的应用过程中，焊接工艺是一项关键的工艺活动，它决定了焊接接头的质量和可靠性。

钛合金的焊接方法钛合金的焊接方法包括氩弧焊、电束焊、电阻焊和激光焊等。

其中氩弧焊是最常用的焊接方法，下面将重点介绍。

氩弧焊氩弧焊是一种常见的钛合金焊接方法，其主要特点有：- 使用直流电源供电，焊接电流一般较小。

- 采用惰性气体（如氩气）作为保护气体，以防止焊接区域与空气接触导致氧化和污染。

- 需要使用钨电极作为焊接电极，并通过高频电弧点燃电弧。

- 焊接过程中需要加入钛合金焊条或线作为填充材料。

氩弧焊的优点是焊缝质量高、熔深度大、熔池稳定性好，适用于大部分钛合金的焊接。

然而，氩弧焊也存在一些问题，如焊接速度较慢、焊接变形和残余应力较大等。

其他焊接方法除了氩弧焊，钛合金还可以采用其他焊接方法，如：- 电束焊：利用电子束的高能量进行焊接，适用于薄板焊接和复杂形状的焊接。

- 电阻焊：利用电流通过焊接接触面产生的热量进行焊接，适用于焊接接触面积较小的情况。

- 激光焊：利用激光束的高能量进行焊接，适用于焊接薄板和高精度焊接。

这些焊接方法各有优缺点，选择适合的焊接方法需要综合考虑钛合金材料的性质、焊接要求和焊接设备的可行性等因素。

钛合金焊接的注意事项在进行钛合金焊接时，还需要注意以下事项：1. 防止氧化：钛合金对氧敏感，焊接过程中要采用惰性气体进行保护，避免氧化和污染。

2. 增加预热温度：钛合金的导热性较差，为了提高焊接速度和质量，需要增加预热温度。

3. 控制焊接速度：焊接速度过慢会导致熔深度过大，速度过快会导致熔深度不足，影响焊缝质量。

4. 控制熔深度：合理控制焊接电流和电弧形状，以控制焊接熔深度，避免焊接过热。

5. 防止残余应力：钛合金焊接后易产生残余应力，要进行适当的热处理和冷却措施。

总之，钛合金的焊接工艺是一个复杂而关键的环节，需要综合考虑材料性质、焊接要求和焊接设备等因素来选择合适的焊接方法和参数，并注意采取措施保护焊接区域，以保证焊接质量和可靠性。

钛及钛合金焊接指南钛合金具有密度低、比强度高、耐蚀性好、导热率低、无毒无磁、可焊接；广泛应用于航空、航天、化工、石油、电力、医疗、建筑、体育用品等领域。

(1)杂质污染引起的脆化由于钛的化学活性大，在焊接热循环的作用下，焊接熔池及高于350℃的焊缝金属和热影响区极易与空气中的氢、氧、氮及焊件、焊丝上的油污、水分等发生反应。

钛在300C以上快速吸氢，600℃以上快速吸氧，700℃以上快速吸氮，含碳量较多时，会出现网状TiC脆性相。

以上情况使钛及钛合金焊接接头塑性、韧性急剧降低导致焊接接头的性能变坏。

钛表面生成氧化膜的颜色与生产温度有关。

在200℃以下为银白色、300C时为淡黄色400C时为金黄色、500C和600℃时为蓝色和紫色，700 ~900℃为深浅不同的灰色。

可根据表面生成氧化膜的颜色来判断焊接过程未保护区的温度。

(2)焊接相变引起的性能变坏有两种同素异构的晶体结构，882C以上到熔点为体心立方晶格，叫β钛，882C以下为密排六方晶格，叫αo容器用钛中含β稳定元素很少，都是a铁合金。

这些钛在焊接高温下，焊缝及部分热影响区为β晶格，有晶粒急剧长大的倾向。

钛又具有熔点高、比热容大、热导率低等特性，因此焊接时高温停留时间较长约为钢的3~4倍，高温热影响区较宽，使焊缝和高温热影响区的β晶粒长大明显，会使焊接接头的塑性下降较多，因而钛焊接时，通常应采用较小的焊接热输入和较快的冷却速度以减少高温停留时间，减少晶粒长大的程度，缩小高温热影响区，减少塑性下降的影响。

(3)焊接区需采用惰性气体保护在高温下和空气中氧的亲和力非常强，在200℃以上的区域必须采用惰性气体保护，以避免氧化。

钛的弹性模量仅为碳钢的一半，在同样的焊接应力下，钛的焊接变形量会比碳钢大1倍。

因此焊接钛时，一般应用垫板及压板压紧工件，以减小焊接变形量。

(5)易产生气孔气孔是钦焊缝中常见的缺陷。

钛焊接中产生的气孔主要是氢气孔，也有CO气体形成的气孔。

钛及钛合金的焊接一、前言随着我国经济的快速发展，钛合金材料得到广泛应用。

但由于钛合金是一种化学性质非常活泼的金属，在高温下对氧、氢和氮等气体具有极大的亲和力，特别是在钛焊接过程中，这种能力伴随着焊接温度的升高更为强烈。

实践证明，焊接时如果对钛合金与氧、氢和氮等气体的吸收和溶解不加以控制，无疑会给钛合金焊接接头的施焊过程带来了极大的困难。

二、钛的特性对钛焊接的影响1)氧和氮的影响。

氧和氮间隙固熔于钛中，使钛晶格畸变，变形抗力增加，强度和硬度增加，塑性和韧性却降低，焊缝中含焊氧、氮是不利的，应设法避免。

2)氢的影响。

氢的增加会使钛的焊缝金属冲击韧性急剧下降，而塑性下降少许，氢化物会引起接头的脆性。

3)碳的影响。

常温下，碳以间隙形式固溶于钛中，使强度增加，塑性下降，但不如氧、氮明显，碳量超过溶解度时生成硬而脆的TiC，呈网状分布，易产生裂纹，国标规定钛其钛合金中碳含量不得超过0.1%，焊接时，工件及焊丝的油污能增加碳含量，因此焊接时需清理干净。

三、钛及钛合金的焊接性1）气孔的产生。

钛及钛合金焊接时最常见的缺陷是气孔，主要产生在熔合线附近。

氢是形成气孔的重要原因，在焊接时由于钛吸收氢的能力很强，而随着温度的下降氢的溶解度显著下降，所以溶解于液态金属中的氢往往来不及逸出形成气孔。

2）接头的脆化问题。

在常温下，钛与氧反应生成致密的氧化膜，从而使其具有高的化学稳定性与耐腐蚀性。

在施焊过程中，焊接温度高达5000～10000℃，钛及其合金与氧、氢和氮发生快速反应。

据试验，钛合金在施焊过程中，温度在300℃以上时能快速吸氢，450℃以上时能快速吸氧，600℃以上时能快速吸氮。

而当熔池中侵入这些有害气体后，焊接接头的塑性和韧性都会发生明显的变化，特别是在882℃以上，接头晶粒严重粗大化，冷却时形成马氏体组织，使接头强度、硬度、塑性和韧性下降，过热倾向严重，接头严重脆化。

因此，在进行钛合金焊接时，对熔池、熔滴及高温区，不管是正面还是反面都应进行全面可靠的气体保护。

钛材料的焊接分析一、钛材料的特性分析钛及钛合金分类工业纯钛：TA1、TA2、TA3。

钛合金：α钛合金、β钛合金、α+β钛合金。

钛材性能优异、质量小（密度4.51g/cm3），强度高，耐腐蚀性优良，低温性能好，在海水和大多数酸、碱、盐介质中均有优良的抗腐蚀性能，在尿素生产中，其耐腐蚀性比超低碳奥氏体不锈钢还高10倍。

钛制品的焊接特点钛设备焊接极易氧化、氮化和脆化。

①在400℃时即开始大量吸氢，氢是钛最有害的元素之一，使钛的塑性与韧性降低，导致脆裂，在冷却时，氢来不及逸出而产生气孔，故一般要求钛材中含量小于0.01％～0.15％，若母材含氢量大，则应预先进行脱氢处理。

②钛在600℃以上就会急剧地和氧、氮化合，生成TiO2和TiN（硬度极大），使焊接接头的塑性和韧性下降，并会引起气孔和裂纹缺陷。

③当加热到800℃以上，TiO2即溶解于钛中并扩散深入到金属钛的内部组织中，形成0.01～0.08mm厚的中间脆性层。

温度越高，时间越长，氧化、氮化也越严重，焊接接头的塑性急剧下降。

要求钛中含氧量小于0.1％～0.15％，钛还极易与碳形成脆性的碳化物，降低塑性和可焊性。

④熔点高，1608～1725℃，热容量大，导热性差，焊接接头容易过热，晶粒粗大，尤其是β钛合金，焊接接头塑性下降最明显，若为结构刚性大的工件，在焊接应力的作用下还会导致产生裂纹。

⑤钛在氢和残余应力作用下，可能出现冷裂纹，必须严格控制焊接接头中的氢含量。

钛一旦沾染铁离子，即变脆，这是促使钛材产生裂纹的重要原因之一。

钛材焊接变形较大，校正困难。

二、影响钛材焊接质量的因素1.气体杂质对焊缝金属性能的影响钛具有很高的化学活泼性，与空气中的氧、氮有极高的亲和力。

在较低的温度下，钛与氧相互作用生成一层致密的氧化膜，随着温度的提高，氧化膜的厚度随之增厚，超过600℃钛开始吸氧并使氧溶解到钛中。

温度再高，钛的活性就会急剧增加并与氧发生激烈反应而生成钛的氧化物。

钛在300℃以上开始吸氢，在700℃以上开始吸氮。

钛及钛合金焊接技术摘要：随着我国社会生产力的快速发展，我国综合实力得到了显著的提高，科学技术也在发展中得到了不断地完善。

先进的焊接技术是能够降低材料的消耗以及减轻结构质量的有效途径。

本文对钛及钛合金焊接技术，钛及钛合金焊接特点进行了分析。

关键词：钛及钛合金；焊接技术；广义来讲，钛及钛合金是以建筑结构材料形式产生的，同时由于钛及钛合金密度小以及抗拉强度相对较高等特点现已倍受青睐。

而在300 摄氏度到 500 摄氏度的高温状态下，钛合金金属材料仍具有足够高的强度，并且钛及钛合金具有优良抗腐蚀性，被多用于船只建造。

随着产业结构的变化和科学技术的发展，先进的焊接结构是降低材料消耗、减轻结构质量的有效途径, 各种焊接技术将有着广阔的应用前景。

1.慨况钛及其合金具有优良的耐蚀性、小的密度、高的比强度及较好的韧性和焊接性，在航空、航天、造船、化工等工业部门中得到广泛应用。

钛属于多晶形材料，基本上决定了钛合金焊接时的行为。

适于钛及其合金的焊接方法有很多，但对焊接方法的分类国内外各有差异，把它分为 3 大类：族系法、一元坐标法和二元坐标法。

而最常用的族系法又分为 3 种：熔化焊接、固相焊接及钎焊。

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，在钛及钛合金的焊接中，钎焊适于焊接受载不大或在常温下工作的接头，对于精密的、微型复杂的及多钎缝的焊件尤其适用。

其他焊接方法如：高频焊、爆炸焊、摩擦焊、扩散焊等随着焊件的具体焊接情况而采用相应地焊接方法。

二、钛及钛合金焊接特点1.钛及钛合金的物理、化学性能。

钛的化学活性强，随着温度的增高，其化学活性也将迅速增大，并在固态下能强烈地吸收各种气体。

例如：将纯钛板加热到300℃时，在钛板表面就会吸附氢气；而加热至400℃时即吸收氧气；600℃吸收氮气。

含有氧、氮、氢等杂质元素的纯钛，焊接接头的强度显著提高，而塑性和韧性急剧下降。

钛的熔化温度高、热容量大、电阻系数大、热导率比铝、铁等金属低，所以钛的焊接熔池具有更高的温度、较大的熔池尺寸，热影响区金属在高温下的停留时间长，因此，易引起焊接接头的过热倾向，使晶粒变得十分粗大，接头的塑性显著降低。

钛及钛合金的焊接工艺一、常用钛及钛合金及其分类钛是一种活性金属，常温下能与氧生成致密的氧化膜而保持高的稳定性和耐腐蚀性。

钛及钛合金的最大优点是比强度大，综合性能优越。

钛合金首先在航空工业中得到应用，钛及钛合金具有良好的耐腐蚀性能；在化工、海水淡化、电站冷凝器等方面成功应用。

钛及钛合金按其退火态的组织分为α钛合金、β钛合金、α＋β钛合金三类，分别用TA、TB和TC表示。

在压力容器制作中，牌号为TA2的工业纯钛使用居多，使用状态一般为退火态。

二、钛及钛合金的焊接性1、间隙元素沾污引起脆化由于钛的活性强，高温下钛与氧、氮、氢反应速度很快。

氧和氮固溶于钛中，使钛晶格畸变，强度硬度增加，塑性韧性降低；而氢含量增加，焊缝金属的冲击韧性急剧降低，塑性下降较少；碳以间隙形式固溶于钛中，使强度提高，塑性下降，作用不如氮、氧显著，但碳量超过溶解度时，易于引起裂纹，因此钛及钛合金焊接时必须进行有效的保护。

2、焊接相变引起的性能变化对于常用的工业纯钛，其组织为α合金，这类合金的焊接性最好。

在用钨极氩弧焊填加同质焊丝或不加焊丝，在保护良好的条件下焊接接头强度可与母材等强度，接头塑性较差。

焊接接头塑性降低的主要原因有：①焊缝为铸造组织，它比轧制状态塑性低；②焊接时由于导热性差、比热小、高温停留时间长、冷却速度慢，易形成粗晶；③若采用加速冷却，又易产生针状α组织，也会使塑性下降。

3、裂纹由于钛及钛合金中杂质很少，因此很少出现热裂纹，只有当焊丝或母材质量有问题时才可能产生热裂纹。

由氢引起的冷裂纹是钛合金焊接时应注意防止的，例如选用氢含量低的焊接材料和母材，注意焊前清理，在可能的条件下，焊后进行真空去氢处理等。

4、气孔气孔是钛及钛合金焊接时最常见的焊接缺陷。

在焊接热输入较大时，气孔一般位于熔合线附近；而焊接热输入较小时，气孔则位于焊缝中部。

气孔主要降低焊接接头的疲劳强度，能使疲劳强度降低一半甚至四分之三。

影响气孔的主要因素是焊丝和坡口表面的清洁度，焊丝表面的润滑剂、打磨时残留在坡口表面的磨粒、薄板剪切时形成的粗糙的端面等等都可能使焊缝产生气孔。