TC4钛合金零件 钛合金承压管 钛合金机械加工管焊接及精度分析

采用 TIG 焊方法对 TC4钛合金厚板进行焊接,分析、研究了 Ti-6Al-4V 合金焊接接头的组织,测定了 Ti-6Al-4V 合金焊接接头的性能,摸索出了合适的焊接方法与工艺。

钛及钛合金常用的焊接方式有：氩弧焊、埋弧焊、真空电子束焊等。
3毫米以下厚度用钨极氩弧焊，3毫米以上用熔化极氩弧焊。氩气纯度不低于99.99﹪，严格控制氩气中空气和水蒸气的含量。
焊前进行除油污、除氧化皮、除氧化膜表面处理。
由于钛及钛合金的化学活性大，易被氧气、氮气、氢气污染，所以不能采用焊条电弧焊、氧乙炔（或氧丙烷等）气焊、C02焊、原子氢焊等方式焊接。

有两大重点，重点一是保护的环境，气体的纯度一定要足够高，这个是焊接质量的重要因素，另外一个就是焊丝纯度高，建议采用VOD301的钛合金焊丝，参考一下专题高品质纯钛焊丝钛合金焊丝钛合金氩弧焊丝VOD301钛焊丝

合金TC4材料的组成为Ti-6Al-4V，属于(α+β)型钛合金，具有良好的综合力学机械性能。比强度大。TC4的强度sb=1.012GPa，密度g=4.4*103，比强度sb/g=23.5，而合金钢的比强度sb/g小于18。 钛合金热导率低。 钛合金的热导率为铁的1/5、铝的1/10，TC4的热导率l=7.955W/m·K。
1、焊缝气孔倾向
焊缝中的气孔是焊接钛合金最普遍的缺陷,存在于被焊金属电弧区中的氢和氧是产生气孔的主要原因。TC4钛合金电子束焊接,其焊缝中气孔缺陷很少。为此,着重就激光焊接焊缝中形成气孔的工艺因素进行研究。由试验结果可以看出,激光焊接时焊缝中的气孔与焊缝线能量有较密切关系,若焊接线能量适中,焊缝内只有极少量气孔、甚至无气孔,线能量过大或过小均会导致焊缝中出现严重的气孔缺陷。此外,焊缝中是否有气孔缺陷还与焊件壁厚有一定关系,比较试样试验结果可看出,随着焊接壁厚的增加,焊缝中出现气孔的概率增加。

2、焊缝内部质量
利用平板对接试样,采用电子束焊接和激光焊接来考察焊缝内部质量,经理化检测,焊缝内部质量经X射线探伤,达GB3233-87 II级要求,焊缝表面和内部均无裂纹出现,焊缝外观成型良好,色泽正常。

3、焊深及其波动情况
钛合金作为工程构件使用,对焊深有一定要求,否则不能满足构件强度要求；而且要实现精密焊接,必须对焊深波动加以控制。为此,采用电子束焊接和激光焊接方法分别焊接了两对对接试环,焊后对试环进行了纵向及横向解剖,来考察焊深及焊深波动情况,结果表明,电子束焊接焊缝平均焊深可达2。70mm以上,焊深波动幅度为-5。2~+6。0%,不超过±10%；激光焊接焊缝平均焊深约为2。70mm,焊深波动幅度为- 3。8~+5。9%,不超过±10%。

4、接头变形分析
利用对接试环来考察接头焊接变形,检测了对接试环的径向及轴向变形,结果表明,电子束焊接和激光焊接的变形都很小。电子束焊接的径向收缩变形量为f 0。05~f 0。09mm,轴向收缩量为0。06~0。14mm；激光焊接的径向收缩变形量为f 0。03~f 0。10mm,轴向收缩变形量为0。02~0。03mm。

5、焊缝组织分析
经理化检测,焊缝组织为a+b,组织形态为柱状晶+等轴晶,有少量的板条马氏体出现,晶粒度与基体接近,热影响区较窄,组织形态和特征较为理想。 经研究可得出：对于TC4钛合金,无论是激光焊接还是电子束焊接,只要工艺参数匹配合理,均可使焊缝内部质量达到国标GB3233-87Ⅱ级焊缝要求,实现TC4钛合金的精密焊接；焊缝外观成形良好,色泽正常；焊缝余高很小,无咬边、凹陷、表面裂纹等缺陷产生。