氣體保護電弧焊加工關鍵工藝流程
焊前準備:清理母材焊接區域的油污、氧化皮,保證表面潔凈;根據母材材質選擇匹配的焊絲(如不銹鋼用 ER308L 焊絲)和保護氣體;調整焊接電流、電壓、氣體流量(通常 10-25L/min)。
引弧:TIG 焊采用高頻引弧或接觸引弧,MIG/MAG 焊直接通過焊絲與母材短路引弧,確保電弧穩定。
焊接操作:控制電弧長度(2-5mm),保持焊絲與母材的合適角度(通常 15-30°),勻速移動焊槍,確保熔池均勻填充。
收弧:緩慢降低電流或采用衰減收弧,避免焊縫收尾出現縮孔、裂紋;焊接結束后保持氣體延時保護(3-5 秒),防止高溫焊縫氧化。
焊后處理:對重要工件進行焊縫檢測(外觀檢查、超聲波檢測),必要時進行打磨、去應力處理。
埋弧焊加工核心工藝特點
焊接效率高:采用大電流焊接,熔深大,可一次焊透較厚板材(單道焊透厚度達 20mm),生產率是手工電弧焊的 5-10 倍。
焊縫質量穩定:焊劑保護效果好,電弧被覆蓋不外露,減少氣孔、夾渣等缺陷,接頭力學性能優異。
自動化程度高:多為機械或半自動操作,焊縫成形均勻,受人為因素影響小,適合批量生產。
適用局限:主要用于平焊位置(俯焊),對曲面、短焊縫或狹小空間焊接適應性差,設備移動性較弱。
關鍵性能與效率差異
焊接效率:手工電弧焊電流小(通常 50-300A),單道焊透厚度≤5mm,效率低;埋弧焊電流大(300-1000A),單道焊透厚度可達 20mm,效率是手工焊的 5-10 倍。
焊縫質量:手工電弧焊受人為操作影響大,焊縫成形一致性一般,易出現飛濺、夾渣;埋弧焊自動化控制,焊縫成形均勻、缺陷少,力學性能更穩定。
操作難度:手工電弧焊對焊工技能要求高,需控制運條速度、角度和電弧長度;埋弧焊只需設定參數,操作門檻低,人為誤差小。
鈦合金焊接加工的核心是解決高溫氧化和脆化問題,其焊接質量直接影響材料的高強度、耐蝕性等核心性能,需嚴格控制保護氛圍和熱輸入。
核心技術難點
高溫活性強:鈦在 300℃以上易吸氫,600℃以上易吸氧、氮,生成脆硬的 TiH?、TiO?、TiN,導致焊縫塑性和韌性急劇下降。
熱裂紋敏感:β 鈦合金等易因合金元素偏析產生熱裂紋,需控制焊接參數。
變形難控制:鈦合金彈性模量低,焊接熱應力易導致較大變形,需采取剛性固定或分段焊接等措施。
常用焊接方法及適用場景
TIG 焊(鎢極氬弧焊)最常用方法,適合薄板(≤6mm)及精密構件焊接(如航空航天發動機部件、醫療器械)。需采用大流量高純氬(純度≥99.99%)保護,焊槍需帶拖罩,對熔池及高溫區(≥400℃)全程保護。
等離子弧焊能量密度更高,適合中厚板(6-15mm)焊接,焊縫深寬比大,熱影響區小(如壓力容器、導彈殼體),保護方式與 TIG 焊類似,但需加強背面保護。
電子束焊真空環境下焊接,徹底避免氧化,適合厚板(>15mm)及高要求構件(如核工業部件),但設備成本高,需真空環境限制了工件尺寸。
激光焊熱輸入集中,變形小,適合薄壁鈦合金(≤3mm)的高速焊接(如航空薄壁結構),但需配合惰性氣體保護,對裝配精度要求高。
關鍵工藝要點
焊前處理:用不銹鋼絲刷或化學蝕刻(氫氟酸 + 硝酸溶液)去除表面氧化膜、油污,避免雜質引入;工件和焊絲需在 150-250℃下烘干除氫。
保護措施:焊接區(熔池、熱影響區、背面)需用高純氬氣保護,保護范圍需覆蓋溫度>400℃的區域,必要時采用背面通氬工裝。
參數控制:采用小電流、高焊速,減少熱輸入(如 1mm 鈦板 TIG 焊電流 50-80A);避免多層焊時層間溫度過高(一般≤150℃)。
焊絲匹配:同質焊絲優先(如 TC4 鈦合金用 TC4 焊絲),異種鈦合金焊接需選擇中間成分焊絲,避免脆化相生成。
