[摘 要]針對航空發動機鈦合金導管TA16、TA18焊接工藝進行研究。對鈦合金導管手工氬弧焊進行了研究。
[關鍵詞]航空發動機；鈦合金導管；焊接參數
中圖分類號： TG456.7 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2019）04-0045-01
1 前言
鈦合金具有密度小、強度高、耐腐蝕等特點，鈦合金管材作為一種新型材料，廣泛應用于航空航天領域，在航空發動機管路中鈦合金導管所占比重越來越大。另外鈦合金是一種非常活潑的金屬，在高溫下對氧、氫、氮等氣體具有極大的親和力，吸收和溶解氣體能力很強，特別是在焊接過程中，這種能力伴隨著焊接溫度的升高，表現得尤為強烈，在焊接時需要對氧、氫、氮等氣體的吸收和溶解加以控制，避免產品的報廢，這給鈦合金管焊接帶來了極大的困難。
2 鈦合金導管手工氬弧焊
2.1鈦合金導管的焊接性
（1）焊接接頭的脆化
在常溫下，鈦與氧反應生成致密的氧化膜，從而使其具有較好的化學穩定性與耐腐蝕性。高溫下，特別是在焊接過程中，鈦合金與氧、氫、氮反應的速度極快，當熔池中侵入氧、氫、氮等有害氣體后，焊接接頭的塑性、韌性和表面顏色等都有明顯的變化，特別是在882℃以上時，接頭晶粒長大傾向嚴重，冷卻時形成馬氏體組織，致使接頭強度、硬度、塑性、韌性下降，過熱傾向嚴重，接頭嚴重脆化。因此，在進行鈦合金焊接時，對熔池、熔滴及高溫區，不管是正面還是反面，都應進行全面、可靠的氣體保護。
（2）氣孔
氣孔是鈦及鈦合金焊接時最常見的缺陷，主要出現在熔合線附近。氫是形成氣孔的主要原因。在焊接時，鈦吸收氫的能力很強（在高溫時更強），溶解度卻隨著溫度的下降而顯著下降，所以溶解于液態金屬中的氫往往來不及逸出就聚集于熔合線附近形成氣孔。
（3）近縫區的延時裂紋
鈦合金在焊后一段時間內.在近縫區往往容易出現裂紋（延時裂紋）。產生原因是氫由高溫熔池向低溫熱影響區擴散，隨著含氫量增加，析出的TiH2量增加，使熱影響區脆性增大，再加上析出的氫化物體積膨脹時產生的組織應力，最終導致裂紋產生。
2.2鈦合金導管的焊接要求及注意事項
（1）盡量設置專用的焊接工作間，室內嚴禁吸煙，環境保持清潔、干燥，嚴格控制空氣的對流。
（2）焊工焊接時穿潔凈的工作服，戴脫脂手套，嚴禁赤手觸摸零件。
（3）焊接區域及焊絲表面應用丙酮進行脫脂處理。
（4）采用高純度保護氬氣，純度不小于99.99%。焊接時的供氣流量應按工藝規程規定的值對焊道正面、背面進行保護。
（5）在焊接過程中，管內氬氣與焊具噴嘴的氬氣流量要保持恒定，以防管內焊縫熔池成型產生凸凹現象。
（6）焊接時應盡可能采用短弧焊接，采用小的焊接線能量。
（7）對接管定位點焊時，其間隙小于30%壁厚。每道焊縫應盡可能一次焊完。
（8）焊接時，焊具不應左右擺動，焊絲熔化端不得移出氣體保護區。引弧時應提前送氣10-15s，息弧時不能馬上抬起焊槍，應延后供氣15-30s，直到溫度降至250℃以下。
2.3焊接工藝
2.3.1焊前清理。
焊接缺陷的產生與焊件、焊絲表面清潔度有很大關系。焊前應將管接頭邊緣15～20mm范圍內及焊絲表面的油污、水、氧化膜及其他臟物清理干凈。清理方法可采用化學方法（酸洗）或機械手段（不銹鋼刷除）去除表面氧化皮。焊前還應用丙酮或酒精擦洗，清洗后的焊件必須在24h內焊完，否則需重新清理。焊絲酸洗后最好經過真空脫氫處理，焊前用丙酮脫脂。
2.3.2氣體保護。鈦管接頭在焊接時，為了防止焊接接頭在高溫下被有害氣體及元素污染，必須對焊縫進行必要的氬氣保護，純度不小于99.99%。氬氣流量按表2-1所示。
2.3.3焊接工藝參數的選擇。
（1）焊絲的選擇。填充焊絲的牌號應根據母材來選擇，一般采用與母材同質的原則，有時為了提高接頭的塑性，也可以選擇比母材合金化程度稍低的焊絲。焊絲直徑的選擇應根據母材厚度來選擇，見表2-1所示。
（2）電源及極性的選擇。鈦及鈦合金焊接一般采用直流手工鎢極氬弧電源，其極性接法采用直流正接。
（3）鎢極的選擇。鎢極直徑根據鈦合金管壁厚選擇，一般在 1.0-3.Omm之間，鎢極端部應磨成25°～45°的錐形。
（4）焊接電流及其他參數選擇見表2-1。
參考文獻
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