由于鈦的化學活性大,在焊接熱循環(huán)的作用下,焊接熔池及350℃的焊縫金屬和熱影響區(qū)極易與空氣中的氫、氧、氮及焊件、焊絲上的油污、水分等發(fā)生反應(yīng)。鈦在 300℃以上快速吸氫,600℃ 以上快速吸氧,700℃ 以上快速吸氮,含碳量較多時,會出現(xiàn)網(wǎng)狀 TiC 脆性相。以上情況使鈦及鈦合金焊接接頭塑性、韌性急劇降低導致焊接接頭的性能變壞。
鈦表面生成氧化膜的顏色與生產(chǎn)溫度有關(guān)。在 200℃ 以下為銀白色、300℃時為淡黃色400℃時為金黃色、500℃和 600℃時為藍色和紫色,700 ~900℃ 為深淺不同的灰色??筛鶕?jù)表面生成氧化膜的顏色來判斷焊接過程未保護區(qū)的溫度。
鈦中硫、磷、碳等能在晶界與鈦形成低熔點共晶的雜質(zhì)含量很少,有效結(jié)晶溫度區(qū)間窄,焊縫凝固時收縮量小,因而一般不會產(chǎn)生焊縫的熱裂紋。鈦焊縫的裂紋屬于氫致冷裂紋。鐵常溫下在鈦中溶解的質(zhì)量分數(shù)僅為 0.05%~0.10%,因而鈦與鋼不能直接熔焊。
鈦及鈦合金焊絲選用一般按與母材相應(yīng)的焊絲配用,但也應(yīng)經(jīng)過焊接工藝評定合格。選擇焊絲時存在一個配用合適焊絲的問題,因為焊絲的雜質(zhì)含量只控制上限,絕大多數(shù)情況不控制下限,而每批生產(chǎn)的焊絲,只化學成分,并不焊絲焊接以后的力學性能。存在著這種可能性,有的生產(chǎn)批量的焊絲中的雜質(zhì)含量特別偏低,屬合格產(chǎn)品,但其焊縫的強度偏低,可能不能滿足不低于母材退火狀態(tài)標準抗拉強度下限值的要求。這時應(yīng)換一個生產(chǎn)批量的同牌號焊絲,甚至換強度高的焊絲(指工業(yè)純) 重新進行工藝評定直至合格,方才可以選定焊絲。
鈦及鈦合金焊接時,焊槍噴嘴保護熔池,拖罩保護冷卻中的焊接接頭的正面,墊板保護焊接接頭的背面。鈦及鈦合金焊接所用的焊槍與焊接鋁、不銹鋼的焊槍不同,常用大直徑噴嘴,手工焊時,噴嘴直徑為14 ~20mm,自動焊時為16 ~22mm。拖罩能保護溫度在400℃以上的焊縫和熱影響區(qū),拖罩的形狀和尺寸應(yīng)隨焊件厚度、冷卻方式、焊接電流、焊縫形狀等因素而定。拖罩應(yīng)貼在焊接區(qū)隨焊槍一起移動。焊縫背面可用銅墊板加速焊接區(qū)的冷卻和隔絕空氣,銅墊板中也可吹送保護氣,或用拖罩貼在焊縫區(qū)背面隨著焊接一起移動。
釬焊在鈦合金焊接中得到了廣泛的應(yīng)用,但是釬焊通常只用于焊接小型薄壁構(gòu)件,不適合大厚度鈦合金的焊接。由于鈦合金的特性,它在航空航天領(lǐng)域必將有著更廣闊的應(yīng)用前景,也為焊接技術(shù)的發(fā)展提出了新的挑戰(zhàn),開發(fā)研制的鈦合金焊接工藝也必將大大推進鈦合金在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用。