工业纯钛TIG焊焊接1

1、工业纯钛工业纯钛TIG焊焊接工艺研究焊焊接工艺研究 班 级：111042 姓 名：郭晓龙 指导老师：鞠洪涛沈阳工学院毕业论文答辩目录 1.选题的主要内容及意义 2.实验材料及设备 3.焊接工艺参数的设定 4.实验分析和结论1.1本文主要内容 由钛合金的物理及化学性能出发，制定了 TA1 管TIG焊接工艺方案，其中包括选择合适的焊接设备、焊接材料、保护气体时间的长短、夹具的设计、制定合理的坡口、坡口的清理、焊前位置的设计、焊接接头工艺参数等。分析了 TA1 管焊接中常见焊接缺陷及控制措施。此外，对焊接接头进行外观检验、渗透检验、射线检验、物理性性能分析、金相组织分析和耐腐蚀性研究，分析之后得出选

2、用TIG焊焊接工业纯钛是否达到使用性能，与此同时制定合理的焊接工艺后，分析得出焊接热输入与焊接材料对焊接接头是否有影响。1.2研究的意义 在石油、化工、能源、航空航天、医疗设备等工业中，由于传统的不锈钢、铝合金管道在接触原油、海水、氯化物和硫化物等腐蚀性介质后，会出现不同程度的腐蚀。钛作为一种新型材料很好地解决了设备的腐蚀的问题，设备的腐蚀给国民经济、环境发展来带了巨大危害，并且可能引发安全事故。钛具有密度小、强度高、耐蚀性远高于不锈钢的特点，用钛制成的钛管寿命远高于传统材料，经济效益明显。工业纯钛TA1是制作钛管的重要材料，因为其优秀的综合力学性能、加工性能和耐腐蚀性。有着焊接技术的支撑，钛

3、管的安装、连接很方便。而高温下钛合金的性质活泼，焊接过程复杂。因此本文研究了TA1钛管的钨极氩弧焊工艺，并对焊后质量进行了分析。1.2.1工业汽车中的使用1.2.2生活现实中的应用1.2.3医疗设备中的应用1.2.4航空航天的应用2.1实验材料 综合考虑焊接工业纯钛钛管时的影响焊接缺陷的原因，因此要求焊丝中有O、N、H等元素含量越少越好，填充材料的化学含量应该在母材化学成分成分左右，选用 Gr.1 焊丝、STA1R焊丝，其尺寸大小为直径2.0mm。实验中采用的焊接材料均符合JB/T4745-2002标准。其化学成分与物理性能见表2-2。 表2-2 焊接材料的物理性能与化学含量2.1.1通过加工

4、得到的焊丝2.1.2母材的加工与选择2.1.3 试样的制备 更具国家标准制备试样，拉伸试样，弯曲试样，硬度试样，腐蚀试样等。其中图为弯曲试样的加工图。弯曲试样取样位置和面弯、背完试样2.2 试验中使用的设备2.2.1焊接设备的选用和观看金相组织的显微镜氩弧焊焊机奥林巴斯金相显微镜 2.2.2硬度试样机与拉伸试样机 432SVD维氏硬度钛合金拉伸试样机2.2.3弯曲试样机和射线检设备 钛管弯曲试样机X射线试样机3焊接工艺参数 3.1保护时间长短 选择合适的气体保护时间会达到不同的焊接效果。用相同的焊接工艺和方法，见表焊后焊缝成形 结论：其他条件相同时（包括，电压，电流，焊丝等），从宏观上观察相同

5、条件下气体保护时间40秒，焊接接头焊缝成形好，焊接质量好。3.2 电流电压的选择 焊接时焊丝和焊接速度选用合理并且相同情况下，过大的焊接热输入，会使焊件变形，使焊缝力学性能变化，使硬度增加，塑韧性下降等。但焊接热输入小会使工件为焊透，并且生产效率低。其它条件相同，只改变电流，电压。 1、 2、 3 焊接接头成形3.3 焊接工艺参数的选择 经过分析，最终得到试验条件下优化的焊接工艺参数，几种接头的具体焊接参数见表2-5。表中三组对比试验分别为：A组为使用STA1R焊丝的钨极氩弧焊；B组为使用Gr.1焊丝的钨极氩弧焊；C组为使用STA1R焊条的钨极氩弧焊 焊接工艺参数4实验分析 1 更具无损检验结

6、果表明A、B、C焊接接头都不存在内部缺陷。 2 实验结果表明弯曲角均达到 180 不开裂，在面弯和背弯时。对于 TA1 焊接接头来说，焊接接头具有良好的塑性。说明制定的工艺参数达到了塑性要求。弯曲试样结果4实验分析 3 从表4-2中可以看出，三种焊接接头的平均抗拉强度分别为： 572.87MPa、581.80MPa、565.78MPa，均达到母材的抗拉强度要求（TA1母材抗拉强度460MPa ），完全可以满足实际使用要求。4 实验分析 4 实验中可以看B焊缝的硬度值均匀与母材，热影响区硬度值更相近。试样A、B、C均没有出现硬化。 5 实验表明A、B、C 三个区域间，热影响区的耐腐蚀性最好，母材

7、居中，焊缝最差。但是，三种材料的击破电位都比较高，耐腐蚀性能优异。4实验分析 6 显微实验金相组织图显微实验金相组织图 表明。表明。 采用STA1R和STA1R焊材焊后接头第二层焊缝区的显微组织见图3-1，其中YC-300WP的电压为8V、电流为95A，YC-300WP 的电压为10V、电流为85A，从图3-1（a）可以看出焊缝区的细小晶粒为针状马氏体，其晶界相不明显，合金相主要以均匀分布的质点团组织为主，而在图 3-1（b）中，焊缝区只能看到少量的针状组织。其晶界 相较为明显，金相主要呈族聚状分布综合比较发现（b）的组织细化较好。而（b）在选择工艺参数时比（a）更靠近合理的参数值，说明焊接热输入选择时应该适中。3-1 a3-1 b4 文章结论 通过以上分析，可以得出以下结论:焊接的气体纯度和保护时间长短是影响焊接接头质量的首要因素；焊接时选用焊丝, 也是对焊接接头组织影响的重要参数；工业纯钛钛管焊接时应尽量选用适中的焊接线能量；工