iAl的交流IG焊接工艺

Ti/Al的交交流TIG焊接工艺南京宝色钛业有有限公司（2111000）作者：胡胡经洪摘要：根据据Ti金属与Al金属具有一一定的互溶性性原理，采用用交流TIG焊接方法进进行Ti/Al材料的焊接接，焊接接头头强度高、性性能稳定，在在工业生产中中具有较高的的应用价值。关键词：交流TiGTi/Al金属焊接工艺ALTERNAATINGCURREENTTIIGWELLDINGPROCEEDUREOFTii/AlNNanjinngBaooseTiitaniuumInddustryyCo.,,LtdHHuJinnghonggAbstracct：Onthhebassisofftheinterrsolubbilityyofttitaniiumanndaluuminummmetaal,thhewelldingbetweeentiitaniuumanddalumminummetallhasbeenachieevedbbyaltternattingccurrenntTIGGwelddingpprocesss.Thhetennsilestrenngthooftheewelddedjoointiishiggheraandthheproopertiiesoffthejointtweldaresstablee.Theeproccedureecanbeussedinnpracctice..Keywwords::alteernatiingcuurrenttTIGweldiing,TTi/Almetall,welldingproceedure0前言Ti金属与Al金属复合构构件作为一种种新型材料结结构在航天航航空领域及化化工电解工业业得到日益广广泛的应用，寻寻求Ti金属与Al金属既简单单又高质量接接头的焊接方方法及工艺，具具有非常重要要的意义。Ti金属与Al金属的熔点点、导热系数数、线膨胀系系数等性能相相差悬殊（表表1），若两种种金属间的焊焊接方法及工工艺选择不当当时，是不能能获得满意的的焊接接头。焊接时当达达到Ti的熔点时，Al与其他合金金元素则烧损损蒸发，使焊焊缝化学成分分不均匀，强强度降低；Ti是活性金属属，在300℃开始强烈氧氧化，温度越越高和高温停停留时间越长长，氧化越严严重，生成TiO2等氧化物，在在焊缝内形成成中间脆性层层，使焊缝塑塑性、韧性下下降，焊接性性能下降；Al也非常容易易氧化，与氧氧作用生成致致密的氧化膜膜（Al2O3），其其熔点为20500℃，阻碍两种种母材金属的的结合。本文文采用交流TIG焊接方法进进行Ti/Al材料的焊接接，获得了高高质量的焊接接接头。

1试验材料考虑航天天航空领域和和化工电解工工业应用材料料的普遍性，采采用的试验材材料钛金属有有TC4、TA2，铝金属材材料有3A21、1060，其化学成成分分别见表表2、表3。

2试验焊接方方法及工艺22.1试验焊接方方法的选择选择交流流TIG焊接方法进进行试验，是是因为Ti与Al在高温下极极易氧化，且且各自氧化后后产生的氧化化物将严重影影响焊接接头头质量。为了了获得高质量量的焊接接头头，在焊接时时需采用惰性性气体保护好好高温熔池区区。另外，铝铝金属表面常常温下则生成成一层致密的的高熔点氧化化膜，焊接时时要利用“阴极雾化”作用去除。2.2试验接头形形式的选择选选用4mm板的对接接接头（图1）、8mm板的对接接接头（图2）形式进行行试验。2.3焊接设设备试验验选用的焊接接设备为美国国进口的Milleer351型的交、直直流方波两用用焊机，工艺艺性能较好。2.4焊前准准备钛金金属与铝金属属焊接时，要要求焊前严格格清除工件焊焊口及焊丝表表面的氧化膜膜和油污。清清除质量将直直接影响焊接接工艺与接头头质量，如焊焊缝气孔产生生的倾向和力力学性能等。（1）钛金属焊焊接区表面的的清理一般先先采用纤维砂砂轮抛光去除除氧化膜，随随后用丙酮清清洗干净。一一般不得直接接用砂轮打磨磨和钢丝刷子子刷焊接区表表面，否则易易产生焊接气气孔和因铁污污染而引起焊焊接裂纹。（2）铝金属的的清理常采用用化学清洗和和机械清理两两种方法。化化学清洗效率率高，质量稳稳定，适用于于清理焊丝及及尺寸不大、成成批生产的工工件；在工件件尺寸较大、生生产周期较长长、多层焊或或化学清洗后后又沾污时，常常采用机械清清理。先用丙丙酮等易挥发发性的有机溶溶剂擦拭表面面以除油污，随随后用细丝的的不锈钢丝刷刷子刷，要刷刷到露出金属属光泽为止。一一般不宜用砂砂轮或砂纸打打磨，因为砂砂粒留在金属属表面，焊接接时会产生夹夹渣等缺陷。（3）清理后的的工件要保护护好，避免再再次污染。另另外，清理好好的工件需在在4h内焊接，否否则应重新清清理。2.5焊接填充材材料异种种金属的焊接接，焊接填充充材料的选择择非常重要。填填充材料选择择合适，焊接接工艺就可以以简单，接头头质量又能满满足要求。考考虑到在高温温或常温下，Al在Ti中的溶解度度相对比较大大，试验选用用的焊接填充充材料为与铝铝工件材质相相匹配的铝焊焊丝。2.6焊接参数焊接参数数使用不当，Ti与Al熔敷金属会会形成一些不不利的化合物物（TiAl和TiAl<<sub>33</subb>），影响焊焊接接头质量量。通过试验验，选用以下下参数进行焊焊接，接头质质量比较理想想。（1）4mm板的对接和和搭接试验，焊焊接电流140~1160A，焊接速度16~188cm/mmin，焊丝直径2mm，钨极直径4mm，氩气流量10~155L/mmin，对接接头头焊二层，层层间温度<100℃，搭接接头头焊一层。（2）8mm板对接试验验，焊接电流流200~2220A，焊接速度16~188cm/mmin，焊丝直径3mm，钨极直径5mm，氩气流量12~166L/miin，正、背面面各焊二层，层层间温度<100℃。（3）16mm板角接试验验，焊接电流流260~2280A，焊接速度16~188cm/mmin，焊丝直径5mm，钨极直径6mm，氩气流量12~166L/miin，正、背面面各焊二层，层层间温度<100℃。由于于铝金属导热热系数大，且且避免产生不不利焊接质量量的钛铝金属属化合物，施施焊时焊枪钨钨极略偏向铝铝金属侧；为为防止钛金属属表面高温氧氧化，焊接时时正面及背面面均采用氩气气拖罩，以保保护钛金属高高温区。3检验项目与与结果3.11无损探伤检检验焊接接试板接头均均做了表面渗渗透检查，未未发现裂纹、气气孔等缺陷；；8mm和4mm板对接试验验接头做了X射线无损探探伤检测，内内部未发现严严重缺陷，只只有少量几个个微小气孔（直直径在0.4mmm以下）。3.2力学性能试试验8mm和4mm厚的钛金属属与3A21、1060对接试板做做了拉伸试样样试验，抗拉拉强度和断口口位置见表4。对接和搭搭接接头弯曲曲试验弯曲角角度180°，弯轴直径3~4倍试样厚度度，焊接接头头未出现任何何破坏现象。3.3角焊缝宏观观检验图图3和图4分别为TA2+11060和TC4++3A21的角焊缝宏宏观检验