大厚度鈦合金的電子束焊接技術研究現狀

張磊

摘要：鈦合金在很久之前其實就被人們所發現，同時能夠進一步發展起來。這是一種重要的金屬結構的材料，鈦合金強度并不是很低的，同時它能夠防止一定的腐蝕，抵抗腐蝕的能力超級強，綜合相關的方面對其發展占據十分大的優勢，同時在相關的航空行業以及化工機械方面中進一步的應用和推廣。促進相關行業的發展，同時還能進一步對國家的經濟帶來一定的促進作用。本文通過對電子束焊接大厚度的鈦合金過程中所出現的問題進行一定的分析和探討說明其現狀，進而提出一定的解決措施促進行業的發展和進步，希望本次論述對相關的工作人員能夠帶來一定的理論性的支持和幫助。

關鍵詞：鈦合金;大厚度;電子束;焊接;現狀;解決措施

1 鈦合金的焊接

鈦合金的焊接性能是十分強大的，這些焊接的能力是由于鈦及鈦合金的物理、化學性能所決定的。那么鈦有哪些基本的性質呢？如下圖（表1）：

在正常的溫度下，鈦因為自身的性質的原因一般情況下是比較穩定的，不容易發生一定的反應，但隨溫度不斷地進行增加的話，它開始對氫氣、氧氣、氮氣進行一定的吸收。通過在實際的操作過程中發現，在進行焊接的過程中，液態溶滴吸收這些氣體的能力十分強大。大約在二百五十度的時候就開始對氫氣進行一定的吸收，從四百度的時候開始對氧氣進行一定的吸收，從六百度的時候開始吸收一定的氮氣。進一步阻止焊接的順利進行。

2 鈦合金電子束焊接技術的現狀分析

2.1 焊接出現一定的裂縫的現象

鈦合金中硫等一些雜質一般情況下是比較少的，焊縫進行一定的凝聚的時候出現收縮現象，因此采用電子束焊接技術的時候很少出現焊接裂縫的現象。但鈦合金焊接熱影響區很容易產生裂紋，這種裂紋是延遲裂紋，它的產生會晚于焊縫形成后一定的時間。

這是由于氫氣所導致的。由于鈦合金在實際應用的過程中往往是用作重要結構的材料，氫氣導致的裂紋時間上有所延遲有可能引起一定的安全事故，氫導致鈦合金出現一定延遲裂紋的現象逐漸被人們所重視起來。焊接時由于氫向熱影響地帶進行一定的擴散，熱影響位置的氫氣的含量因此而有所增加，使得這個部位處于不安全的狀態，這也是引起裂紋的原因。在電子束焊接技術應用的過程中，由于受熱力作用的影響，材料本身的結合力和協調的能力逐漸的降低，使得在焊接的裝置中形成之前會產生的裂紋的現象。隨后，材料在進行一定的集中性的加熱以及快速進行焊接的熱循環以后，接頭的位置因此會導致接頭中也會產生一定的應力。因此，熱影響的位置不僅是產生裂紋的重點區域，更重要的是裂紋進一步進行擴展的源頭，微裂紋的發展導致更多的裂紋的出現，從而造成材料的質量出現一定的問題。

2.2 焊接存在一定的氣孔

鈦合金進行一定的焊接的時候，有的時候會存在氣孔，什么原因導致的呢？氣孔的生成主要是由于鈦受到氫氣的影響所造成的。在進行焊接鈦合金的時候，通常采用使用的是很熱的熱量進行一定的輸送，同時需要保證的是焊接的速度不能太快。目的是促使氫氣可以自然出來。但對于電子束焊接技術，由于焊接的速度一般是很快的，熱輸入相對來說比較的小，氫氣導致不能夠被釋放。電子束在進行焊接時，熔化金屬中存在一定的空間。在焊接的過程中該孔隨著設備進行相應的移動，孔方向的開口很容易進行關閉，但由于其內部內含有大量的金屬蒸氣，不會自行的進行關閉，而是選擇進行一起移動。熔化的金屬逐漸開始凝固，而位于其內部的金屬蒸氣因為溫度下降是需要一定的時間，最后金屬蒸氣聚集在內部，剩余氣體殘留在其中，進而形成小孔。

2.3 焊接時的焊縫出現缺陷

在焊接接頭中熔敷的金屬沒有被完全覆蓋，從而形成一定的焊縫缺陷，這是焊接中比較嚴重的問題。因此需要十分的重視，如果這一問題產生的話，容易造成應力聚集，嚴重的話會引起焊縫出現一定的空間，在高速的焊接時這種問題一般是比較困難的。需要確定兩個角度的數值，一是液氣的表面與水平線的夾角1，另一個是融和的線與水平線的夾角2，當氣溫等條件不發生一定的變化的時候，固液相間的接觸角3需要一個標準的范圍，只要滿足1+2=3時，受力就會達到一定的平衡。

3 鈦合金電子束技術改進辦法

鈦合金焊接時出現裂紋會推遲一定的時間的現象主要與氫本身是有一定的關系。焊接時由于熔池區域以及低溫位置中的氫氣向熱影響區域進行一定的擴散，引起熱影響地帶的氫含量逐漸的增加，加上焊接接頭處不穩定的應力的狀態，結果也會引起相應的裂紋現象。避免這種延遲裂紋所帶來的危害的辦法還是存在的，主要是對于焊接的接頭上氫的含量進行一定的降低，必要時也可進行真空退火的措施進行處理，以降低相應的的含氫量。因此接頭形式應符合一定的要求，焊前對接的端面進行一定的機械加工處理，去除表面的氧化物，并保持對接面的鋒利，以便對接頭對接后的間隙進行有效的控制，否則會影響一定的穩定性，同時這是防止氣孔產生重要的辦法。

4 小結

隨著鈦合金不斷地被應用，其焊縫的質量逐漸的被重視起來，電子束焊接技術以自身的的優勢成為鈦合金焊接的常用的方法。雖然國內已經針對鈦合金的焊接問題進行了一定的研究和分析，但在高質量的鈦合金結構件的市場需求下，還是需要進行相應的改進和提升。因此，需要積極開展電子束焊接技術對于鈦合金的應用的現狀分析，進一步提高鈦合金焊縫的質量。從而促進行業的可持續發展。因為其發展的速度和廣泛性的存在，未來的發展空間還是十分大的，在以后的發展中需對電子束焊縫技術進行不斷的優化和改進，及時發現實際操作中出現的問題，并對問題及時進行分析和解決，建立一定的管理和保護機制，使其迅速發展。

參考文獻：

[1] 趙樹萍，呂雙坤.鈦合金在航空航天領域中的應用[J].鈦工業進展，2002（05）.

（作者單位：沈陽華科技貿有限責任公司）