大厚度钛合金的电子束焊接技术研究现状

大厚度钛合金的电子束焊接技术研究现状

作者：张磊

来源：《世界家苑》2020年第03期

摘要：钛合金在很久之前其实就被人们所发现，同时能够进一步发展起来。这是一种重要的金属结构的材料，钛合金强度并不是很低的，同时它能够防止一定的腐蚀，抵抗腐蚀的能力超级强，综合相关的方面对其发展占据十分大的优势，同时在相关的航空行业以及化工机械方面中进一步的应用和推广。促进相关行业的发展，同时还能进一步对国家的经济带来一定的促进作用。本文通过对电子束焊接大厚度的钛合金过程中所出现的问题进行一定的分析和探讨说明其现状，进而提出一定的解决措施促进行业的发展和进步，希望本次论述对相关的工作人员能够带来一定的理论性的支持和帮助。

关键词：钛合金;大厚度;电子束;焊接;现状;解决措施 1 钛合金的焊接

钛合金的焊接性能是十分强大的，这些焊接的能力是由于钛及钛合金的物理、化学性能所决定的。那么钛有哪些基本的性质呢？如下图（表1）：

在正常的温度下，钛因为自身的性质的原因一般情况下是比较稳定的，不容易发生一定的反应，但随温度不断地进行增加的话，它开始对氢气、氧气、氮气进行一定的吸收。通过在实际的操作过程中发现，在进行焊接的过程中，液态溶滴吸收这些气体的能力十分强大。大约在二百五十度的时候就开始对氢气进行一定的吸收，从四百度的时候开始对氧气进行一定的吸收，从六百度的时候开始吸收一定的氮气。进一步阻止焊接的顺利进行。 2 钛合金电子束焊接技术的现状分析 2.1 焊接出现一定的裂缝的现象

钛合金中硫等一些杂质一般情况下是比较少的，焊缝进行一定的凝聚的时候出现收缩现象，因此采用电子束焊接技术的时候很少出现焊接裂缝的现象。但钛合金焊接热影响区很容易产生裂纹，这种裂纹是延迟裂纹，它的产生会晚于焊缝形成后一定的时间。

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这是由于氢气所导致的。由于钛合金在实际应用的过程中往往是用作重要结构的材料，氢气导致的裂纹时间上有所延迟有可能引起一定的安全事故，氢导致钛合金出现一定延迟裂纹的现象逐渐被人们所重视起来。焊接时由于氢向热影响地带进行一定的扩散，热影响位置的氢气的含量因此而有所增加，使得这个部位处于不安全的状态，这也是引起裂纹的原因。在电子束焊接技术应用的过程中，由于受热力作用的影响，材料本身的结合力和协调的能力逐渐的降低，使得在焊接的装置中形成之前会产生的裂纹的现象。随后，材料在进行一定的集中性的加热以及快速进行焊接的热循环以后，接头的位置因此会导致接头中也会产生一定的应力。因此，热影响的位置不仅是产生裂纹的重点区域，更重要的是裂纹进一步进行扩展的源头，微裂纹的发展导致更多的裂纹的出现，从而造成材料的质量出现一定的问题。 2.2 焊接存在一定的气孔

钛合金进行一定的焊接的时候，有的时候会存在气孔，什么原因导致的呢？气孔的生成主要是由于钛受到氢气的影响所造成的。在进行焊接钛合金的时候，通常采用使用的是很热的热量进行一定的输送，同时需要保证的是焊接的速度不能太快。目的是促使氢气可以自然出来。但对于电子束焊接技术，由于焊接的速度一般是很快的，热输入相对来说比较的小，氢气导致不能够被释放。电子束在进行焊接时，熔化金属中存在一定的空间。在焊接的过程中该孔随着设备进行相应的移动，孔方向的开口很容易进行关闭，但由于其内部内含有大量的金属蒸气，不会自行的进行关闭，而是选择进行一起移动。熔化的金属逐渐开始凝固，而位于其内部的金屬蒸气因为温度下降是需要一定的时间，最后金属蒸气聚集在内部，剩余气体残留在其中，进而形成小孔。

2.3 焊接时的焊缝出现缺陷

在焊接接头中熔敷的金属没有被完全覆盖，从而形成一定的焊缝缺陷，这是焊接中比较严重的问题。因此需要十分的重视，如果这一问题产生的话，容易造成应力聚集，严重的话会引起焊缝出现一定的空间，在高速的焊接时这种问题一般是比较困难的。需要确定两个角度的数值，一是液气的表面与水平线的夹角1，另一个是融和的线与水平线的夹角2，当气温等条件不发生一定的变化的时候，固液相间的接触角3需要一个标准的范围，只要满足1+2=3时，受力就会达到一定的平衡。 3 钛合金电子束技术改进办法

钛合金焊接时出现裂纹会推迟一定的时间的现象主要与氢本身是有一定的关系。焊接时由于熔池区域以及低温位置中的氢气向热影响区域进行一定的扩散，引起热影响地带的氢含量逐渐的增加，加上焊接接头处不稳定的应力的状态，结果也会引起相应的裂纹现象。避免这种延迟裂纹所带来的危害的办法还是存在的，主要是对于焊接的接头上氢的含量进行一定的降低，必要时也可进行真空退火的措施进行处理，以降低相应的的含氢量。因此接头形式应符合一定的要求，焊前对接的端面进行一定的机械加工处理，去除表面的氧化物，并保持对接面的锋

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利，以便对接头对接后的间隙进行有效的控制，否则会影响一定的稳定性，同时这是防止气孔产生重要的办法。 4 小结

随着钛合金不断地被应用，其焊缝的质量逐渐的被重视起来，电子束焊接技术以自身的的优势成为钛合金焊接的常用的方法。虽然国内已经针对钛合金的焊接问题进行了一定的研究和分析，但在高质量的钛合金结构件的市场需求下，还是需要进行相应的改进和提升。因此，需要积极开展电子束焊接技术对于钛合金的应用的现状分析，进一步提高钛合金焊缝的质量。从而促进行业的可持续发展。因为其发展的速度和广泛性的存在，未来的发展空间还是十分大的，在以后的发展中需对电子束焊缝技术进行不断的优化和改进，及时发现实际操作中出现的问题，并对问题及时进行分析和解决，建立一定的管理和保护机制，使其迅速发展。 参考文献：

[1] 赵树萍，吕双坤.钛合金在航空航天领域中的应用[J].钛工业进展，2002（05）. （作者单位：沈阳华科技贸有限责任公司）