（原副标题：复合材料钛机械设备研磨TC4钛棒的氩弧焊控制技术-钨极氩弧焊）

复合材料钛机械设备研磨TC4钛棒的氩弧焊控制技术-钨极氩弧焊

钨极氩弧焊是冲压钛及复合材料最常见的方式,常见于冲压宽度3mm以下的钛及复合材料。钨极氩弧焊可以分为密闭式冲压和袋中冲压两种类型,它们又各自分为手工焊和自动焊。密闭式冲压是在大气环境中的普通钨极氩弧焊,是利用焊喷嘴、拖罩和左上角为外置XT736PA适当流量的惰性气体或氫氮混合气体,把冲压高温区与水蒸气隔开,以避免水蒸气侵入而穿破冲压区的合金。这是一种局部液体为保护的冲压方式。当焊件结构复杂,难以实现拖罩或左上角为保护时,则应该选用袋中冲压。箱体在冲压前需先抽真空,接着充氯气或氮混合气体,焊件在箱体内处于惰性气氛桠鼠焊,是一种整体液体为保护的冲压方式。

一、焊前准备

复合材料钛机械设备研磨TC4钛棒冲压接点的产品质量在很大程度上取决于焊件和塞雷县的焊前清扫,当清扫不彻底时,会在焊件和塞雷县表层形成吸气层,并导致冲压接点形成裂纹和气孔。因此冲压前应对坡口及其附近区域展开认真的清扫。清扫通常选用机械设备清扫和生物化学清扫。

1、机械设备清扫

复合材料钛机械设备研磨TC4钛棒选用剪切、冲压和研磨釜的钻孔需要焊前对其接点边沿展开机械设备清扫。对冲压产品质量要求不高或电镀有十分困难的焊件,可以用细砂布或不锈钢丝刷洗涤,或用硬质合金刮刀刮削待焊边沿除去表层氧化膜,刮深025mm即可对选用spinning研磨釜的钻孔,机械设备研磨切削层的宽度应不大于1~2mm。接着用吡啶或乙醇、四氯化碳或甲醇等溶剂除去坡口两侧的手印、有机物质及塞雷县表层的油污等。在除油时需使用厚棉布、螺丝或人造纤维刷刷洗。

对焊前经过蒸压或在无为保护液体的情况下热处理的钻孔,需要展开喷丸或注塑清扫表层,接着展开生物化学清扫。

2、生物化学清扫

需先展开碱洗。碱洗时,将钛板煮沸在含烧碱80%，碳酸氢钠20%的cey水水溶液中10~15min,水溶液的环境温度保持在40~50℃。碱洗后抽出洗涤,再展开电镀。电镀液的配方为:每升水溶液中,硝酸55~60mL,盐酸340~350mL,氢氟酸5mL。电镀时间为10~15min(室温下煮沸)。抽出后分别用热水、冷水洗涤,并用白布洗涤、晾干。经电镀的焊件、塞雷县应在4h内焊完,否则要重新电镀。塞雷县可放在环境温度为150~200℃的烘袋中保存,以供进料,取塞雷县应戴洁净的白手套,以免污染塞雷县。对焊件应选用塑料布掩盖避免穿破,对已穿破的可用吡啶或酒精擦洗。

二、坡口的制备与换装

复合材料钛机械设备研磨TC4钛棒为减少沟槽的累积及气量,在选择坡口形式及尺寸时,应尽量减少冲压楼层和充填合金量,以避免接点塑性的下降。角蕨接点虽然其左上角为保护十分困难,接点受力条件差,尽可能不选用,一般也不选用永久性淡文交会。对助焊剂宽度大于25mm的I形坡口交会接点,可以不添加充填塞雷县展开冲压。选用机械设备方式研磨的坡口,虽然接点内可能留有水蒸气,因而交会点换装要求高。在钛板的坡口研磨时最好选用创、铣等冷研磨工艺,以减小蒸压时出现的坡口边沿硬度增加的现象,减少机械设备研磨时的难度。

虽然复合材料钛机械设备研磨TC4钛棒的一些特殊耐热性,如表层张力系数大、熔融普诺省粘度小,焊前须对焊件展开仔细的装面点固焊的焊点间距为100-150mm,长度为10-15mm。点固焊所用的塞雷县、冲压工艺参数及为保护液体等与正式冲压时相同,在每一点固焊点停弧时,应延时关闭气。换装时严禁使用铁器敲击、划伤待焊钻孔表层

三、冲压材料的选择

1、氯气适用于钛及复合材料冲压用的气为一级氫气,其纯度为9.9%,点在-40℃以下,杂质总含量止使用,以保证冲压接点的产品质量。

2、塞雷县充填塞雷县的成分一般应与助焊剂合金成分相同。常见的牌号有TA1钛棒、TA2钛棒、TA3钛棒、TA4钛棒、TA5钛棒、TA6钛棒及TC3钛棒等。为提高沟槽合金的塑性,可选用强度比助焊剂合金稍低的塞雷县。如冲压TA7钛棒及TC4钛棒等复合材料时,为提高沟槽塑性,可选用纯钛塞雷县,但要保证塞雷县中的杂质含量应比助焊剂合金低,仅为一半左右,例如0≤0.12%、N≤0.03%、H≤0.006%、C≤0.04%。

塞雷县以真空退火状态供货,表层不得有烧皮、裂纹、氧化色、非合金夹杂等缺陷存在。塞雷县在焊前须展开彻底清扫,否则塞雷县表层的油污等可能成为沟槽合金的污染源。选用无标准牌号的塞雷县时,可从基体合金上裁切出狭条作塞雷县,狭条宽度和宽度相同。

四、液体为保护措施

虽然复合材料钛机械设备研磨TC4钛棒对水蒸气中的氧、氮、氢等液体具有很强的亲和力,因此必须在冲压区采取良好的为保护措施,以确保冲压熔池及环境温度超过350℃的热影响区的正反面与水蒸气隔绝。选用钨极氬弧焊冲压钛及复合材料的为保护措施及其适用范围。

沟槽的为保护效果除了与氬气纯度、流量、喷嘴与焊件间距离、接点形式等因素有关外,还与焊炬、喷嘴的结构形式和尺寸有关。钛的热导率小、冲压溶池尺寸大,因此,喷嘴的孔径也应相应增大,以扩大为保护区的面积。

该结构可以获得具有一定挺度的气流层,为保护区直径达30m左右。如果喷嘴的结构不合理时,则会出现紊流和挺度不大动流,两者都会使水蒸气混入冲压区。为了改善沟槽合金的组织,提高沟槽、热影响区的性能,可选用增强沟槽冷却速度的方式,即在沟槽两侧或沟槽反面设置空冷或水冷铜压块。对已脱离喷嘴为保护区,但仍在350℃以上的沟槽热影响区表层,仍需继续为保护。

有惰性气体流的拖罩。拖罩的长度为100~180mm,宽度30~40mm,具体长度可根据焊件形状、板厚、冲压工艺参数等条件确定,但要使环境温度处于350℃以上的沟槽及热影响区合金得到充分的为保护。拖罩外壳的四角应圆滑过渡,要尽量减少死角,同时拖罩应与焊件表层保持一定距离。

冲压长沟槽,当冲压电流大于200A时,在拖罩下端帽沿处需设置冷却水管,以防拖罩过热,甚至烧坏铜丝和外壳。钛及复合材料薄板手工TG焊用拖罩通常与焊炬连接为一体,并与焊炬同时移动。管子交会时,为加强对管子正面后端沟槽及热影响区的为保护,一般是根据管子的外径设计制造专用环形拖罩。

复合材料钛机械设备研磨TC4钛棒冲压中左上角也需要加强为保护。通常选用在局部密闭气腔内或整个焊件内充惰性气体,以及在沟槽左上角加通惰性气体的淡文等措施。对平板交会焊时可选用左上角带有通气孔道的紫铜淡文。

氬气从焊件左上角的紫铜淡文出气孔流出(孔径小m,孔距15~20m),并短暂地储存在淡文的小槽内,以为保护沟槽左上角不受有害液体的侵害。为了加强冷却,淡文应选用紫铜,其凹槽的深度和宽度要适当,否则不利于惰性气体的流通和储存。对宽度为4m以内的钛板,其冲压淡文的成形槽尺寸。沟槽左上角不选用淡文的,可加用手工移动的氬气拖罩。批量生产钛管时,交会焊可在惰性气体为保护罩内冲压,管子转动焊炬不动。

惰性气体流量的选择以达到良好的冲压表层色泽为准,过大的流量不易形成稳定的气流层,而且增大沟槽的冷却速度,容易在沟槽表层出现钛马氏体。拖罩中的惰性气体流量不足时,冲压接点表层呈现出不同的氧化色泽;而流量过大时,将对主喷嘴的气流产生干扰。沟槽左上角的惰性气体流量过大也会影响正面第一层沟槽的液体为保护效果。

沟槽和热影响区的表层色泽是为保护效果的标志,钛材在电弧作用后,表层形成一层薄的氧化膜,不同环境温度下所形成的氧化膜颜色是不同的。一般要求焊后表层最好为银白色,其次为金黄色。工业纯钛沟槽的表层颜色与接点冷弯角的关系。多层、多道焊时,不能单凭盖面层沟槽的色泽来评价冲压接点的为保护效果。因为若底层沟槽已被杂质污染,而焊盖面层时为保护效果良好,结果仍会虽然底层的污染而明显降低接点的塑性。

五、冲压工艺参数的选择

复合材料钛机械设备研磨TC4钛棒冲压有晶粒长大倾向,尤以β复合材料最为显著,而晶粒长大难以用热处理方式加以调整。所以钛及复合材料冲压工艺参数的选择,既要避免沟槽在电弧作用下出现晶粒粗化的倾向,又要避免焊后冷却过程中形成脆硬组织。冲压应选用较小的冲压线能量,使环境温度刚好高于形成沟槽所需要的最低环境温度。如果线能量过大,则沟槽容易被污染而形成缺陷。

钨极氩弧焊一般选用具有恒流特性的直流弧焊电源,并选用直流正接,以获得较大的熔深和较窄的熔宽。在多层焊时,第一层一般不加塞雷县,从第二层再加塞雷县。已加热的塞雷县应处于液体的为保护之下。多层焊时,应保持层间环境温度尽可能低,等到前一层冷却至室温后再焊下一道沟槽,以避免过热。

对宽度在0.1~2.0m的纯钛及复合材料板材、对冲压热循环敏感的复合材料以及薄壁钛管全位置冲压时,选用脉冲氬弧焊。该方式可成功地控制钛沟槽的成形,减少冲压接点过热和粗晶倾向,提高冲压接点的塑性。而且沟槽易于实现单面焊双面成形,获得产品质量高、变形量小的冲压接点。表8是宽度0.8~2.0m钛板脉冲自动TIG焊的工艺参数。其中脉冲电流对沟槽的熔深起着主要作用,基值电流的作用是保持电弧稳定的燃烧,待下一次脉冲作用时不需要重新引弧。

当钛及复合材料板很厚时,选用熔化极氨弧焊(MG)可以减少冲压楼层,提高冲压速度和生产率,降低成本,也可减少沟槽气孔。但G焊选用的是细颗粒过度,充填合金受污染的可能性大,因此对为保护要求较TIG焊更严格。此外,MG焊的飞溅较大,影响沟槽成形和为保护效果。薄板冲压时通常选用短路过渡,厚板冲压而则选用喷射过渡。

MIG焊时填丝较多,这就要求冲压坡口角度较大,宽度15~25m的板材,可选用90°单面V形坡口。钨极氩弧焊的拖罩可用于熔化极冲压,但虽然MG焊焊速高、高温区长,拖罩应加长,并选用流水冷却。MG焊时焊材的选择与T焊相同,但是对液体纯度和塞雷县表层清洁度的要求更高,焊前须对塞雷县展开彻底的清扫。

1、退火退火的目的是消除应力、稳定组织、改善力学性能。退火工艺分为完全退火和不完全退火两类。α和β复合材料(TB2除外)一般只作退火热处理。虽然完全退火的加热环境温度较高,为避免焊件表层被水蒸气污染,必须在惰性气体或真空中展开。不完全退火虽然加热度较低,可在水蒸气中展开,水蒸气对沟槽及焊件表层的轻微污染,可用电镀方式除去。

退火后的冷却速度对a和B复合材料不敏感,对a+B复合材料十分敏感。对这种合金,须以规定的速度冷却到一定环境温度,接着分阶段冷却或直接空冷,而且开始空冷的环境温度不应低于使用环境温度

2、 淬火-时效处理淬火时效处理的目的是提高焊后接点的强度。但虽然高温加热氧化严重,淬火时发生的变形难于矫正,而且焊件较大时不易展开淬火处理,因此一般很少选用,仅对结构简单、体积不大的压力容器适用。

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