氣體保護(hù)電弧焊加工核心工藝特點(diǎn)
保護(hù)效果好:氬氣、二氧化碳(CO?)等保護(hù)氣體隔絕氧氣、氮?dú)?,避免焊縫產(chǎn)生氣孔、氧化等缺陷。
焊縫質(zhì)量優(yōu):成形美觀、飛濺少,接頭強(qiáng)度高,無需額外清渣工序。
適用場景廣:可焊接碳鋼、不銹鋼、鋁合金等多種金屬,適配薄板至中厚板焊接。
分類明確:主流分為熔化極氣體保護(hù)焊(MIG/MAG)和非熔化極氣體保護(hù)焊(TIG),前者效率高,后者精度高。
點(diǎn)焊加工典型應(yīng)用場景
汽車制造:車身框架、車門、發(fā)動機(jī)罩等薄板沖壓件的裝配焊接。
家電生產(chǎn):冰箱、洗衣機(jī)的殼體、內(nèi)膽,空調(diào)外機(jī)框架的連接。
五金加工:金屬貨架、文件柜、廚具等薄板構(gòu)件的批量焊接。
航空航天:飛機(jī)蒙皮、內(nèi)飾件等輕量化薄板的精密連接。
鈦合金焊接加工的核心是解決高溫氧化和脆化問題,其焊接質(zhì)量直接影響材料的高強(qiáng)度、耐蝕性等核心性能,需嚴(yán)格控制保護(hù)氛圍和熱輸入。
核心技術(shù)難點(diǎn)
高溫活性強(qiáng):鈦在 300℃以上易吸氫,600℃以上易吸氧、氮,生成脆硬的 TiH?、TiO?、TiN,導(dǎo)致焊縫塑性和韌性急劇下降。
熱裂紋敏感:β 鈦合金等易因合金元素偏析產(chǎn)生熱裂紋,需控制焊接參數(shù)。
變形難控制:鈦合金彈性模量低,焊接熱應(yīng)力易導(dǎo)致較大變形,需采取剛性固定或分段焊接等措施。
常用焊接方法及適用場景
TIG 焊(鎢極氬弧焊)最常用方法,適合薄板(≤6mm)及精密構(gòu)件焊接(如航空航天發(fā)動機(jī)部件、醫(yī)療器械)。需采用大流量高純氬(純度≥99.99%)保護(hù),焊槍需帶拖罩,對熔池及高溫區(qū)(≥400℃)全程保護(hù)。
等離子弧焊能量密度更高,適合中厚板(6-15mm)焊接,焊縫深寬比大,熱影響區(qū)?。ㄈ鐗毫θ萜?、導(dǎo)彈殼體),保護(hù)方式與 TIG 焊類似,但需加強(qiáng)背面保護(hù)。
電子束焊真空環(huán)境下焊接,徹底避免氧化,適合厚板(>15mm)及高要求構(gòu)件(如核工業(yè)部件),但設(shè)備成本高,需真空環(huán)境限制了工件尺寸。
激光焊熱輸入集中,變形小,適合薄壁鈦合金(≤3mm)的高速焊接(如航空薄壁結(jié)構(gòu)),但需配合惰性氣體保護(hù),對裝配精度要求高。
關(guān)鍵工藝要點(diǎn)
焊前處理:用不銹鋼絲刷或化學(xué)蝕刻(氫氟酸 + 硝酸溶液)去除表面氧化膜、油污,避免雜質(zhì)引入;工件和焊絲需在 150-250℃下烘干除氫。
保護(hù)措施:焊接區(qū)(熔池、熱影響區(qū)、背面)需用高純氬氣保護(hù),保護(hù)范圍需覆蓋溫度>400℃的區(qū)域,必要時采用背面通氬工裝。
參數(shù)控制:采用小電流、高焊速,減少熱輸入(如 1mm 鈦板 TIG 焊電流 50-80A);避免多層焊時層間溫度過高(一般≤150℃)。
焊絲匹配:同質(zhì)焊絲優(yōu)先(如 TC4 鈦合金用 TC4 焊絲),異種鈦合金焊接需選擇中間成分焊絲,避免脆化相生成。
鎳基合金焊接加工的核心是應(yīng)對高溫強(qiáng)度保持、耐蝕性要求及焊接熱裂紋敏感性,需嚴(yán)格控制焊接材料匹配和熱輸入,以維持其在高溫、腐蝕環(huán)境下的核心性能。
核心技術(shù)難點(diǎn)
高溫脆性相析出:焊接熱循環(huán)易促使晶界生成 Laves 相、σ 相、碳化物等脆性相,導(dǎo)致焊縫及熱影響區(qū)(HAZ)韌性下降。
熱裂紋敏感:鎳基合金(尤其是含 Nb、Ti 的合金)凝固時易因低熔點(diǎn)共晶物(如 NbC-Ni?Nb)形成晶間液膜,產(chǎn)生凝固裂紋;部分合金(如 Inconel 600)還易出現(xiàn)液化裂紋。
耐蝕性保持:焊接過程中合金元素(Cr、Mo、Nb 等)燒損或偏析,會降低焊縫在酸、堿、高溫氧化環(huán)境中的耐蝕性。
常用焊接方法及適用場景
TIG 焊(鎢極氬弧焊)最常用方法,適合薄板(≤5mm)及精密構(gòu)件(如化工設(shè)備襯里、航空發(fā)動機(jī)燃燒室),熱輸入易控制,焊縫成形好。需用高純氬(純度≥99.99%)保護(hù),必要時加背面保護(hù)。
MIG 焊(熔化極氬弧焊)效率高于 TIG 焊,適合中厚板(5-20mm)批量焊接(如壓力容器簡體、熱交換器管板),采用藥芯焊絲或?qū)嵭竞附z配合 Ar+He 混合氣體(增強(qiáng)熔深)。
埋弧焊(SAW)適合厚板(≥10mm)長直焊縫(如管道、反應(yīng)器殼體),需匹配低硅、低硫焊劑(如 HJ260),避免增硅導(dǎo)致熱裂紋。
電子束焊 / 激光焊熱輸入極小,適合薄壁高精密構(gòu)件(如核工業(yè)部件),可減少脆性相析出,但設(shè)備成本高,對裝配精度要求嚴(yán)苛。
關(guān)鍵工藝要點(diǎn)
焊接材料匹配:優(yōu)先選用同質(zhì)焊絲(如 Inconel 625 用 ERNiCrMo-3,Hastelloy C276 用 ERNiCrMo-4),確保合金元素(尤其是 Cr、Mo、Nb)含量與母材相當(dāng);異種鎳基合金焊接需選擇中間成分焊絲,避免脆化相。
熱裂紋預(yù)防:
控制熱輸入:采用小電流、高焊速(如 1mm 厚 Inconel 600 TIG 焊電流 80-100A,速度 10-15cm/min),減少熔池過熱。
降低拘束度:避免剛性固定,采用分段退焊法減少焊接應(yīng)力。
焊絲微合金化:部分焊絲添加少量 B、Zr 細(xì)化晶粒,抑制晶間液膜。
焊后處理:
固溶處理:對時效強(qiáng)化型鎳基合金(如 Inconel 718),焊后需經(jīng) 980-1060℃固溶 + 時效,溶解脆性相,恢復(fù)力學(xué)性能。
酸洗鈍化:用硝酸 + 氫氟酸混合溶液處理焊縫,去除氧化皮,恢復(fù)耐蝕性(尤其對化工用鎳基合金)。
焊前準(zhǔn)備:用不銹鋼絲刷或機(jī)械打磨去除表面氧化皮、油污,禁止用碳鋼工具清理(避免 Fe 污染導(dǎo)致耐蝕性下降);焊絲需經(jīng) 200-300℃烘干 1h,去除水分。
