长宁钛合金焊接原理

钛管接头在焊接是地，为了防止焊接接头在高温下被有害气体及元素污染，对焊区及焊缝进行必要的焊接保护与温度控制，其温度应在250℃以下。保护与温度控制的主要方法：一是对表面焊缝加保护气体拖罩；二是将被焊接头管内充满保护气体。保护气采用氩气，其纯度应≥99.99%。保护气体的流量应满足焊接技术要求。

有两种同素异构的晶体结构，882℃以上到熔点为体心立方晶格，叫β钛，882℃以下为密排六方晶格，叫α 。容器用钛中含 β 稳定元素很少，都是 α铁合金。这些钛在焊接高温下，焊缝及部分热影响区为 β晶格，有晶粒急剧长大的倾向。钛又具有熔点高、比热容大、热导率低等特性，因此焊接时高温停留时间较长约为钢的3~4倍，高温热影响区较宽，使焊缝和高温热影响区的 β 晶粒长大明显，会使焊接接头的塑性下降较多，因而钛焊接时，通常应采用较小的焊接热输入和较快的冷却速度以减少高温停留时间，减少晶粒长大的程度，缩小高温热影响区，减少塑性下降的影响。

钛中硫、磷、碳等能在晶界与钛形成低熔点共晶的杂质含量很少，有效结晶温度区间窄，焊缝凝固时收缩量小，因而一般不会产生焊缝的热裂纹。钛焊缝的裂纹属于氢致冷裂纹。铁常温下在钛中溶解的质量分数仅为 0.05%~0.10%，因而钛与钢不能直接熔焊。

钛及钛合金焊接时，焊枪喷嘴保护熔池，拖罩保护冷却中的焊接接头的正面，垫板保护焊接接头的背面。钛及钛合金焊接所用的焊枪与焊接铝、不锈钢的焊枪不同，常用大直径喷嘴，手工焊时，喷嘴直径为14 ~20mm，自动焊时为16 ~22mm。拖罩能保护温度在400℃以上的焊缝和热影响区，拖罩的形状和尺寸应随焊件厚度、冷却方式、焊接电流、焊缝形状等因素而定。拖罩应贴在焊接区随焊枪一起移动。焊缝背面可用铜垫板加速焊接区的冷却和隔绝空气，铜垫板中也可吹送保护气，或用拖罩贴在焊缝区背面随着焊接一起移动。

激光焊能焊接高熔点、难熔、难焊的金属，自动化和柔性化程度高，一般情况下不需要真空工作室。激光焊接具有熔池净化效应，能纯净焊缝金属，焊接的机械性能相当于或优于母材。基于激光焊接具有的诸多优势，它是二十一世纪的制造技术之一，受到的重视，广泛地应用于航空航天、汽车制造、电子轻工业等领域。我国的激光焊接处于世界水平，并投入多个国产航空科研项目的原型和产品制造中，具有广泛的应用前景。

在钛合金构件的制造中，钎焊也是有效的连接方法，主要应用在钛合金复杂结构的制造中，如蜂窝结构[ii]，小型航空精密部件等。钎焊是采用比母材熔点低的金属材料作为钎料，将焊件和钎料加热到钎料熔点，低于母材熔化温度，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接焊件的一种工艺方法。由于钛的高温活性强，钎焊一般在真空或隋性气体保护下进行。