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激光焊接機焊接鈦合金過程中有哪些缺陷？
時間：2021-03-11 17:18 閱讀：4230 次
激光焊接具有能量集中、焊縫成形好、熱影響區(qū)小、操作簡單的優(yōu)勢,適合焊接各種厚度的材料,在飛機的鈦合金零件的焊接中得到廣泛的應(yīng)用。激光焊接機焊接鈦合金過程中有哪些缺陷？
使用光纖激光焊接機對鈦合金進行焊接之后，焊頭會殘留一些元素。專家利用能量圖譜對這個元素進行測試分析，發(fā)現(xiàn)焊縫中Ti元素和Te元素的含量比鈦合金母材中含量更高，這兩種元素在激光焊接的環(huán)境下會進行大量的擴散，從而進入焊縫。光纖激光焊接機在焊接的時候，產(chǎn)生的激光能量非常高，焊縫處的溫度也很高。在高溫環(huán)境下，Ti元素和Te元素會形成一個脆性的金屬間化合物，導(dǎo)致焊縫變成非常脆。
激光焊接機焊接鈦合金過程中會出現(xiàn)的缺陷
1.氣孔
氣孔是鈦合金激光焊接時最常見、危害性最大的一種缺陷,它容易引起應(yīng)力集中,從而降低了焊縫的綜合性能。在焊接過程作中,熔池上部特體金屬對流最為劇烈,保護氣體可能被卷入熔池,由于熔池內(nèi)部的溫度梯度極大,焊接熔池快速凝固后,被卷入熔池的保護氣體來不及逸出,從而在熔池底部形成氣孔。此外,焊接熔池的快速凝固也可能使熔池中的光致等離子體沒有充足的時間逸出熔池,它與熔池內(nèi)液態(tài)金屬同時凝固,最終在焊縫內(nèi)部形成真空的氣孔。
2.裂紋
鈦合金激光焊接時極易吸收周圍空氣中的氮氣、氧氣、氫氣,并與之發(fā)生反應(yīng)形成間隙固溶體,這就阻礙了晶界間位錯的移動,明顯提高了焊縫的硬度,但其塑性會變差,導(dǎo)致整個焊接接頭脆化。
另外，鈦合金熱導(dǎo)率較低，焊接熔池又不斷地把熱量以熱傳導(dǎo)的方式傳給熱影響區(qū)，使得熱影響區(qū)始終保持較高溫度，這樣析出的氫化物體積迅速膨脹，從而引起較大的局部應(yīng)力，當局部應(yīng)力超過材料的屈服極限時就會產(chǎn)生裂紋。
若想解決激光焊接機焊接鈦合金過程中有哪些缺陷？問題，可以從兩方面下手。一個是減少Ti元素和Te元素在焊接時的擴散，減少脆性金屬間化合物的產(chǎn)生。想要在這方面有所突破，還需要對這個化合物產(chǎn)生的過程進行詳細的研究和分析，了解光纖激光焊接機焊接過程中哪些因素會促使Ti元素和Te元素的化學(xué)反應(yīng)。另一個是降低殘余應(yīng)力的影響，這個可以通過延長鈦合金焊縫降溫時間來實現(xiàn)。
使用光纖激光焊接機對鈦合金進行焊接之后，焊頭會殘留一些元素。專家利用能量圖譜對這個元素進行測試分析，發(fā)現(xiàn)焊縫中Ti元素和Te元素的含量比鈦合金母材中含量更高，這兩種元素在激光焊接的環(huán)境下會進行大量的擴散，從而進入焊縫。光纖激光焊接機在焊接的時候，產(chǎn)生的激光能量非常高，焊縫處的溫度也很高。在高溫環(huán)境下，Ti元素和Te元素會形成一個脆性的金屬間化合物，導(dǎo)致焊縫變成非常脆。
激光焊接機焊接鈦合金過程中會出現(xiàn)的缺陷
1.氣孔
氣孔是鈦合金激光焊接時最常見、危害性最大的一種缺陷,它容易引起應(yīng)力集中,從而降低了焊縫的綜合性能。在焊接過程作中,熔池上部特體金屬對流最為劇烈,保護氣體可能被卷入熔池,由于熔池內(nèi)部的溫度梯度極大,焊接熔池快速凝固后,被卷入熔池的保護氣體來不及逸出,從而在熔池底部形成氣孔。此外,焊接熔池的快速凝固也可能使熔池中的光致等離子體沒有充足的時間逸出熔池,它與熔池內(nèi)液態(tài)金屬同時凝固,最終在焊縫內(nèi)部形成真空的氣孔。
2.裂紋
鈦合金激光焊接時極易吸收周圍空氣中的氮氣、氧氣、氫氣,并與之發(fā)生反應(yīng)形成間隙固溶體,這就阻礙了晶界間位錯的移動,明顯提高了焊縫的硬度,但其塑性會變差,導(dǎo)致整個焊接接頭脆化。
另外，鈦合金熱導(dǎo)率較低，焊接熔池又不斷地把熱量以熱傳導(dǎo)的方式傳給熱影響區(qū)，使得熱影響區(qū)始終保持較高溫度，這樣析出的氫化物體積迅速膨脹，從而引起較大的局部應(yīng)力，當局部應(yīng)力超過材料的屈服極限時就會產(chǎn)生裂紋。
若想解決激光焊接機焊接鈦合金過程中有哪些缺陷？問題，可以從兩方面下手。一個是減少Ti元素和Te元素在焊接時的擴散，減少脆性金屬間化合物的產(chǎn)生。想要在這方面有所突破，還需要對這個化合物產(chǎn)生的過程進行詳細的研究和分析，了解光纖激光焊接機焊接過程中哪些因素會促使Ti元素和Te元素的化學(xué)反應(yīng)。另一個是降低殘余應(yīng)力的影響，這個可以通過延長鈦合金焊縫降溫時間來實現(xiàn)。
以上就是激光焊接機焊接鈦合金過程中會出現(xiàn)的缺陷問題，激光焊接縫具有高功率密度高，能量集中化，熱輸入小，對接焊縫窄和形變小等優(yōu)勢，并且激光聚集后可得到非常小鬼光點，能高精密精準定位，適宜于小規(guī)格鋁合金產(chǎn)品工件的焊接。焊接過程中控制不到位，容易產(chǎn)生氣孔、夾渣、未熔合、未焊透等缺陷。一般在激光焊接機工作的中造成缺陷的原因中有很多是很好避免的。
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