钛及钛合金的电子束焊技术

2025-09-29 理论教育版权反馈

【摘要】：电子束焊具有能量集中、焊接效率高等优点，而且焊接在真空中进行，可防止大气的污染，特别是电子束直径小、焊接宽度窄，可进行大熔深焊接，因而很适用于钛及钛合金的焊接。真空电子束焊可以保护焊接接头不受空气的污染，保证焊接质量。电子束焊前须对钛合金工件净化处理，净化处理后必也须保持清洁，不可继续污染。钛合金电子束焊缝的力学性能示例见表5-24。

电子束焊具有能量集中、焊接效率高等优点，而且焊接在真空中进行，可防止大气的污染，特别是电子束直径小、焊接宽度窄，可进行大熔深焊接，因而很适用于钛及钛合金的焊接。例如，厚度为50mm的Ti-6Al-4V钛合金板不用开坡口一次就能焊透，焊接接头变形很小；厚度为100～150mm的Ti-6Al-4V钛合金板焊接时，焊接速度能达到18m/h。真空电子束焊可以保护焊接接头不受空气的污染，保证焊接质量。采用电子束焊方法焊接纯钛及Ti-6Al-4V、Ti-8Al-1Mo-V、Ti-6Al-2.5Cr和Ti-5Al-2.5Si等钛合金可获得热影响区窄、晶粒细、变形小的焊接接头。

电子束焊前须对钛合金工件净化处理，净化处理后必也须保持清洁，不可继续污染。清理方法多用酸洗或机械加工。为了防止电子束流偏离或产生附加磁场，焊接时必须采用铝或铜等无磁性材料作夹具。电子束焊焊接钛合金时一般工件都很厚，而且多为对称接口，为保证焊接质量，焊前装配时应控制间隙；否则，将会被电子束所穿透，或因未熔透而形成凹槽，影响接头质量。

为改善焊缝向母材的过渡，可采用两道电子束焊焊接法：第一道是用高功率密度的深熔焊，保证焊透；第二道为低功率密度的修饰焊。这种做法改善了焊缝成形，有利于提高接头的力学性能。焊接封闭环形焊缝时，由于电子束压力的作用，大量已熔化金属被推向焊接方向的后端，使未经熔化的金属表面焊缝局部突起增厚。所以在收尾时，由于局部未焊透，在起始处留下了凹陷，影响焊缝的质量。为此，在焊接工艺上要保证整个焊缝全部焊透，并在收尾时修整起始段焊缝的成形。这就要求电子束焊环形焊缝时须具有电流衰减的控制系统，一般采取束流衰减或增大焊速或两者相结合来进行。另外，电子束摆动也可以改善焊缝成形、细化晶粒和减少气孔，从而提高接头质量。

电子束焊可以用于焊接薄板和厚度几十毫米厚的钛板。钛合金真空电子束焊的焊接参数见表5-23。钛合金电子束焊缝的力学性能示例见表5-24。

表5-23 钛合金真空电子束焊的焊接参数(https://www.chuimin.cn)

表5-24 钛合金电子束焊缝的力学性能示例

钛及钛合金的电子束焊技术

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