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1. 表面清理

焊件及焊絲的表面質(zhì)量直接決定焊接接頭的力學(xué)性能。焊前應(yīng)對(duì)試件和焊絲進(jìn)行酸洗處理，隨后用凈水沖洗干凈，烘干后立即施焊。若不具備酸洗條件，可采用丙酮、乙醇、四氯化碳或甲醇等有機(jī)溶劑，仔細(xì)擦拭鈦板坡口及其兩側(cè)各50 mm范圍內(nèi)的區(qū)域、焊絲表面以及與鈦板接觸的工裝夾具部位，徹底去除氧化皮、油污及其他有機(jī)物。

2. 焊接設(shè)備

鈦及鈦合金氬弧焊應(yīng)選用具有下降外特性、并具備高頻引弧功能的直流氬弧焊電源。為防范焊縫在冷卻過程中受到氧化或污染，焊機(jī)需設(shè)定滯后送氣時(shí)間不少于15秒。本例選用WSM-315型IGBT逆變直流脈沖氬弧焊機(jī)，可滿足上述要求。

3. 焊接材料

保護(hù)氣體氬氣純度不得低于99.99%，露點(diǎn)應(yīng)低于-40℃，相對(duì)濕度小于5%。當(dāng)氬氣瓶?jī)?nèi)壓力降至0.981 MPa時(shí)，須停止使用，以保證保護(hù)效果。填充焊絲原則上采用與母材同質(zhì)的材料；為改善接頭塑性，也可選用合金化程度略低的焊絲，如TC3。本次焊接即選用TC3焊絲。

4. 坡口形式

坡口設(shè)計(jì)應(yīng)盡量減少焊接層數(shù)和填充金屬量，因?yàn)閷訑?shù)增多會(huì)導(dǎo)致焊縫累計(jì)吸氣量增加，劣化接頭性能。鑒于鈦合金焊接時(shí)熔池尺寸較大，焊件宜開設(shè)單V型坡口，角度控制在70°～80°。二、焊接工藝參數(shù)與控制要點(diǎn)

合理的工藝參數(shù)是保證焊接質(zhì)量的關(guān)鍵。操作中需精確控制氬氣流量和流速，避免產(chǎn)生紊流而削弱保護(hù)效果。手工鎢極氬弧焊適用于鈦合金薄板及中厚板的焊接，只要參數(shù)選擇得當(dāng)，可獲得滿意的焊接質(zhì)量。此外，所有清理工序完成后應(yīng)盡快施焊，防止二次污染。

三、常見缺陷及其修復(fù)機(jī)理

1. 冷裂紋（延遲裂紋）

鈦及鈦合金焊接時(shí)，接頭產(chǎn)生熱裂紋的概率極低，這是因?yàn)椴牧现辛颉⒘住⑻嫉入s質(zhì)含量很少，不易形成低熔點(diǎn)共晶，且有效結(jié)晶溫度區(qū)間窄、凝固收縮量小。然而，熱影響區(qū)可能出現(xiàn)冷裂紋，其特征為焊后數(shù)小時(shí)甚至更長(zhǎng)時(shí)間才顯現(xiàn)，故稱延遲裂紋。

延遲裂紋的成因與氫的行為密切相關(guān)：焊接過程中，氫從高溫熔池向溫度較低的熱影響區(qū)擴(kuò)散，使該區(qū)域氫含量升高，析出脆性的TiH?相，同時(shí)氫化物析出時(shí)體積膨脹引發(fā)較大的組織應(yīng)力，加之氫原子向高應(yīng)力部位聚集，最終導(dǎo)致裂紋萌生與擴(kuò)展。

2. 氣孔

氣孔是鈦合金焊接中另一常見缺陷，其根本原因同樣來自氫的影響。氫在α-Ti中的溶解度極低，室溫時(shí)僅約0.002%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。當(dāng)焊縫或熱影響區(qū)冷卻至300℃以下時(shí)，過飽和的氫以鈦氫化物（γ相）形式析出，伴隨體積膨脹和晶間應(yīng)力，可能引發(fā)晶間微裂紋。這些微裂紋在外力作用下會(huì)擴(kuò)展為宏觀裂縫，同時(shí)氣孔的存在顯著降低接頭的疲勞強(qiáng)度。