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激光焊接機(jī)焊接鈦合金過程中有哪些缺陷？
時(shí)間：2021-03-11 17:18 閱讀：4009 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(jī)的鈦合金零件的焊接中得到廣泛的應(yīng)用。激光焊接機(jī)焊接鈦合金過程中有哪些缺陷？
使用光纖激光焊接機(jī)對(duì)鈦合金進(jìn)行焊接之后，焊頭會(huì)殘留一些元素。專家利用能量圖譜對(duì)這個(gè)元素進(jìn)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(huì)進(jìn)行大量的擴(kuò)散，從而進(jìn)入焊縫。光纖激光焊接機(jī)在焊接的時(shí)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(huì)形成一個(gè)脆性的金屬間化合物，導(dǎo)致焊縫變成非常脆。
激光焊接機(jī)焊接鈦合金過程中會(huì)出現(xiàn)的缺陷
1.氣孔
氣孔是鈦合金激光焊接時(shí)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(duì)流最為劇烈,保護(hù)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(hù)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(shí)間逸出熔池,它與熔池內(nèi)液態(tài)金屬同時(shí)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(shí)極易吸收周圍空氣中的氮?dú)狻⒀鯕?、氫?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(cuò)的移動(dòng),明顯提高了焊縫的硬度,但其塑性會(huì)變差,導(dǎo)致整個(gè)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(dāng)局部應(yīng)力超過材料的屈服極限時(shí)就會(huì)產(chǎn)生裂紋。
若想解決激光焊接機(jī)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(gè)是減少Ti元素和Te元素在焊接時(shí)的擴(kuò)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(duì)這個(gè)化合物產(chǎn)生的過程進(jìn)行詳細(xì)的研究和分析，了解光纖激光焊接機(jī)焊接過程中哪些因素會(huì)促使Ti元素和Te元素的化學(xué)反應(yīng)。另一個(gè)是降低殘余應(yīng)力的影響，這個(gè)可以通過延長鈦合金焊縫降溫時(shí)間來實(shí)現(xiàn)。
使用光纖激光焊接機(jī)對(duì)鈦合金進(jìn)行焊接之后，焊頭會(huì)殘留一些元素。專家利用能量圖譜對(duì)這個(gè)元素進(jìn)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(huì)進(jìn)行大量的擴(kuò)散，從而進(jìn)入焊縫。光纖激光焊接機(jī)在焊接的時(shí)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(huì)形成一個(gè)脆性的金屬間化合物，導(dǎo)致焊縫變成非常脆。
激光焊接機(jī)焊接鈦合金過程中會(huì)出現(xiàn)的缺陷
1.氣孔
氣孔是鈦合金激光焊接時(shí)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(duì)流最為劇烈,保護(hù)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(hù)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(shí)間逸出熔池,它與熔池內(nèi)液態(tài)金屬同時(shí)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(shí)極易吸收周圍空氣中的氮?dú)狻⒀鯕?、氫?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(cuò)的移動(dòng),明顯提高了焊縫的硬度,但其塑性會(huì)變差,導(dǎo)致整個(gè)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(dāng)局部應(yīng)力超過材料的屈服極限時(shí)就會(huì)產(chǎn)生裂紋。
若想解決激光焊接機(jī)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(gè)是減少Ti元素和Te元素在焊接時(shí)的擴(kuò)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(duì)這個(gè)化合物產(chǎn)生的過程進(jìn)行詳細(xì)的研究和分析，了解光纖激光焊接機(jī)焊接過程中哪些因素會(huì)促使Ti元素和Te元素的化學(xué)反應(yīng)。另一個(gè)是降低殘余應(yīng)力的影響，這個(gè)可以通過延長鈦合金焊縫降溫時(shí)間來實(shí)現(xiàn)。
以上就是激光焊接機(jī)焊接鈦合金過程中會(huì)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(duì)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(diǎn)，能高精密精準(zhǔn)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(jī)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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