摘要：金属钛及其合金因其具有其他金属元素所不具备的强度高、耐腐蚀等高性能被广泛的应用到航空航天、船舶制造等精密生产领域，大大的促进了我国制造业的发展和进步。虽然钛金属制造的前期投入非常的巨大，但其使用周期长、安全性高等特点决定了其在精密制造业领域中的地位不可动摇。为了能够有效的提高钛及钛合金的应用效率，我们必须要掌握好关于钛及钛合金的焊接工艺，了解其焊接的特性及工艺要点，确保在实际操作中有效的提高钛制设备的焊接质量。
关键词：钛；钛合金；焊接工艺；探讨分析
钛及钛合金是金属元素中的稀缺资源，具有着铁、铜等普通金属元素所不具备的优势，在航空航天、船舶制造等高精尖制造业中具有着举足轻重的地位。钛及钛合金焊接技术是影响制品质量的重要因素，焊接的质量直接影响到钛制品的性能，因此为了能够有效的提高钛制品的质量，我们必须要对钛及钛合金焊接工艺的特性和工艺方式进行掌握，提高钛制设备的整体结构稳定性。
一、钛及钛合金焊接工艺的突出特点
在所有的焊接材料之中，钛及钛合金属于不容易焊接的金属元素，在焊接的环节中很容易与空气中的氢、氧等元素发生化学反应，导致焊接接口出现各种的质量问题，影响钛制品的质量。因此为了能够有效的提高钛制品制作水平，我们必须要对钛及钛合金的焊接特点进行把握分析。总的来说，钛及钛合金焊接工艺的突出的特点主要表现为以下几个方面：
（一）焊接接口处的脆化现象。由于钛元素的化学性能非常的活跃，因此在焊接的过程中，高温度的影响下，使钛很容易与空气中的氢氧氮等元素产生化学反应，转化成稳定性更差的氧化钛、二氧化钛等物质，从而使得接口处出现脆化的现象，影响焊接的质量。从实际操作分析，产生脆化现象的原因主要是两个方面，一是高温焊接状态下收到空气的污染，二是受到焊丝、油等材料中的碳成分的影响。因此为了能够有效的避免发生焊接接口脆化的现象，我们在焊接做工的过程中一定要注意防污，采用高纯度的惰性气体作为保护层，并及时的清洁好焊接区的污物，控制好使用的焊丝和母材。
（二）焊接接口处的裂纹现象。焊接裂纹是钛及钛合金焊接时经常会出现的问题之一，其主要变现为两种形式：热裂纹和冷裂纹，他们的形成原因是不同的。热裂纹现象的出现频率相对较低，这是因为钛及钛合金中的碳磷硫等化学元素含量较低，只有当焊丝存在裂纹或是夹层的情况下才有可能发生热裂纹现象。冷裂纹一般是产生在焊接的几个小时之后，因此又被称之为延迟裂纹。冷裂纹的出现主要是因为焊缝中的氢氧氮等元素的含量过高，在焊接的环节中，氢元素会因为高温的作用向四周扩散最终就产生了冷裂纹的现象，为了能够有效的防止冷裂纹的出现，在焊接工艺的过程中我们一定要注意控制氢元素，若是条件允许我们可以采用真空退火的方式进行处理。
（三）焊缝处出现气孔现象。气孔是钛及钛合金焊接环节中最易出现的质量缺陷问题，造成气孔过多的原因是多方面的，像是氢、氧、油污等因素都可能会造成气孔现象。氢气是钛及钛合金焊缝中的主要气体，他主要是通过高温溶入进熔池的，但是当冷却后因为产生结晶，处于饱和状态下的氢气不能够自行从熔池中散出，这就造成了焊缝中出现了气孔现象。为了能够有效的降低气孔对钛及钛合金制品质量的影响，在焊接的过程中我们一定要做好焊接区的清洁工作，注意对有害气体的防范。此外，严格的控制焊接的工艺参数，尽可能的延长熔池的停留时间，这样可以为气泡的散出提供充足的时间。
（四）晶粒现象突出。由于钛及钛合金的熔点非常的高，但导热性能比较的差，因此在焊接的过程中非常易造成温度较高的大体积熔池，在这种情况下，焊缝处的金属以及受到热影响的周边金属都将长久的处于高温之下，这导致晶粒现象出现非常的严重，造成的后果就是接头塑性的断裂韧性降低。并且晶粒的出现非常的难以处理，因此为了避免出现晶粒，在焊接的过程中我们一定要注意做好热量的输出，采用较小的焊接电流或者是焊接速度进行操作。
二、钛及钛合金焊接工艺分析
（一）钨极氩弧焊法。这种焊接工艺是钛及钛合金焊接的常用方式，因为在施工操作的过程中由于电极棒、熔池及焊件等物质的受热区能够更好的受到有益气体的保护，从而有效的隔绝了空气的侵入，避免焊接过程中出现污染问题，大大的提高了焊接的质量。钨极氩弧焊法最常用于薄板连接和打底焊接的过程中，焊接的材料主要是10毫米以下的。这种焊接工艺是通过将高熔点的钨棒作为电极，从而使钨棒与焊件之间的焊丝融化从而达到焊接的目标。
（二）熔化极氩弧焊法。这种焊接工艺的主要优势就是效率高，一班主要用在厚板材料的焊接施工中，采用直流反接的焊接方式。此种工艺操作中为了避免出现气孔应慢速进行，同时采用杂质少的焊丝，并时刻注意焊接工作的环境。
（三）除了上述两种焊接工艺外，钛及钛合金工艺的焊接方式还有等离子弧焊法、电子束焊法和激光束法，随着科技的发展进步，钛及钛合金工艺的焊接方式也一定会得到显著的提高，从而大大的提高制品设备的质量，促进我国高精尖制造业的发展。
三、钛及钛合金焊接工艺试验
为了能够更加形象直观的分析钛及钛合金焊接工艺的相关问题，我们采用钨极氩弧焊的方式，通过定子屏蔽套、转子屏蔽套两种试件的焊接工艺成果进行试验，具体实验的数据如下图所示：
此次试验采用的是0.5毫米厚的板材，使用的焊接工艺是自动钨极氩弧焊法，通过数据显示，我们可以明显的看出1组合2组试验结果不合格，而3组合4组的试验结果是合格的，这主要是因为3和4组采用双氩气保护且正背氩气流量较大。因此通过试验的结果我们可以分析出，在钛及钛合金焊接工艺的操作过程中我们一定要注意以下几点问题：
一是做好焊接前的准备工作，按照科学合理的比例配备酸性清洗液，待对焊接件金兴清洁晾干后才能够金兴焊接工艺操作；
二是做好焊接口的清洁工作，对焊接坡口在焊接前要进行严格的清洁；
三是在焊接过程中一定要使用氩气等惰性气体对焊接过程进行保护，焊件的正反面都要进行保护，而且必要的时候我们可以采取拖罩的方式进行保护处理；
四是在手工焊接的过程中我们一定要注意焊件与接口之间的距离控制，不能过近过远，从而有效的避免钨夹杂问题的出现。
结语
钛及钛合金的应用范围广泛，应用领域高级，因此其焊接工艺必须要精益求精，采用科学有效的焊接工艺手段进行操作，保证钛制设备的质量和使用周期。上文我们对钛及钛合金焊接工艺中的突出特点及相应的处理手段进行了详细的分析，确保能够对现实的工艺实践产生邦之，更好的做好钛及钛合金的焊接工作，确保焊接工艺的质量，提高钛制品的整体质量，更好的为高精尖领域的发展做出努力。
参考文献：
[1]王玉玲，张翔宇，胡小红.钛合金-不锈钢异种材料激光焊接工艺研究[J].激光技术，2017，41（06）：816-820.
[2]韦生，费东，田雷，徐连勇，韩永典，郭靖.钛及钛合金焊接工艺探讨[J].焊接技术，2013，42（04）：73-75.
论文作者:余华良
论文发表刊物:《基层建设》2018年第21期
论文发表时间:2018/8/13
标签：钛合金论文; 焊接工艺论文; 裂纹论文; 过程中论文; 现象论文; 气孔论文; 质量论文; 《基层建设》2018年第21期论文;