一、鈦合金常見焊接方法 

選擇鈦合金的焊接方法時，要考慮鈦合金的物理性能、化學性能和冶金特點。由于鈦在高溫下很活潑，極易吸收空氣中的氧、氫、氮等雜質，危害焊接接頭質量，因此在焊接時必須在氬氣保護下或真空中焊接。同時，由于鈦合金的比熱容低、導熱性能差、熱影響區容易過熱，因此需要選擇能量集中的焊接方法。 

目前來說，針對常見的鈦管，鈦無縫管的焊接的方法有以下幾種，分別是：熔化極氬弧焊，等離子焊，電子束焊，激光焊，電阻焊，釬焊，鎢極氬弧焊等。 

1、熔化極氬弧焊 

熔化極氬弧焊（MIG 焊）采用氬氣作為保護氣體，使用焊絲作為熔化電極，其特點是熔敷速度較高，焊接變形小，適用于中厚度鈦材的焊接，并且采用直流反接的方法。雖然MIG 焊有生產效率高、焊接變形小的特點，但在焊接過程中，熔滴以細顆粒的形式過渡，填充金屬容易受到雜質污染，飛濺問題相對嚴重，影響焊縫成形和氣體保護效果，焊縫成形不如鎢極氬弧焊。 

2、等離子弧焊 

采用氬氣保護的等離子弧焊，也常用于鈦及鈦合金的焊接。等離子弧焊具有線能量大、單面焊雙面成形、得到的焊件受熱面積小、變形小、氣孔少等優點，非常適合鈦合金的焊接。等離子弧的能量密度介于鎢極氬弧焊和電子束之間，用等離子弧焊接鈦及鈦合金時，熱影響區較窄，焊接變形也較易控制。與鎢極氬弧焊相比，等離子弧焊焊接后的鈦材有幾乎相同的強度、更好的塑性，另外等離子弧焊生產效率高于鎢極氬弧焊。但是，等離子弧焊焊接設備成本高，焊接操作要求高，同時焊接時伴隨著較強的輻射、大量煙塵、噪音。等離子弧較其它電弧的光輻射強度更大，尤其是紫外線的強度大，對皮膚損傷嚴重；焊接中伴隨有大量汽化的金屬蒸氣、臭氧、氮化物等，對焊工的身體健康不利。 

3、電子束焊 

電子束焊在物理本質上是利用真空電子槍產生高能電子束轟擊焊接接縫，高速電子與焊件發生碰撞時將其動能轉送給焊件，使之加熱熔化。電子束焊的電子束斑直徑小，形成的焊縫窄而小，焊縫深寬比達到 20:1，單次可焊透工件 100 -250 mm 以上。電子束具有焊接熱量集中，功率密度高，熱效率高，熱影響區小，焊接變形小等特點。由于電子束焊焊接熱輸入較小，冷卻速度比較快，另外高溫停留時間短，焊后晶粒為較均勻的等軸晶，使得焊接接頭強度較高，塑性降低。但是，電子束焊要求在嚴格的高真空環境中進行焊接，無形中增加了成本，對焊接接頭的裝配要求也較為嚴格。 

4、激光焊 

激光焊接是利用激光能量密度高，電磁能相干性好、單色性強、方向性好的特點進行焊接的方法。激光焊將強大的光源聚焦在一個很小的區域，使該區域內的金屬熔化，實現材料間的連接。為了避免氧、氫、氮等雜質元素的影響，在激光焊接過程中需要使用氬氣進行保護。采用激光焊焊接鈦得到的熱影響區小，焊件變形小，焊接準確；焊接時可通過玻璃窗進行焊接，不需與焊接區直接接觸，不受磁場的影響，焊接時不需要焊料，焊接時間短；國內外許多學者對TC4等鈦合金的激光焊進行了研究，證明了激光焊是一種焊接鈦合金的有效方法。  

5、電阻焊 

鈦的電阻率大，導熱性小，較易進行電阻焊。電阻焊利用電流通過焊接接觸面間的電阻產生熱量，同時對焊接處加壓進行焊接，利用電阻電焊焊接鈦板時不需要進行惰性氣體保，這是因為焊前待焊面已經在壓力下緊密接觸，不易受大氣污染。采用閃光焊的方法可以焊接管類鈦材。但是，電阻焊的焊接接頭抗拉強度和疲勞強度要明顯低于鎢極氬弧焊、電子束焊等方法得到的焊接接頭，此外電阻焊設備成本較高也限制了電阻焊的應用。 

6、釬焊 

釬焊方法適用于受載不大或在常溫下工作的接頭，尤其適用于精密、微型復雜零件及多釬縫焊件鈦合金零件。鈦及鈦合金的釬焊一般選擇在真空或者氬氣環境下進行。常用的釬焊材料大致可分為 Ag  基、Al  基、Pd  基和 Ti-Zr  基這四類。目前，鈦的釬焊技術在航空、航天和民用工業等領域得到了越來越廣的應用。 

7、鎢極氬弧焊 

鎢極氬弧焊是焊接鈦合金中最常用的焊接方法，主要用于 10 mm 以下厚度材料的焊接。在焊接過程中，電極和周圍的電弧區處在惰性氣體氬氣的保護之中，能夠得到優質焊縫。鎢極氬弧焊具有焊接熱量集中、焊接質量好、焊縫區無熔渣的特點，適合焊接鈦合金薄板及全位置管道焊接。鎢極氬弧焊也存在著一些不足，例如生產效率低。鎢極的載流能力低，焊接時不宜采用大電流，焊接線能量小，焊接生產效率低。釷鎢極相較于純鎢極有更高的載流能力，不容易燒損，在焊接時一般采用釷鎢極可減小焊縫夾鎢和增大焊接熱輸入。 

二、焊接方法的選擇 

選擇合適的焊接方法時，首先應從焊接質量上分析。在焊接工業純鈦中而熔化極氬弧焊焊接質量較差，電阻焊、釬焊焊接接頭力學性能較差鎢極氬弧焊，而等離子弧焊、電子束焊、激光焊的焊后焊接接頭性能都達到了相關要求。其次，需要考慮設備成本以及鈦管現場施工因素。電子束焊、激光焊成本高以及不能在施工現場焊接的缺點，嚴重制約了其應用于鈦管焊接。等離子弧焊和鎢極氬弧焊都可以滿足現場焊接鈦管的需要，但是等離子弧焊產生噪音、輻射、煙塵很大，不利于工人長期工作，而且設備成本較高。所以在現場焊接時，一般更傾向于選擇采用鎢極氬弧焊（TIG 焊）。 

TIG焊后的抗拉強度和伸長率好，焊縫與母材熔接穩定，焊接質量能夠符合大多數情況的要求。同時考慮到鈦管焊接現場的條件，TIG焊更易于實施，應用比較廣泛。 

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