手工電弧焊關鍵工藝流程
焊前準備:清理母材焊接區(qū)域的油污、鐵銹、氧化皮,保證焊接面潔凈;根據(jù)母材厚度選擇合適直徑的焊條(通常 2.5-5mm),并烘干去除焊條水分;調整電焊機電流(一般按焊條直徑 ×30-50A 估算)。
引?。和ㄟ^劃擦法或直擊法引燃電弧,確保電弧穩(wěn)定燃燒,避免粘條或斷弧。
焊接操作:控制電弧長度(約為焊條直徑的 0.5-1 倍),勻速移動焊條,保持合適的焊接速度和運條角度,使熔池均勻填充。
收弧:焊接結束時緩慢斷弧,必要時進行補焊,避免焊縫收尾出現(xiàn)縮孔、裂紋。
焊后處理:清除焊縫表面的焊渣和飛濺物,對重要工件進行焊縫檢測(如外觀檢查、滲透檢測),必要時進行熱處理消除焊接應力。
不銹鋼焊接加工的核心是通過合適的焊接方法與工藝控制,避免腐蝕失效和力學性能下降。
核心焊接方法
氬弧焊(TIG):適合薄板、精密件焊接,焊縫成形美觀,耐腐蝕性好。
熔化極氣體保護焊(MIG/MAG):效率高,適用于中厚板批量生產(chǎn),需控制保護氣體純度。
焊條電弧焊(SMAW):設備簡單、操作靈活,適合現(xiàn)場搶修或復雜結構焊接。
關鍵工藝要點
材質匹配:選用與母材同系列的焊接材料,避免異種金屬焊接導致的腐蝕風險。
焊接環(huán)境:保持環(huán)境干燥、無粉塵,防止?jié)駳庥绊懞缚p質量。
焊后處理:重要構件需進行酸洗鈍化,去除氧化皮,恢復不銹鋼的耐腐蝕性能。
常見問題及解決
熱裂紋:控制焊接電流和速度,減少熱輸入,必要時預熱母材。
氣孔:確保焊接材料干燥、保護氣體通暢,清理坡口表面油污和雜質。
晶間腐蝕:采用小線能量焊接,避免焊縫及熱影響區(qū)處于敏化溫度區(qū)間。
鈦合金焊接加工的核心是解決高溫氧化和脆化問題,其焊接質量直接影響材料的高強度、耐蝕性等核心性能,需嚴格控制保護氛圍和熱輸入。
核心技術難點
高溫活性強:鈦在 300℃以上易吸氫,600℃以上易吸氧、氮,生成脆硬的 TiH?、TiO?、TiN,導致焊縫塑性和韌性急劇下降。
熱裂紋敏感:β 鈦合金等易因合金元素偏析產(chǎn)生熱裂紋,需控制焊接參數(shù)。
變形難控制:鈦合金彈性模量低,焊接熱應力易導致較大變形,需采取剛性固定或分段焊接等措施。
常用焊接方法及適用場景
TIG 焊(鎢極氬弧焊)最常用方法,適合薄板(≤6mm)及精密構件焊接(如航空航天發(fā)動機部件、醫(yī)療器械)。需采用大流量高純氬(純度≥99.99%)保護,焊槍需帶拖罩,對熔池及高溫區(qū)(≥400℃)全程保護。
等離子弧焊能量密度更高,適合中厚板(6-15mm)焊接,焊縫深寬比大,熱影響區(qū)?。ㄈ鐗毫θ萜鳌棜んw),保護方式與 TIG 焊類似,但需加強背面保護。
電子束焊真空環(huán)境下焊接,徹底避免氧化,適合厚板(>15mm)及高要求構件(如核工業(yè)部件),但設備成本高,需真空環(huán)境限制了工件尺寸。
激光焊熱輸入集中,變形小,適合薄壁鈦合金(≤3mm)的高速焊接(如航空薄壁結構),但需配合惰性氣體保護,對裝配精度要求高。
關鍵工藝要點
焊前處理:用不銹鋼絲刷或化學蝕刻(氫氟酸 + 硝酸溶液)去除表面氧化膜、油污,避免雜質引入;工件和焊絲需在 150-250℃下烘干除氫。
保護措施:焊接區(qū)(熔池、熱影響區(qū)、背面)需用高純氬氣保護,保護范圍需覆蓋溫度>400℃的區(qū)域,必要時采用背面通氬工裝。
參數(shù)控制:采用小電流、高焊速,減少熱輸入(如 1mm 鈦板 TIG 焊電流 50-80A);避免多層焊時層間溫度過高(一般≤150℃)。
焊絲匹配:同質焊絲優(yōu)先(如 TC4 鈦合金用 TC4 焊絲),異種鈦合金焊接需選擇中間成分焊絲,避免脆化相生成。
鎳基合金焊接加工的核心是應對高溫強度保持、耐蝕性要求及焊接熱裂紋敏感性,需嚴格控制焊接材料匹配和熱輸入,以維持其在高溫、腐蝕環(huán)境下的核心性能。
核心技術難點
高溫脆性相析出:焊接熱循環(huán)易促使晶界生成 Laves 相、σ 相、碳化物等脆性相,導致焊縫及熱影響區(qū)(HAZ)韌性下降。
熱裂紋敏感:鎳基合金(尤其是含 Nb、Ti 的合金)凝固時易因低熔點共晶物(如 NbC-Ni?Nb)形成晶間液膜,產(chǎn)生凝固裂紋;部分合金(如 Inconel 600)還易出現(xiàn)液化裂紋。
耐蝕性保持:焊接過程中合金元素(Cr、Mo、Nb 等)燒損或偏析,會降低焊縫在酸、堿、高溫氧化環(huán)境中的耐蝕性。
常用焊接方法及適用場景
TIG 焊(鎢極氬弧焊)最常用方法,適合薄板(≤5mm)及精密構件(如化工設備襯里、航空發(fā)動機燃燒室),熱輸入易控制,焊縫成形好。需用高純氬(純度≥99.99%)保護,必要時加背面保護。
MIG 焊(熔化極氬弧焊)效率高于 TIG 焊,適合中厚板(5-20mm)批量焊接(如壓力容器簡體、熱交換器管板),采用藥芯焊絲或實芯焊絲配合 Ar+He 混合氣體(增強熔深)。
埋弧焊(SAW)適合厚板(≥10mm)長直焊縫(如管道、反應器殼體),需匹配低硅、低硫焊劑(如 HJ260),避免增硅導致熱裂紋。
電子束焊 / 激光焊熱輸入極小,適合薄壁高精密構件(如核工業(yè)部件),可減少脆性相析出,但設備成本高,對裝配精度要求嚴苛。
關鍵工藝要點
焊接材料匹配:優(yōu)先選用同質焊絲(如 Inconel 625 用 ERNiCrMo-3,Hastelloy C276 用 ERNiCrMo-4),確保合金元素(尤其是 Cr、Mo、Nb)含量與母材相當;異種鎳基合金焊接需選擇中間成分焊絲,避免脆化相。
熱裂紋預防:
控制熱輸入:采用小電流、高焊速(如 1mm 厚 Inconel 600 TIG 焊電流 80-100A,速度 10-15cm/min),減少熔池過熱。
降低拘束度:避免剛性固定,采用分段退焊法減少焊接應力。
焊絲微合金化:部分焊絲添加少量 B、Zr 細化晶粒,抑制晶間液膜。
焊后處理:
固溶處理:對時效強化型鎳基合金(如 Inconel 718),焊后需經(jīng) 980-1060℃固溶 + 時效,溶解脆性相,恢復力學性能。
酸洗鈍化:用硝酸 + 氫氟酸混合溶液處理焊縫,去除氧化皮,恢復耐蝕性(尤其對化工用鎳基合金)。
焊前準備:用不銹鋼絲刷或機械打磨去除表面氧化皮、油污,禁止用碳鋼工具清理(避免 Fe 污染導致耐蝕性下降);焊絲需經(jīng) 200-300℃烘干 1h,去除水分。
