材料的等离子弧焊接（三）----钛及钛合金的等离子弧焊接

　　等离子弧焊能量密度高、线能量大、效率高。厚度2．5～15mm的钛及钛合金板材采用“小孔型”方法可一次焊透，并可有效地防止产生气孔，“熔透型”方法适于各种板厚，但一次焊透的厚度较小，3mm以上一般需开坡口。
　　钛的弹性模量仅相当于铁的1／2，因此在应力相同的条件下，钛及钛合金焊接接头将发生比较显著的变形。等离子弧的能量密度介于钨极氩弧和电子束之间，用等离子弧焊接钛及钛合金时，热影响区较窄，焊接变形也较易控制。目前微束等离子弧焊已经成功地应用于薄板的焊接。采用3～10A的焊接电流可以焊接厚度为0．08～0．6mm的板材。
　　由于液态钛的密度较小，表面张力较大，利用等离子弧的小孔效应可以单道焊接厚度较大的钛和钛合金，保证不致发生熔池坍塌，焊缝成形良好。通常单道钨极氩弧焊时工件最大厚度不超过3mm，并且因为钨极距离熔池较近，可能发生钨极熔蚀，使焊缝渗入钨夹杂物。等离子弧焊接时，不开坡口就可焊透厚度达15mm的接头，不可能出现焊缝渗钨现象。
　　钛板等离子弧焊接的工艺参数见表1-4。TC4钛合金等离子弧焊和TIG焊接接头的力
学性能见表1-5。
　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　 表1-4

　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　 表1-5

　　焊接航天工程中应用的TC4钛合金高压气瓶的研究结果表明，等离子弧焊接头强度与氩弧焊相当，强度系数均为90％，但塑性指标比氩弧焊接头高，可达到母材的75％。根据30万吨合成氨成套设备的生产经验，用等离子弧焊接厚度10mm的TAl工业纯钛板材，生产率可比钨极氩弧焊提高5～6倍，对操作的熟练程度要求也较低。
　　纯钛等离子弧焊的气体保护方式与钨极氩弧焊相似，可采用氩弧焊拖罩，但随着板厚的增加、焊速的提高，拖罩要加长，使处于350℃以上的金属得到良好保护。背面垫板上的沟槽尺寸一般宽度和深度各为2.0～3．0mm，同时背面保护气体的流量也要增加。厚度15mm以上的钛板焊接时，开6～8mm钝边的V形或U形坡口，用“小孔型”等离子弧焊封底，然后用“熔透型”等离子弧填满坡口。用等离子弧封底可以减少焊道层数，减少填丝量和焊接角变形，提高生产率。“熔透型”多用于厚度3mm以下薄件的焊接，比钨极氩弧焊容易保证焊接质量。