Ti在紫銅厚板不預熱GTAW中防裂機理研究.pdf

1、本文主要研究了紫銅厚板不預熱GTAW防止熱裂紋產(chǎn)生機理及He氣保護焊接工藝。首先對比了氬氣、氦氣和氮氣作為保護氣，焊接裂紋及氮氣孔的形成規(guī)律。其次分析研究了Ti元素防止裂紋及氮氣孔的機理。進行一系列的氦氣體保護焊接工藝試驗，并對焊接接頭的微觀結(jié)構(gòu)、焊縫成分和力學性能進行對比分析。
　　試驗結(jié)果表明，填加Hs201焊絲，在氬氣保護時，預熱溫度為300℃、500℃和700℃時焊接接頭都會產(chǎn)生熱裂紋，隨預熱溫度的升高熱裂紋逐漸減少。在氦

2、氣保護時，預熱300℃時焊縫中只有液化裂紋，不預熱時焊縫中除液化裂紋外還存在結(jié)晶裂紋。采用氮氣保護焊接紫銅時，焊縫中不僅會產(chǎn)生結(jié)晶裂紋還有大量的氮氣孔存在。
　　采用氮氣/氬氣保護GTAW接紫銅厚板，填加鈦含量為4％和5%的Cu-Ti合金焊絲時，均不會產(chǎn)生氣孔和裂紋。含鈦量為4%的焊縫基體為固熔1.5%左右Ti的Cu，深色析出相為Cu-Ti和Ti-Si金屬間化合物，淺色析出相主要為TiCuSn+CuTiSn3+Cu3Sn金屬間化合

3、物。含鈦量5%焊縫基體為固溶3%左右Ti的Cu；深色析出相主要為Ti-Si及Ti-Cu金屬間化合物。淺色析出相A主要為CuTi5Sn3+Cu3Sn+Cu。
　　Ti能夠防止焊接接頭中產(chǎn)生熱裂紋的原因主要為：Cu-Ti合金焊絲中的Ti與O反應生成穩(wěn)定的產(chǎn)物TiO2以焊渣的形式浮出焊縫表面。從Ti具有較強脫氧能力以及Cu-Ti合金具有較強抗變形能力兩方面證明了這一原因。
　　Ti能夠防止在氮氣保護GTAW時焊縫中產(chǎn)生的大量氮氣孔

4、的原因是：Ti在高溫時具有很強的吸氮性，與進入焊縫中的N反應生成穩(wěn)定且密度小的產(chǎn)物TiN以焊渣的形式浮出焊縫表面。
　　采用氦氣保護GTAW焊接紫銅厚板，填加含鈦量降至3%的銅鈦合金焊絲，焊縫中無熱裂紋，接頭成型好，硬度低，強度高。焊縫金屬組織形貌與Cu-Ti焊絲基本相同，焊縫基體主要為Cu中固溶了2%-3%的Ti，焊縫中均勻分布著深色和淺色兩種析出相，淺色析出相為CuTi3Sn3+Cu3Sn+Cu的三元金屬間化合物。深色析出相為