鈦合金焊接按照超聲振動(dòng)激發(fā)的方式具體有以下兩種：a.電弧超聲焊接方法。電弧超聲焊接方法是利用超聲頻的電信號(hào)在焊接過(guò)程中激發(fā)出超聲振動(dòng)，與常規(guī)焊接接頭相比，熔合區(qū)附近組織更細(xì)小：接頭脆硬傾向更低：抗彎性能的沖擊韌性有所提高。另超聲電弧的引入提高了焊接過(guò)程的穩(wěn)定性，焊縫晶粒組織得到細(xì)化，接頭拉伸強(qiáng)度得到提高。b.超聲-電弧復(fù)合焊接方法。通過(guò)超聲振動(dòng)裝置與焊槍的機(jī)械耦合，實(shí)現(xiàn)超聲振動(dòng)與焊接電弧的復(fù)合。與常規(guī)TIG 焊相比，復(fù)合電弧形態(tài)收縮，電弧電壓提高，電弧靜特性曲線(xiàn)上移。焊后對(duì)焊縫成形進(jìn)行觀察，在相同焊接規(guī)范下，施加超聲振動(dòng)后焊縫熔深增加1倍以上，焊接效率得到提高。同時(shí)，焊接熔化特性得到改善，從周邊熔化型向中心熔化型轉(zhuǎn)變。對(duì)接頭的性能進(jìn)行研究，與常規(guī)焊接接頭相比復(fù)合接頭強(qiáng)度提高了8%，延伸率提高10%以上。隨著超聲技術(shù)和設(shè)備的發(fā)展，功率超聲被越來(lái)越多應(yīng)用于焊接領(lǐng)域。

 

母材引入式。母材引入式超聲輔助電弧焊中超聲振動(dòng)裝置直接與被焊工件相接觸，超聲波通過(guò)母材傳至焊接熔池。超聲振動(dòng)直接加載在被焊工件進(jìn)而作用到熔池能夠細(xì)化焊縫組織，提高接頭的性能。但是采用母材引入式的超聲輔助電弧焊對(duì)被焊件的形狀及尺寸：焊接姿態(tài)和工件的裝配要求較高，限制了超聲在某些特殊焊接條件下的應(yīng)用。

 

焊絲引入式。新的超聲施加方式院通過(guò)焊絲將超聲振動(dòng)引入焊接熔池。研究發(fā)現(xiàn)：這種方式超聲振動(dòng)可促進(jìn)焊縫中心區(qū)域等軸晶的形成；同時(shí)超聲振動(dòng)引入后，焊縫抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度增加。其中屈服強(qiáng)度的提高更為顯著。

 

鈦及鈦合金焊接時(shí)采用最多的就是鎢極氬弧焊，對(duì)于較厚的工件也可采用熔化極氬弧焊，對(duì)于技術(shù)要求嚴(yán)格的航天工業(yè)中一些重要設(shè)備經(jīng)常也采用真空電子束焊接。鈦焊絲的選用。焊絲的選用應(yīng)使在正常焊接工藝下的焊縫在焊后狀態(tài)的抗拉強(qiáng)度不低于母材退火狀態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度下限值，焊縫焊后狀態(tài)的塑性和耐蝕性能不低于退火狀態(tài)下的母材或與母材相當(dāng)，焊接性能良好，能滿(mǎn)足鈦設(shè)備制造和使用的要求。焊絲中的氮、氧、碳、氫、鐵等雜質(zhì)元素的標(biāo)準(zhǔn)含量上限值應(yīng)大大低于母材中雜質(zhì)元素的標(biāo)準(zhǔn)含量上限值。不允許從所焊母材上裁條充當(dāng)焊絲，應(yīng)采用JB/T 4745-2002《鈦制焊接容器》中附錄D中的焊絲用作鈦容器用焊絲。雜質(zhì)元素含量不高于JB/T 4745-2002中附錄D的其他標(biāo)準(zhǔn)的焊絲也可使用。

 

鈦及鈦合金的焊接需要注意的問(wèn)題。

①雜質(zhì)元素的沾污引起脆化。

鈦是一種活性元素，特別是在焊接高溫下非常容易吸收氮、氫、氧，從而使焊縫的硬度、強(qiáng)度增加，塑性、韌性降低，引起脆化。碳也會(huì)與鈦形成硬而脆的TiC，易引起裂紋。因此，鈦板及鈦合金焊接時(shí)必須進(jìn)行有效的保護(hù)，防止空氣或其他因素的污染。因此鈦板及鈦合金焊接不能采用氣焊或焊條電弧焊方法進(jìn)行，否則接頭滿(mǎn)足不了焊接質(zhì)量要求，一般只能采用氬氣保護(hù)或在真空下焊接。

② 焊接相變引起的接頭塑性下降。

常用的工業(yè)純鈦為α合金，焊接時(shí)由于鈦導(dǎo)熱差、比熱小、高溫停留時(shí)間長(zhǎng)、冷卻速度慢，易形成粗大結(jié)晶；若采用加速冷卻，又易產(chǎn)生針狀α組織，也會(huì)使塑性下降。

③ 產(chǎn)生焊接裂紋。

鈦合金焊接時(shí)產(chǎn)生的焊接熱裂紋的幾率極小，只有當(dāng)焊絲或母材質(zhì)量不問(wèn)題時(shí)才可能產(chǎn)生熱裂紋。由氫引起的冷裂紋是鈦合金焊接時(shí)應(yīng)注意防止的，焊接時(shí)熔池和低溫區(qū)母材中的氫向熱影響區(qū)擴(kuò)散，引起熱影響區(qū)含氫量增加，造成熱影響區(qū)出現(xiàn)延遲裂紋。

④ 氣孔。

鈦板及鈦合金焊接時(shí)氣孔是最常見(jiàn)的焊接缺陷。焊絲或母材表面清理不干凈或氬氣不純都會(huì)造成氣孔產(chǎn)生，因此保護(hù)氣-氬氣純度要求在99.99％ 以上，焊絲及工件表面要酸洗、凈水沖洗后烘干。