1. 为什么焊接速度大时,焊缝中心易出现大量等轴晶
冷却速度来慢时,焊缝结晶是源从熔合线开始,以柱状晶的形态向焊缝中心发展。焊接速度大时,冷却速度快,柱状晶还未到达焊缝中心时,焊缝中心温度已下降到结晶温度以下,所以产生等轴晶。
等轴晶的产生应该是与冷却速度相关,而焊接速度快导致冷却速度快。
2. 钛合金如何进行焊接,有哪些需要注意的地方
目前针对TC4钛合金,多采用氩弧焊或等离子弧焊进行焊接加工,但该两种方法均需填充焊接材料,由于保护气氛、纯度及效果的限制,带来接头含氧量增加,强度下降,且焊后变形较大。采用电子束焊接和激光束焊接,研究了TC4钛合金的焊接工艺性,实现该种材料的精密焊接。
(1) 焊缝气孔倾向。焊缝中的气孔是焊接钛合金最普遍的缺陷,存在于被焊金属电弧区中的氢和氧是产生气孔的主要原因。TC4钛合金电子束焊接,其焊缝中气孔缺陷很少。为此,着重就激光焊接焊缝中形成气孔的工艺因素进行研究。
由试验结果可以看出,激光焊接时焊缝中的气孔与焊缝线能量有较密切关系,若焊接线能量适中,焊缝内只有极少量气孔、甚至无气孔,线能量过大或过小均会导致焊缝中出现严重的气孔缺陷。此外,焊缝中是否有气孔缺陷还与焊件壁厚有一定关系,比较试样试验结果可看出,随着焊接壁厚的增加,焊缝中出现气孔的概率增加。
(2) 焊缝内部质量。利用平板对接试样,采用电子束焊接和激光焊接来考察焊缝内部质量,经理化检测,焊缝内部质量经X射线探伤,达GB3233-87 II级要求,焊缝表面和内部均无裂纹出现,焊缝外观成型良好,色泽正常。
(3) 焊深及其波动情况。钛合金作为工程构件使用,对焊深有一定要求,否则不能满足构件强度要求;而且要实现精密焊接,必须对焊深波动加以控制。为此,采用电子束焊接和激光焊接方法分别焊接了两对对接试环,焊后对试环进行了纵向及横向解剖,来考察焊深及焊深波动情况,结果表明,电子束焊接焊缝平均焊深可达2.70mm以上,焊深波动幅度为-5.2~+6.0%,不超过±10%;激光焊接焊缝平均焊深约为2.70mm,焊深波动幅度为- 3.8~+5.9%,不超过±10%。
(4) 接头变形分析。利用对接试环来考察接头焊接变形,检测了对接试环的径向及轴向变形,结果表明,电子束焊接和激光焊接的变形都很小。电子束焊接的径向收缩变形量为f 0.05~f 0.09mm,轴向收缩量为0.06~0.14mm;激光焊接的径向收缩变形量为f 0.03~f 0.10mm,轴向收缩变形量为0.02~0.03mm。
(5) 焊缝组织分析。经理化检测,焊缝组织为a+b,组织形态为柱状晶+等轴晶,有少量的板条马氏体出现,晶粒度与基体接近,热影响区较窄,组织形态和特征较为理想。
经研究可得出:对于TC4钛合金,无论是激光焊接还是电子束焊接,只要工艺参数匹配合理,均可使焊缝内部质量达到国标GB3233-87Ⅱ级焊缝要求,实现TC4钛合金的精密焊接;焊缝外观成形良好,色泽正常;焊缝余高很小,无咬边、凹陷、表面裂纹等缺陷产生。
3. 工字钢焊接完裂缝是怎么回事
裂纹按其产生部位不同可分为根部裂纹、弧坑裂纹、熔合区裂纹以及热影响区裂纹等。按其产生的温度和时间不同可分为热裂纹、冷裂纹以及再热裂纹。
热裂纹:经常发生在焊缝中,有时也出现在热影响区,焊缝中纵向裂纹一般发生在焊道中心,与焊缝长度方向枝毕咐平行。横向热裂纹一般沿数滑柱状晶发生,并与母材的晶粒间界相连,与焊缝长度方向垂直。根部裂纹发生在焊缝根部,弧坑裂纹大都发生在弧坑中心的等轴晶区,有纵、横、星状几种类型。热影响区中的热裂纹有横向,也有纵向,但都沿晶界发生,热裂纹猛纯的微观特征一般是沿晶界开裂,又称晶间裂纹。当裂纹贯穿表面与外界空气相通时,沿热裂纹折断的端口表面呈氧化色彩(如蓝灰色等)。热裂纹产生的原因:因为焊接过程中熔池金属中的硫、磷等杂质在结晶过程中形成低熔点共晶,随着结晶过程的进行,它们逐渐被排挤在晶界,形成了“液态薄膜”,而在焊缝凝固过程中由于收缩的作用,焊缝金属受拉应力,“液态薄胶”不能承受拉应力而产生裂纹。
防止产生热裂纹的措施:
①限制钢材及焊接材料中易偏析元素和有害杂质的含量。特别是减少硫、磷等杂质的含量及降低碳的含量。
②调节焊缝的化学成分,改善焊缝组织,细化焊缝晶粒,以提高其塑性,减少或分散偏析程度,控制低熔点共晶的影响。
③提高焊条的碱度,以降低焊缝中的杂质的含量。
④控制焊接规范,适当提高焊缝系数,用多层多道焊法,避免中心偏析,可防止中心线裂纹。
⑤采取降低焊接应力的措施,收弧时填满弧坑。