不锈钢和钛合金异种钢焊接分析

不锈钢和钛合金异种钢焊接分析

顾克帅

深圳巨涛机械设备有限公司 广东省惠州市 516200

摘要：如今各行各业都在不断的创新发展，工业领域也是如此。各种新型的管理产品以及新的材料不断的被研发出来，从而进一步的提高了人们的生活水平以及生活质量，而如今在工业领域当中具备有优良性能的不锈钢产业广泛的应用于各种行业当中。而在钛合金以及不锈钢两种异种金属的焊接使用在某种层面上有了一定的差异。本文主要深入的判断以及研究分析了不锈钢以及钛合金这两种金属的焊接情况，并且对于如今这两种金属焊接现状进行了简明阐述。

关键词：不锈钢；钛合金；异种钢；焊接分析

一、对于不锈钢以及钛合金一种钢焊接过程中的问题进行分析

在工业领域当中，我们需要使用到不锈钢以及钛合金这两种异种金属进行焊接，之后才能够投入到使用过程当中。而在进行焊接的过程当中，还需要具体的分析钛合金以及不锈钢这两种金属之间的差异性以及相同性。而针对于这两种异种金属焊接时出现的问题，需要在对这样异种金属焊接的过程当中，可能会形成一个内应力，进一步的影响到焊接过程。同时两种异种金属具备有不同的线膨胀系数，从而会在焊接过程中，因为温度的变化而导致两种钢材出现不同程度的变形现象。而这种变形现象，一旦不能够符合工程要求，将不能够应用到工业领域的生产过程当中，除此之外，因为钛以及铁两种金属化学性质不同，从而在焊接过程当中可能会持二者发生反应，从而在焊接过程当中主要就是相互扩散而形成化合物。而目前针对于钛合金以及不锈钢这样的异种金属焊接过程中出现的主要问题，可以通过爆炸焊、激光焊以及钎焊焊等方法进行焊接，从而获取理想的焊接效果。

二、对于不锈钢以及钛合金一种钢焊接技术进行分析

在焊接不锈钢以及钛合金这样异种金属的过程当中，需要根据其本身的特点对其进行焊接。而如今我国的科技迅速的进步，焊接技术也取得了突破，并且不断取得新的突破，因此可以采取以下方法进行这两种金属的焊接。

1钎焊

使用钎焊对于钛合金及不锈钢金属进行焊接，能够使用液态焊料直接填充到金属材料的缝隙处，使金属连接在一起。而其基本原理是因为钛金属以及铁金属能够在较高温度时形成共晶，而在超出这个温度时钛与铁之间会相互的扩散，从而形成共晶体，从而直接的将这两种一种金属连接起来。而使用钎焊的方法，能够在焊接金属的过程中，减少金属的变形现象，同时还能够保证焊接头处光滑美观。也因此，该钎焊技术适用于焊接一些结构精密复杂，同时由不同材料而组成的构件。但是又因为在焊接过程中不能够对共晶体的数量进行控制，因此达到预期的钎焊要求，具备了一定的难度，除此之外，在焊接过程当中还有着较严格的对于钎料的选用要求。一旦不能够达到这一要求，可能会使得最终的焊接结果及质量无法得到有效保证。

2 爆炸焊

钛金属以及不锈钢这两种金属焊接时，可以通过使用爆炸焊的方法可以得到预定的要求，但是这种方法此前是用来制作钛钢复合板，通过使用钛钢复合板，能够对于接头处的强度进行合理的控制。除此之外，在焊接的过程当中，还要保持相邻的两钢板之间留有恰当距离，才能够使得最终焊接达到要求。

3 激光焊接

使用激光焊接法进一步的焊接钛金属以及不锈钢这样的异种金属，需要将金属放置于高强度的激光光束当中使金属融化，等到金属再次冷却之后就会自然的焊接到一起，而针对于这些钛合金和不锈钢这两种异种金属进行焊接，使用激光焊接的方法能够更快的进行加热，同时通过接触处还能够使得焊接的接头具备有一定的强度。而在激光焊接的过程当中，使用金属铜作为中间层可以得到一个类似于电子束的焊接结果，在对于一种金属焊接过程当中使用激光焊，能够使得焊接产生密度较高的能量。而在这种能量之下进行金属的焊接，能够使得节点处始终保持稳定，并且使得金属之间的间隙更小，而在进行具有较高厚度钛合金焊接时，使用激光焊区别有更好的优点，但是也有其不利之处，因为焊接过程中很容易因为气孔的产生，直接的影响到最终的焊接质量。因此在应用这种方法进行焊接时，必须注意焊缝坡口型式等多种参数，从而保证最终的焊接质量。除此之外，在使用激光焊接过程当中会产生较为刺眼的强激光，因此在焊接过程当中还需要考虑到激光的间接影响。

4 等离子弧焊技术

在进行两种异种金属焊接过程当中，使用等离子弧焊技术，通过进一步的利用离子之间的阴极以及阳极之间所形成的电弧，从而进一步的升高温度仪，形成具备有较高能量的电弧对基础进行焊接。而通过使用等离子弧焊接方式进行两种异种金属的焊接，主要分为两种方式，第1种是通过熔透型的等离子的弧焊方式，第2种则是以小孔形的等离子弧焊方式。第2个焊接方式适用于焊接厚板，而第1种则用于焊接弧板，在使用开程焊接方式进行接触的焊接是因为其中的保护气体主要为氢气以及氩气混合物，充入保护气体的主要目的是使得电弧的收缩性进一步的提高，但是在进行钛合金以及不锈钢金属的焊接过程当中，也可能会充入氩气以及氩氦混合气体，从而防止钛合金与氢气生成钛氢化合物。

三、在焊接过程当中所出现的主要问题

在两种异种金属焊接过程当中，可能会因为钛金属以及不锈钢之间具备着不同的含碳量，而且要将两种不同含碳量的钢材含接到一起，有着较大的技术难度。相比钛合金而言，不锈钢具备有更差的导热性能，因此如果在高温条件之下不锈钢贸然接触冷气，可能会造成不锈钢内部加热以及冷却条件不平衡，而使得不锈钢内部的元素快速扩散，化合物迅速分解，导致了不锈钢局部地区共晶成分过高，而使得这一部分地区出现了晶间液化现象，从而产生了大量裂纹。除此之外，在不锈钢在焊接之后冷却过程当中可能会出现塑性变形现象，因此在进行焊接过程当中，必须考虑到熔点的差异，比热容以及热导率之间的差异，还有电磁性，线膨胀系数之间的差异。

四、进一步的控制焊接要点

在钛合金以及不锈钢焊接过程当中，直接的影响到最终焊接质量的，包括焊接材料，焊接过程当中的操作方法以及焊接之后对材料的处理以及检验等步骤。而为了保证最终的质量，则需要选择最优良的焊接方法，保证焊缝具有一定的抗裂的能力，从而进一步保证焊接之后成品的性能，同时还需要做好焊接材料的储存工作，在需要材料时及时的进行准备，并且及时的发放焊接的设备，在焊接过程当中要求工作人员具备着较高的专业性能，并且对于焊接设备的充分的了解。防止在之后焊接过程当中，因为设备不符合或者不能使用而影响到最终的质量，而为了避免在焊接过程当中材料出现变形现象，就需要在各个零件的装配是对整体结构进行拆分，将各个部件分为简单施工以及复杂施工，并且分开焊接，最后再组装为一个整体，从而降低各个焊缝对于整个部件结构的影响，给焊缝留出充足的收缩空间，从而防止出现不规则变变形，影响到最终的焊接产品。

又因为钛合金以及不锈钢在焊接过程当中会因为自身的结构以及材料的基本性质，还有焊接工艺等而出现变形现象，那么在已经确定好焊接材料的条件之下，焊接处之所以会出现变形现象，主要的是由于设计的情况以及生产过程中所使用到的工艺。而为了尽快的减少焊接过程当中钢材出现开裂以及变形现象，则需要进一步的完善并且提高施工工艺，并且使得焊接过程的科学合理，从而在提高焊接效率的同时，也加快焊接所需要的时间，减少材料浪费。在焊接过程当中就有需要针对于设计情况以及施工工艺，对于焊接过程进行控制。在焊接结束之后，需要及时的进行处理及检验，从而减少焊接过程当中所出现的应力，使得焊接之后的构件的形状以及几何尺寸始终保持在公差范围内，从而防止出现裂纹以及破损的现象，进一步的保证焊接的整体质量，使得生产出来的产品具备有更好的使用体验以及使用寿命。

五、结束语

本文主要的讨论了在不锈钢和钛合金两种异种钢焊接过程中所使用到的焊接技术，同时在焊接方法的选择以、成功率的改进还有施工设计等三个方面进行优化，通过进一步提高焊接过程中的工艺及技术，而减少焊缝缺陷的产生，进一步的保证最终的焊接质量，做好异种钢的焊接操作。

参考文献：

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