钛合金发动机壳体等离子焊接工艺研究(5)
1.4.4 电阻焊
电阻焊是将被焊工件压紧于两电极之间，并施以电流，利用电流流经工件接触面及邻近区域产生的电阻热效应将其加热到熔化或塑性状态，使之形成金属结合的一种方法。使用电阻焊焊接钛合金不需其它熔化焊所必须的气体保护，可在大气下进行，工艺简单，易于实现自动化，效率高，成本低。但电阻焊仅适用于搭接接头，限制了焊缝的形态，应用范围受到局限[16]。
1.4.5 摩擦焊
摩擦焊是利用焊件表面相互摩擦所产生的热，使端面达到热塑性状态，然后迅速顶锻，完成焊接的一种压焊方法。钛合金具有良好的摩擦焊接性，在无特殊保护措施的条件下，优化工艺，可获得良好的焊接接头。由于钛合金导热系数小，热塑性高，容易氧化，摩擦焊宜选用较小的规范参数[17]。钛合金搅拌摩擦焊接头的强度可以达到母材强度的95%以上，但是接头的延伸率相对较低，焊接方法的工艺参数有待优化，焊接过程保护有待完善。
1.4.6 扩散焊
目前扩散焊较多地应用于钛合金与不锈钢间的焊接上。钛合金与不锈钢异质接头采用扩散焊直接焊接时，很难避免接头应力和脆性的金属间化合物相的出现，焊接接头会出现裂纹，因此大多采用了中间层金属[18]。用纳米镍镀层作中间层焊接钛合金与不锈钢时，在焊接温度较低时接头强度较低，焊接材料在焊接后夹持时断裂；在焊接工艺其他参数一定，上限温度为950℃，中间层厚度为10μm时，接头的强度达到227MPa[19]。
1.4.7 激光焊
激光焊接具有熔池净化效应，能纯净焊缝金属，焊缝的机械性能相当于或优于母材。激光焊接的质量和效率均优于其它焊接方法。其焊接效率要比电子束焊接高出2-3倍，其焊接质量与电子束焊接质量相类似。激光易用反射镜或棱镜改变光路，可在工件的任意位置上焊接。但激光焊接也有不足之处：对焊件的装配间隙要严格，穿透力不如电子束强[20]。
1.4.8 等离子弧焊
等离子弧焊接使用横流电源的直流（棒状负极）产生的传热型等离子体。一般的等离子弧焊，使用氩气中添加5%-7%氢气的混合气体来提高电弧的收缩性。但在焊接钛及钛合金时，为了避免产生钛的氢化物，使用无氢的纯氩气或氩与氦的混合气。等离子弧焊接接头拉伸性能良好，与母材性能相当，试样均断裂在远离结合面的母材处，焊缝冲击韧性较母材有所下降[21]。
1．5 钛合金采用等离子弧焊接的优点
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。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的最大厚度不超过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。
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[22]。
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