焊接过程中如何有效避免气孔问题？

钛及钛合金焊缝金属中的气孔是经常产生的凝固缺陷。钛及钛合金焊接时氩气、母材及焊丝中含有的O₂、N₂、H₂、CO₂、H₂O都可能引起气孔。钛及钛合金焊缝形成气孔的影响因素见表5-5。其中，H是钛及钛合金焊接中形成气孔的主要气体。氢气孔多数产生在焊缝中部和焊接熔合区附近。

表5-5 钛及钛合金焊缝形成气孔的影响因素

（续）

1.氢气孔形成的原因

H在高温时溶入熔池，冷却结晶时过饱和的H来不及从熔池逸出时，便在焊缝中集聚形成气孔。H在高温钛中的溶解度曲线如图5-13所示。可看出，H在钛中的溶解度随着液体温度的升高反而下降，并在凝固温度时（约1600℃）发生溶解度突变。焊接时熔池中部比熔池边缘的温度高，使熔池中部的氢除向气泡核扩散外，同时也向熔合区扩散，因此在熔池边缘氢容易过饱和而生成氢气孔。

2.减少气孔的措施

图5-13 H在高温钛中的溶解度(www.xing528.com)

钛合金焊接接头中的气孔不仅会造成应力集中，而且会使气孔周围金属的塑性降低，从而使整个焊接接头的力学性能下降，甚至导致接头的断裂破坏，因此须严格控制气孔的生成。防止气孔产生的关键是杜绝氢气体的来源，防止焊接区被污染，通常采取以下措施：

1）焊前仔细清除焊丝、母材表面上的氧化膜及油污等有机物质；严格限制原材料中H、O、N等杂质气体的含量；焊前对焊丝进行真空去氢处理来改善焊丝的H含量和表面状态。

2）缩短焊件清理后到焊接的时间间隔，一般不要超过2h，否则要妥善保存，以防吸潮；采用机械方法加工坡口端面，并除去剪切痕迹。

3）正确选择焊接参数，延长熔池停留时间，以便于气泡的逸出；控制氩气的流量，防止紊流现象。

4）可采用真空电子束焊或等离子弧焊；采用低露点氩气，其纯度＞99.99%（体积分数）；焊炬上通氩气的管路不宜采用橡胶管，以尼龙软管为好。

5）采用脉冲氩弧焊时可明显减少气孔，通断比以1∶1为好。

6）采用AlCl₃、MnCl₂和CaF₂等涂于焊接坡口上，并控制对接坡口间隙0.2～0.5mm。

钛的弹性模量比不锈钢小，在同样的焊接应力条件下，钛及钛合金的焊接变形是不锈钢的一倍，因此焊接时应采用垫板和压板将焊件压紧，以减小焊接变形。垫板和压板还可以传导焊接区的热量，缩短焊接区的高温停留时间，减小焊缝的氧化。