钛及钛合金因比强度、耐腐蚀和抗磨损等优点,而被广泛应用于航空航天、工业制造和医疗器械等领域。但是,由于钛合金的熔点高、热容量大、导热性差、焊缝组织晶粒容易粗化和长大,引起塑性和断裂韧度降低,难以保证焊接质量,限制了其应用。目前,熔化焊焊接导致热影响区大、焊接变形大、晶粒粗大等缺陷;激光焊虽能量密度高,热影响区非常小,但焊接时易产生裂纹;扩散焊焊接温度低,接头组织不会粗大,但被焊母材表面质量要求高,且焊接接头强度不高;电阻焊接头质量易受到电网波动的影响而不稳定。电容储能焊具有焊接时间短(毫秒级)、热影响区窄、焊接变形和残余应力小等优点,接头冷却速率高达106K/s,易获得组织细小、致密的高质量焊接接头。
现有研究采用微型电容储能焊机对TC4钛合金薄板进行点焊连接,研究点焊接头形貌特征和组织形态,分析了焊接参数对焊接接头力学性能的影响规律。
采用储能焊方法可实现0.2mm厚的TC4钛合金薄板的点焊连接,微型接头由熔核及熔合区组成。熔核直径约200μm,组织为细小α相+颗粒分布的α'马氏体组织,其与基体金属过渡良好。
在储能焊条件下接头冷却速率极大,接头组织具有明显的快速凝固特征,从而保证了接头强度。
对于0.2mm厚TC4钛合金的薄板的储能焊,当电压U=250V、电容C=6600μF、电极压力F=20N时,剪切强度可达到601MPa,获得综合性能优良高质量的焊接接头。(欣然)