近年來(lái)，許多新建船舶開(kāi)始大量使用鈦合金材料。隨著鈦合金材料用量增多，船廠為提升焊接效率、穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量，需要開(kāi)發(fā)一些高效的鈦合金焊接工藝?，F(xiàn)以板厚為4mm的Ti70和16 mm的TA5兩種鈦合金為焊接對(duì)象，對(duì)等離子弧焊、激光焊及激光-電弧復(fù)合焊三種高能量密度的鈦合金焊接方法進(jìn)行了工藝研究，得到了性能優(yōu)良的焊接接頭。

　　一、等離子弧焊

　　等離子弧焊是利用等離子弧作為熱源的焊接方法。氣體由電弧加熱產(chǎn)生離解，在高速通過(guò)水冷噴嘴時(shí)受到壓縮，增大能量密度和離解度，形成等離子弧。它的穩(wěn)定性、發(fā)熱量和溫度都高于一般電弧，因而具有較大的熔透力和焊接速度。對(duì)船用鈦合金的焊接試驗(yàn)證明，等離子弧焊具有能量集中、穿透力強(qiáng)、單面焊雙面成形良好、無(wú)鎢夾雜、氣孔少等優(yōu)點(diǎn)，故非常適用于鈦及鈦合金的焊接。等離子弧焊的工藝參數(shù)對(duì)于小孔法時(shí)主要涉及到噴嘴孔徑、焊接電流、離子氣流量、焊接速度、保護(hù)氣流量等。

　　二、激光焊

　　激光焊是以聚焦的激光束作為能源轟擊焊件所產(chǎn)生的熱量進(jìn)行焊接的一種高效精密的焊接方法。激光焊由于能量密度很高，可獲得較大的熔深和極高的焊速，且由于激光束的直徑極小，故焊縫和熱影響區(qū)窄，焊接殘余應(yīng)力和變形很小。激光焊焊接時(shí)的主要工藝參數(shù)有激光功率、焊接速度、離焦量、側(cè)吹氣體流量及保護(hù)氣體流量等。由于激光焊焊速極高，一般不能在焊接過(guò)程中對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，故在正式焊接前需通過(guò)預(yù)實(shí)驗(yàn)確定最佳的參數(shù)組合。

　　三、激光-電弧復(fù)合焊

　　與傳統(tǒng)電弧焊接和激光焊接相比，激光-電弧復(fù)合焊接具有大焊接熔深、高工藝穩(wěn)定性、高焊接效率、較強(qiáng)的焊接間隙橋接能力和焊接變形小等優(yōu)點(diǎn)，能夠大幅度提高焊接效率和焊接質(zhì)量。激光-電弧復(fù)合焊能夠降低對(duì)工件坡口加工精度的要求，改良激光焊時(shí)可能出現(xiàn)的焊縫余高不足的現(xiàn)象，且由于液態(tài)熔池對(duì)激光束的吸收率較高，相比激光焊可獲得更大的熔深和更高的焊接速度。采用激光-電弧復(fù)合焊時(shí)，由于存在激光和電弧兩個(gè)熱源，且每個(gè)熱源均有較多的工藝參數(shù)需調(diào)節(jié)，如要使激光與電弧諧同匹配需進(jìn)行大量試驗(yàn)摸索。

　　以上工藝測(cè)試結(jié)果表明等離子弧焊、激光焊及激光-電弧復(fù)合焊所焊制試板的接頭性能強(qiáng)。工藝重復(fù)性好，對(duì)焊工水平的要求較低，故非常適合生產(chǎn)中大批量規(guī)則焊縫的焊接。力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果表明：對(duì)接接頭的力學(xué)性能達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)要求，接頭在強(qiáng)度和塑性上與母材Ti70可靠匹配；等離子弧焊和激光-電弧復(fù)合焊使用強(qiáng)度較低的TA10焊絲焊接Ti70板材，焊縫接頭的強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了與Ti70匹配的要求，這使船用鈦合金焊接時(shí)焊材的選擇范圍大大拓寬，可在強(qiáng)度和塑性、韌性之間尋求到更好的平衡點(diǎn)。