目前，新型飛機(jī)的研制對(duì)鈦合金焊接結(jié)構(gòu)件的要求越來越高，急需開發(fā)新型、優(yōu)質(zhì)、高效的焊接方法，以滿足先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)、飛機(jī)的高效率、高性能及高可靠性的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)先進(jìn)制造技術(shù)長壽命、低成本的要求。活性焊劑鎢極氬弧焊(A-TIG)技術(shù)就是適應(yīng)這一要求而發(fā)展起來的。該技術(shù)不僅能解決上述常規(guī)TIG焊接存在的技術(shù)不足，而且在相同的工藝條件下，能提高構(gòu)件的焊接質(zhì)量和使用壽命[1-3]，為鎢極氬弧焊技術(shù)開拓新的應(yīng)用前景。
鈦合金材料以其優(yōu)良的機(jī)械性能、耐腐蝕性能以及密度小等優(yōu)點(diǎn)越來越廣泛地應(yīng)用于航空、航天、石油、化工及艦船等行業(yè)。鎢極氬弧焊是上述各行業(yè)中大量應(yīng)用的鈦合金焊接結(jié)構(gòu)最常使用的焊接方法之一。該方法具有工藝裕度大、工藝適應(yīng)性強(qiáng)、焊縫質(zhì)量優(yōu)良等特點(diǎn)，但也存在電弧能量密度較低、穿透能力較差、焊接時(shí)的熱輸入較大、對(duì)材料的熱損傷大、焊接應(yīng)力變形較大等不足；特別是在鈦合金焊接時(shí)，易產(chǎn)生氣孔等缺陷，直接影響焊接構(gòu)件的使用性能。鈦及鈦合金焊接時(shí)，當(dāng)焊縫含氧、氮量較高時(shí)，焊縫或熱影響區(qū)性能變脆，在較大的焊接應(yīng)力作用下，會(huì)出現(xiàn)冷裂紋。其特征是裂紋產(chǎn)生在焊后數(shù)小時(shí)甚至更長時(shí)間稱作延遲裂紋。經(jīng)研究表明焊接過程中氫的擴(kuò)散是引起這種裂紋的主要原因。焊接過程中氫由高溫深池向較低溫的熱影響區(qū)擴(kuò)散，氫含量的提高使該區(qū)析出TiH2量增加，增大熱影響區(qū)脆性，另外由于氫化物析出時(shí)體積膨脹引起較大的組織應(yīng)力，再加上氫原子向該區(qū)的高應(yīng)力部位擴(kuò)散及聚集，以致形成裂紋。防止這種延遲裂紋產(chǎn)生的辦法，主要是減少焊接接頭氫的來源。
第一，薄膜的存在限制了電弧的導(dǎo)通截面，從而使電弧收縮；
第二、其次，由于焊接前鈦合金材料表面覆蓋活性焊劑層，在電弧導(dǎo)通過程中，只有電弧熱先將活性焊劑和鈦金屬熔融，并實(shí)現(xiàn)液態(tài)鈦把焊劑薄膜的成功擠走，才能實(shí)現(xiàn)電弧的成功導(dǎo)通和穩(wěn)定燃燒。由于熔融的活性焊劑與液態(tài)
鈦之間有較好的浸潤性，因此，焊劑薄膜又不容易被擠走。其被擠走的越少，焊縫也就越窄，電弧的熱流量也就越集中，熔透的深度越深；
第三，A-TIG焊接時(shí)，活性焊劑分子蒸汽進(jìn)入電弧氣氛，增加了弧柱中等離子的導(dǎo)熱性，從而使電弧收縮；
第四，電弧熱使活性焊劑分解電離并進(jìn)入到電弧外圍空間，焊劑離子捕獲電弧外圍電子形成負(fù)離子，降低了弧柱外圍空間的電壓，從而使電弧收縮。正是由于上述幾個(gè)方面的協(xié)同作用，使A-TIG焊接過程中焊接電弧發(fā)生明顯收縮，弧柱電流密度增加，致使焊接熔深增加。
鈦合金A-TIG焊接技及特點(diǎn)
A-TIG焊接技術(shù)是焊接前在待焊接工件上表面涂一層活性焊劑，然后沿焊劑層進(jìn)行TIG焊的工藝方法。與常規(guī)TIG焊接工藝相比，鈦合金A-TIG焊接電弧的穿透能力顯著增強(qiáng)，熱輸入量、焊接變形及應(yīng)力減小。在焊接相同規(guī)格的產(chǎn)品構(gòu)件時(shí)，在相同的焊接電流條件下，可以實(shí)現(xiàn)不開坡口單道焊接或使堆焊層數(shù)明顯減少，從而提高焊接生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量，成倍降低成本。
另外，活性焊劑能夠大大減少氬弧焊過程中產(chǎn)生的焊縫氣孔缺陷，從而直接改善焊接接頭及焊接結(jié)構(gòu)的疲勞性能。試驗(yàn)表明，TC4鈦合金A-TIG焊對(duì)接接頭的疲勞極限比常規(guī)TIG焊提高16%，可達(dá)到母材的90%。目前
鈦合金活性焊劑氬弧焊技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為一種為保證武器裝備提高質(zhì)量、提高加工效率和降低成本的新型先進(jìn)連接制造技術(shù)。
