采用 TIG 焊方法對 TC4鈦合金厚板進行焊接,分析、研究了 Ti-6Al-4V 合金焊接接頭的組織,測定了 Ti-6Al-4V 合金焊接接頭的性能,摸索出了合適的焊接方法與工藝。

鈦及鈦合金常用的焊接方式有：氬弧焊、埋弧焊、真空電子束焊等。
3毫米以下厚度用鎢極氬弧焊，3毫米以上用熔化極氬弧焊。氬氣純度不低于99.99﹪，嚴格控制氬氣中空氣和水蒸氣的含量。
焊前進行除油污、除氧化皮、除氧化膜表面處理。
由于鈦及鈦合金的化學活性大，易被氧氣、氮氣、氫氣污染，所以不能采用焊條電弧焊、氧乙炔（或氧丙烷等）氣焊、C02焊、原子氫焊等方式焊接。

有兩大重點，重點一是保護的環境，氣體的純度一定要足夠高，這個是焊接質量的重要因素，另外一個就是焊絲純度高，建議采用VOD301的鈦合金焊絲，參考一下專題高品質純鈦焊絲鈦合金焊絲鈦合金氬弧焊絲VOD301鈦焊絲

合金TC4材料的組成為Ti-6Al-4V，屬于(α+β)型鈦合金，具有良好的綜合力學機械性能。比強度大。TC4的強度sb=1.012GPa，密度g=4.4*103，比強度sb/g=23.5，而合金鋼的比強度sb/g小于18。 鈦合金熱導率低。 鈦合金的熱導率為鐵的1/5、鋁的1/10，TC4的熱導率l=7.955W/m·K。
1、焊縫氣孔傾向
焊縫中的氣孔是焊接鈦合金最普遍的缺陷,存在于被焊金屬電弧區中的氫和氧是產生氣孔的主要原因。TC4鈦合金電子束焊接,其焊縫中氣孔缺陷很少。為此,著重就激光焊接焊縫中形成氣孔的工藝因素進行研究。由試驗結果可以看出,激光焊接時焊縫中的氣孔與焊縫線能量有較密切關系,若焊接線能量適中,焊縫內只有極少量氣孔、甚至無氣孔,線能量過大或過小均會導致焊縫中出現嚴重的氣孔缺陷。此外,焊縫中是否有氣孔缺陷還與焊件壁厚有一定關系,比較試樣試驗結果可看出,隨著焊接壁厚的增加,焊縫中出現氣孔的概率增加。

2、焊縫內部質量
利用平板對接試樣,采用電子束焊接和激光焊接來考察焊縫內部質量,經理化檢測,焊縫內部質量經X射線探傷,達GB3233-87 II級要求,焊縫表面和內部均無裂紋出現,焊縫外觀成型良好,色澤正常。

3、焊深及其波動情況
鈦合金作為工程構件使用,對焊深有一定要求,否則不能滿足構件強度要求；而且要實現精密焊接,必須對焊深波動加以控制。為此,采用電子束焊接和激光焊接方法分別焊接了兩對對接試環,焊后對試環進行了縱向及橫向解剖,來考察焊深及焊深波動情況,結果表明,電子束焊接焊縫平均焊深可達2。70mm以上,焊深波動幅度為-5。2~+6。0%,不超過±10%；激光焊接焊縫平均焊深約為2。70mm,焊深波動幅度為- 3。8~+5。9%,不超過±10%。

4、接頭變形分析
利用對接試環來考察接頭焊接變形,檢測了對接試環的徑向及軸向變形,結果表明,電子束焊接和激光焊接的變形都很小。電子束焊接的徑向收縮變形量為f 0。05~f 0。09mm,軸向收縮量為0。06~0。14mm；激光焊接的徑向收縮變形量為f 0。03~f 0。10mm,軸向收縮變形量為0。02~0。03mm。

5、焊縫組織分析
經理化檢測,焊縫組織為a+b,組織形態為柱狀晶+等軸晶,有少量的板條馬氏體出現,晶粒度與基體接近,熱影響區較窄,組織形態和特征較為理想。 經研究可得出：對于TC4鈦合金,無論是激光焊接還是電子束焊接,只要工藝參數匹配合理,均可使焊縫內部質量達到國標GB3233-87Ⅱ級焊縫要求,實現TC4鈦合金的精密焊接；焊縫外觀成形良好,色澤正常；焊縫余高很小,無咬邊、凹陷、表面裂紋等缺陷產生。