TC4钛合金的活性焊剂钨极氩弧焊工艺研究（五）
——保护气体流量对焊缝质量的影响
王纯
西安交通大学
（邮编710049）
[摘要]本论文针对δ1.5的TC4钛板手工直流A-TIG焊，分析了保护气体流
量对焊缝质量的影响。
关键词：钛合金，活性焊剂，氩弧焊，保护气体
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钛在地壳中的含量约为0.64%，在金属元素中仅次于铝、铁和镁，居第四位，
为铜的60倍，钼的600倍。钛合金具有很多优良性能：钛的比重为4.5mg/3，仅为
普通结构钢的57%；钛合金的强度可与高强度钢媲美；具有很好的耐热和耐低温性能，
能在550℃高温下和零下250℃低温下长期工作而保持性能不变；具有很好的抗腐蚀
能力，把钛合金放在海水中泡上几年，仍能保持光亮。此外，钛的导热系数小、无磁
性，某些钛合金还具有超导性能、记忆性能和贮氢性能等。正是因为这些优点，钛金
属被称为“太空”金属、“海洋”金属以及21世纪最有发展前景，继钢铁、铝之后
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的第三金属。
TC4不仅具有良好的室温、高温、低温力学性能，且在多种介质中具有优异的耐
蚀性，既可以焊接、冷热成型，也可以热处理强化，所以在钛合金中应用最广泛，在
美国约占钛市场的56%，在中国和日本约占钛合金产量的一半。
钛合金作为一种广泛应用的结构材料，要解决的关键工艺技术问题就是连接问
题，焊接无疑是首选的一种先进连接方法。钛合金的压制、轧制和模压品等零部件的
制造都离不开焊接，铸件缺陷的修补也离不开焊接。
目前国内在钛产品焊接过程中使用最普遍的是TIG焊，包括手工、自动或半自
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动，国内钛设备制造过程中几乎95%以上的焊接工作是采用手工TIG焊完成的。
为了提高TIG焊的焊接效率，降低成本，扩大TIG焊的应用范围，特别是在厚
板焊接的应用，国内外的焊接工作者进行了大量关于增加TIG焊熔深方面的研究。
近年来，一种新型高效的焊接方法——活性焊剂钨极氩弧焊(ActivatingFluxTIG，简
称A-TIG)越来越引起世界范围内人们的关注。A-TIG焊就是预先在工件表面均匀地
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涂上一层很薄的细粒状的活性化焊剂，然后进行TIG焊的方法。它能在保证焊缝质
量的基础上，使焊接熔深显著增加，从而大大提高焊接生产效率，降低生产成本。
产品升级换代和结构调整方面潜力巨大，而焊接技术和工艺是钛合金材料进一步
推广应用必须解决的关键问题之一。A-TIG焊技术操作简便，设备简单，价格便宜，
适于大规模和常规应用，因此研究钛合金A-TIG焊技术对改变我国钛业的应用现状
有着十分现实的实践意义。
本研究立足西飞公司的现状，使用A-TIG焊技术，分析飞机制造中经常使用的
钛合金TC4薄板(δ1.5~4.0)的焊接保护气体流量对焊缝质量的影响，为其它钛合金材
料A-TIG焊接技术奠定基础，旨在为推进A-TIG焊工艺在钛合金结构件上的应用提
供理论和实践依据。
1焊接试验
1.1工艺方案
待焊材料为δ1.5的TC4钛板。TC4焊丝直径为1.6mm。
本试验采用手工直流A-TIG焊，接头形式采用常规平板对接，不开坡口，δ1.5
钛板的预留试样间隙分别为0.2mm，填加焊丝，单道焊。在保证焊透的前提下，观察
保护气体流量对焊缝质量的影响。
1.2试验方法
1.2.1焊接装置
采用的焊接装置见图1。
图1焊接装置示意图
1)选用高纯氩气作保护气体，氩气纯度为≥99.999%