?

?导热系数低。

?

?低密度。

?

?熔池的高表面张力。

?

LBW、EBW和FSW均用于生产钛合金的高质量焊缝；然而，它们的运营涉及到较高的资本成本。相反，TIG焊接工艺有利于钛合金，因为它具有一些显著的特点，如操作成本低、易于自动化和灵活性。此外，这些特性使TIG焊接成为应用最广泛的金属连接技术。TIG焊接有可能以更低的成本生产出与LBW和EBW质量相当的焊缝。此外，对于Ti–6Al–4V等钛合金，TIG焊接接头的冲击韧性高于EBW和LBW接头。这可能归因于晶界α-和先前β-晶粒的粗糙微观结构，促进了冲击断裂期间裂纹的分支，并增加了断裂所需的能量。此外，粗糙的微观结构更加均匀，并具有三轴应力状态，可抵抗应力空化。

每个焊接过程中热源的性质不同，因此功率密度（平均功率与表面积之比）存在显著差异，如图3所示。

图3 不同焊接工艺的功率密度，“GTAW”为TIG焊接，“PAW”为等离子弧焊

?

?LBW因其快速加工能力而广泛应用于钛合金。LBW（Nd:YAG和光纤激光器）的脉冲形式是一种先进的工艺，在这种工艺中，热源更密集，使得每次脉冲后焊接区发生熔化和凝固。理想的焊接模式可以通过脉冲能量、形状、持续时间、速度和重复率等参数的最佳组合来选择，因此它比TIG焊接更有效和可控。在电子束焊接过程中，熔合热源是一束指向工件的高速电子束。电子束焊接设备包括阴极和提供强电场和磁场以加速电子的装置。焊接操作期间使用真空为钛合金提供了一个明显的优势，因为熔化的焊接池受到保护，免受大气氧气的污染。

电子束焊接的功率密度约为1012W/m2，而传统TIG焊接工艺的功率密度约为109W/m2，因此在单道次焊接中可获得较高的功率密度，同时可降低总热输入。Schultz得出结论，与LBW和TIG焊接操作相比，由于电子束焊接具有显著的工作距离，因此可以焊接各种尺寸和几何形状的工件。Saxena将GMAW(金属极惰性气体保护电弧焊)与EBW进行了比较，并得出结论，后一种技术焊接150mm厚不锈钢所需的时间和焊道数显著减少（与GMAW的4小时、35分钟和35次焊道相比，EBW只需27分钟和单次焊道）。

EBW还可用于生产高性能镍基合金、Ti2AlNb和NiTi基形状记忆合金的高质量焊缝。Weglowski等人从技术、现代趋势和应用方面对EBW进行了详细的综述。与LBW相比，EBW更适合反射激光束的有光泽表面的金属。Bing报告说，EBW因为其深而窄的焊接区（WZ）、显著减少的热影响区（HAZ）和可靠性，仍然是大多数金属的首选连接方法。此外，小于1–300 kW范围内的光束功率使焊接厚度在0.5到300 mm范围内的薄板成为可能。

来源：Infuence of welding processon the properties of dissimilar titanium alloy weldments:a review，JMST Advances (2020) 2:61–76，10.1007/s-020-00034-4

参考文献：Z.L.Lei,Z.J.Dong,Y.B.?Chen,L.Huang,R.C.Zhu,Microstruc-ture and mechanical properties of laser welded Ti–22Al–27Nb/?TC4 dissimilar alloys. Mater. Sci. Eng. A?559, 909–916(2013)；D. Banerjee, J.C. Williams,Perspectives on titanium science and?technology. ActaMater.?61(3), 844–879(2013)；G. Lütjering, J.C. Williams,?Titanium(Springer, Berlin,2007)；Rti, “Titanium alloy guide,” pp. 43–74(2013).

未完待续

江苏激光联盟激光红欢迎您持续关注

江苏激光联盟陈长军原创作品！

文章来源：《钛工业进展》 网址: http://www.tgyjzzz.cn/zonghexinwen/2022/0424/1557.html