焊接工業純鈦TA2時，其表面顏色會隨著溫度的升高呈現出不同的變化，根據這些變化，可以確定在TA2焊接時的保護范圍，本文利用鎢氬弧焊來對TA2進行對接焊接實驗，通過金相分析與力學性能檢驗來對其工藝參數進行確定，經過實驗，在400℃時TA2表面顏色呈現出金黃色，需要在此溫度時進行保護，樣件的力學性能符合設計要求，說明參數可靠，可以用于指導生產。
    工業純鈦基于其良好的化學性能與物理性能，在多個惡劣的環境中應用。目前鈦制設備已經在石油化工、海洋工程等領域中得到了廣泛地應用。工業純鈦焊接要求較高，稍有外界因素污染干擾，就可能會導致焊接質量受到嚴重影響。在鈦設備制造中，焊接工藝是一項重要的工藝控制過程，采取合理的工藝參數將會對焊縫的質量起到重要的保證作用。本文通過對工業純鈦TA2的焊接實驗來對焊接工藝進行分析。
    TA2的物理特性與化學特性
    純鈦的力學性能與其純度有著直接的關系，間隙雜質含量增加，強度雖升高，但塑性將會大幅度降低。工業純鈦的切削加工難度較大，是因為它的摩擦系數較大，導熱性低，熱量集中于刀尖上，刀尖很快熔化。在常溫下，鈦的塑性要比其他的六方結構金屬高很多。純鈦的強度隨著溫度的升高而不斷降低，當加熱到250℃時抗拉強度將會減少到原來的一半。它的疲勞性能與鋼類似，具有較為明顯的物理疲勞極限，純鈦的反復彎曲疲勞極限為0.6-0.8Rm，其耐熱性比鐵要低一些，鈦可以進行一些鍛造、軋制、擠壓等各壓力狀態下的加工，加熱鋼材用的設備可以用鈦材，要求爐內有弱氧化性，不可使用氫氣加熱。鈦的化學性能高，溫度升高時，容易粘附刀具，造成粘結磨損。
    TA2的焊接特點
    在較高的溫度下，鈦與氫、碳等都有著較強的親和力，氫在250℃的鈦中溶解度可以達到33%以上。一旦氫在鈦中溶解，將會造成氣孔的現象，同時將會形成氫化鈦，沿滑移面析出，增加了金屬中的含氧量，使韌性急劇下降，有可能會造成裂紋的產生。間隙雜質在特殊的條件下也會引起焊縫的斷裂。高溫下的鈦與碳將會生成碳化鈦，導致焊縫塑性下降，造成一定的裂縫問題，如果保護不當，也將會吸收進雜質。為了確保鈦的焊接質量可靠，在材料準備時要控制好雜質成分，及時清除污染物，在焊接過程中做好保護。
    目前，鎢極氬弧焊是鈦與鈦合金焊接最常用的焊接方法，也是連接薄板與打底焊最好的焊接方法之一，通過對焊接工藝參數的選擇，可以實現良好的焊縫質量，但這種焊接方法效率較低，在焊縫中容易產生氣孔問題或其他的焊接缺陷。鎢極保護焊的脈沖頻率對于鈦合金的晶粒尺寸與形態都有著一定的影響。等離子弧焊的焊接規范窄，其焊接穩定性與重復性差，在應用進程中受到了一定的影響。在進行等離子弧焊時需要利用先進的控制技術，不斷提高自動化與控制精確化程度。另外焊接鈦材還有真空電子束焊、激光焊、擴散焊與釬焊等，選用什么樣的焊接方法，要根據實際情況而定。
    焊接工藝實驗
    4.1實驗準備
    本次焊接實驗選擇母材為4mm厚的TA2板，焊絲采用直徑為φ2.4mm的ERTA2，氬氣的純度為99.99%。選用鎢極氬弧焊，焊接設備為時代WS-400型氬弧焊機。在實驗中采用V形坡口。在焊接前，對工件的坡口表面進行機械清理、酸洗，再用清水沖洗干凈，最后使用丙酮對工件及焊絲進行擦洗。
    擬采用的焊接工藝參數如下表：
 

    4.2焊接結果分析
    由于TA2的熔點較高、熱導率低，所以需要采用較小的焊接熱輸入，從而減少焊接熱影響區。有資料顯示，在沒有經過任何保護的情況下，TA2在200℃～300℃時不變色，在400℃時，表面將會呈現出金黃色，在600℃時產生藍色，而在800℃時將會變成深灰色。TA2的溫度不斷增高，表面顏色會隨之發生一系列的變化，焊接接頭的性能也會由于氧化物的殘留而受到影響，所以在焊接時，需要進行惰性氣體保護，以防止空氣侵入到焊接區域中。
    擬采用兩組焊接工藝參數來對焊接質量進行驗證分析，工藝參數的選取按照上表所示，焊接電流選95A，焊接電壓選13V，焊接速度維持在12㎝/min。氬氣的流量有所不同，第一組在噴嘴、正面與背面分別施以10L/min、10L/min、5L/min的流量進行施焊，而在第二組則對三個部位分別施以15L/min、20L/min、10L/min的流量進行施焊。
    通過對兩個焊接試樣進行分析，采用第一組氬氣流量保護的焊接試樣表面呈現出藍色，且表面氧化較為嚴重，還可以很明顯地看到試樣表面的裂紋；而采用第二組氬氣流量保護的焊接試樣的表面呈現出光亮銀白色，肉眼也看不到有裂紋。再用探傷設備XXH-2505進行透照，X射線底片顯示：采用第一組氬氣流量保護的焊接試樣中出現很多氣孔及裂紋，按照JB/T4730.2-2005標準，評判為Ⅳ級。而第二組焊接試樣則評判為Ⅱ級合格。分析認為評判為Ⅳ級的焊接試樣主要是因為在施焊的過程中，氬氣的保護流量不夠，造成空氣中氫、氮、氧侵入到焊接區域中，與鈦形成了雜質混合物，在焊縫凝固時，氣體沒有及時的逸出，從而導致了焊接接頭的脆化，產生了的氣孔及裂紋。

    通過對工業純鈦TA2的焊接實驗，對焊接工藝過程進行分析，在高溫焊接時，如果保護氣體流量不夠 ，將會對焊縫的質量造成很大的影響。為了使惰性氣體能夠有效的保護焊接區域，需要提前送氣，而在焊接完成后滯后停氣，從而使鈦在焊接的過程中得到充分的保護。通過采用合理的焊接工藝參數，確定好合適的保護氣體流量，可以有效提高鈦的焊接質量，從而得到優質的焊接接頭，但是采用惰性氣體保護的焊接方法也存在一定的缺陷，即在一些特殊的焊接結構中難以保護，比如一些大型的鈦材結構件。相信在未來，隨著科技的不斷進步，一定會出現更加先進的焊接方法，比如細縫隙超激光焊的焊接方法，自動化與精密化控制更加先進，經濟性與質量更高，能更好的促進我國現代工業的不斷發展。