電子線チタン合金の溶接エネルギー密度が高く、真空環境に優しいなどの利点がありますが、特有の欠陥が発生しやすい面もあります。以下に不具合の種類に応じた原因と回避策を説明します。
1. 気孔率
(1) 原因: 溶接前の洗浄が不完全な場合、油分、水分、酸化皮膜などが残留し、高温で分解して水素ガスを発生します。チタンは液体状態では高い水素溶解度を持っていますが、凝固すると急速に減少し、細孔を形成するのに間に合うように水素を逃がすことができません。溶融池の寿命が短いため、ガスが上昇しにくくなります。
(2) 緩和策: 溶接前の厳密な洗浄: 最初に油分を除去し (アセトンまたは特殊洗浄剤)、次に酸洗して酸化皮膜を除去し、最後に水とアルコールで洗浄し、完全に乾燥させます。母材本来の水素含有量を制御します（チタン合金は極めて低い水素含有量を必要とします）。電子ビーム スキャン (円形または正弦波スキャン) を使用して溶融池を撹拌し、気泡を逃がします。溶接速度を適切に下げるか、ビーム電流を増やして、溶融池の液体滞留時間を延長します。ワークピースを真空チャンバー内で予熱し、さらに脱ガスします。
2. クラックの種類
(1) 水素誘起遅延亀裂 (低温亀裂): これらは溶接後数時間から数日後に溶接部または熱影響部に現れ、水素含有量と残留応力に関連しています。-高温亀裂: 不純物含有量の高いチタン合金で発生する可能性がありますが、比較的まれです。応力腐食割れ: 特定の環境と応力の複合効果によって発生します。
(2) 原因: 母材または溶接部の水素含有量が臨界値を超えています。接合拘束が高いと、残留溶接応力が高くなります。溶接部の微細構造が粗くて脆いため、抵抗が減少します。
3. 不完全融合と不完全浸透
(1) 原因：電子ビームのアライメントずれまたは焦点位置の不適切（焦点深度不足）。不十分な溶接パラメータ (ビーム電流が低すぎる、溶接速度が高すぎる)。過剰なギャップや位置ずれにより、電子ビームのエネルギーが無駄になります。ワーク厚み方向の熱伝導率の違いにより、根元でのエネルギー不足が発生します。
(2) 緩和策: 電子ビームと溶接中心の位置合わせを正確に校正します。貫通能力を確保するために、適切な焦点位置 (通常はワークピースの内側のわずかに低い位置) を選択します。板厚や継手の種類に応じて最適な加速電圧、ビーム電流、溶接速度を加工実験により決定します。組立精度を厳密に確保し、隙間やズレを抑制します。厚い部品の場合は、高電圧と低電圧の分割溶け込みまたは両面溶接を使用できます。-
4. 酸化・窒化汚染（溶接部の変色）
(1) 原因 真空不足（エア漏れ、排気不良）、真空チャンバー内壁や治具からのガス抜け。溶接部の高温部は残留酸素や窒素と接触し、表面に酸化色（淡黄色→濃青色→灰白色）が発生します。深刻な場合には、全体的な脆化と可塑性の急激な低下につながります。
(2) 軽減策 溶接真空が 10-2 Pa 以上であることを確認してください (高品質要件の場合、5×10-3 Pa 以上を推奨します)。漏れがないか定期的にチェックし、真空システムを維持してください。シールリング、観察窓などは無傷でなければなりません。チャンバー壁からのガス放出を減らすために、溶接前にワークピースと治具を徹底的に洗浄し、乾燥させる必要があります。溶接後の銀白色-は許容されます。明るい黄色が現れた場合は原因を分析する必要があり、濃い青または灰色になった場合は受け入れられず、廃棄されます。複雑な形状を持ち、内部ガスの排出が難しい部品の場合は、複数回の真空引き-サイクルを使用すると、作動真空度に達することができます。--
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