2. 焊接前的准备工作：母材表面清理、坡口设计与加工、焊材选择与储存、环境控制
说实话，钛合金焊接的成败，有一半以上取决于焊前准备。我见过太多人一上来就急着调参数、试电流，结果焊出来全是气孔和裂纹。你想想看，钛合金对杂质有多敏感？氧、氮、氢、碳，随便哪个超标，焊缝性能就崩了。所以这一节，咱们把准备工作掰开揉碎了讲清楚。
2.1 母材表面清理：氧化膜、油污、水分
钛合金表面天生有一层致密的氧化膜，这层膜在常温下是保护层，但在焊接高温下，它会熔入焊缝，导致脆化。我个人的习惯是，焊前必须把这层膜彻底去掉。
2.1.1 氧化膜去除
- 机械清理： 用不锈钢丝刷（注意！不能用普通钢丝刷，会引入铁污染）或硬质合金旋转锉。我建议刷的方向顺着焊缝方向，避免产生深划痕。
- 化学清理： 酸洗液配方（体积比）：HF 3% + HNO₃ 35% + 余量水。温度控制在室温，浸泡时间2-5分钟。我在项目中遇到过，酸洗时间过长会导致吸氢，所以一定要控制好。
- 混合方式： 先机械清理去除厚氧化皮，再酸洗去除残留。这是最稳妥的做法。
2.1.2 油污与水分
油污和水分是气孔的元凶。为什么？因为高温下油污分解产生氢，氢在钛中的溶解度随温度变化极大，冷却时析出形成气孔。
嗯，这里要注意：有些车间用含氯的清洗剂，比如三氯乙烯。钛合金对氯离子应力腐蚀开裂很敏感，千万别用。我见过一个案例，就是因为用了含氯清洗剂，焊后一周焊缝就裂了。
2.2 坡口设计与加工
坡口设计说白了就是给焊缝留出足够的空间，让熔池能充分流动。钛合金的坡口和普通钢材不太一样，我总结了几条关键点。
| 板厚 (mm) | 坡口形式 | 坡口角度 | 钝边 (mm) | 间隙 (mm) |
|---|---|---|---|---|
| 2-5 | I形（不开坡口） | - | - | 0-1 |
| 5-12 | V形 | 60-70° | 1-2 | 1-2 |
| 12-25 | X形（双V形） | 60-70°（每侧） | 1-2 | 1-2 |
| >25 | U形 | 15-20°（底部R6-8） | 2-3 | 2-3 |
我个人偏好V形坡口，角度取65°左右。为什么？因为角度太小，焊枪伸不进去，保护气体也送不到位；角度太大，填充金属太多，热输入大，变形也大。
坡口加工方式我推荐用铣削或刨削，避免用砂轮片打磨。砂轮片可能会把杂质嵌入钛合金表面，而且局部过热会形成硬化层。如果实在要用砂轮，记得用氧化铝砂轮，别用碳化硅的。
2.3 焊材选择与储存
焊材选不对，后面全白费。钛合金焊丝的选择原则很简单：等强匹配。说白了，就是焊丝的化学成分和母材基本一致，或者略高于母材的合金含量。
2.3.1 常用焊丝牌号
- TA1/TA2（工业纯钛）： 选用ERTi-1或ERTi-2焊丝
- TC4（Ti-6Al-4V）： 选用ERTi-5焊丝（成分：Ti-6Al-4V）
- TA7（Ti-5Al-2.5Sn）： 选用ERTi-7焊丝
我建议优先选用直径1.6mm或2.0mm的焊丝。太细了送丝不稳定，太粗了热输入大。当然，具体看你的板厚和焊接位置。
2.3.2 焊丝储存
钛合金焊丝最怕吸潮和污染。我见过有人把焊丝直接扔在车间地上，结果焊出来的焊缝全是气孔。
- 原包装密封保存，温度10-30℃，相对湿度≤40%
- 开封后未用完的焊丝，放入真空干燥箱或专用焊丝保温筒
- 焊丝表面有油污或变色时，必须用丙酮清洗并烘干后再用
嗯，这里有个小技巧：焊丝在使用前，可以用目视检查一下表面。如果发现颜色发蓝或发黄，说明已经氧化了，这种焊丝坚决不能用。
2.4 环境控制：湿度、风速、洁净度
钛合金焊接对环境的要求，比不锈钢苛刻得多。我经常跟学员说：你把钛合金焊接当成外科手术来对待，环境控制怎么严格都不过分。
2.4.1 湿度控制
环境湿度是钛合金焊接的大敌。为什么？因为水蒸气在电弧高温下分解成氢和氧，氢导致气孔和氢脆，氧导致氧化和脆化。
2.4.2 风速控制
钛合金焊接需要惰性气体保护，风速大了会把保护气吹散。我个人的经验是，焊接区域风速必须≤1.5m/s。你可以用风速仪测一下，或者点根烟看烟飘的方向。
如果是在室外或通风口附近焊接，必须搭设防风棚。我见过一个项目，在船厂露天焊接钛合金管道，没搭防风棚，结果焊缝表面全是蓝色和灰色的氧化层，直接报废。
2.4.3 洁净度控制
焊接区域必须保持洁净，不能有灰尘、油雾、金属粉末。我建议在焊接工位周围设置隔离帘，并配备吸尘器。
我曾经在一个车间看到，工人用铜垫板来支撑钛合金板，结果焊完后焊缝根部全是裂纹。后来一查，就是铜污染导致的。
本章知识体系
好了，以上就是焊接前准备工作的全部内容。记住一句话：准备做得越细，焊接越顺利。下一节咱们讲焊接工艺参数的选择，到时候再细聊。