Труднощі та шляхи вирішення при зварюванні титанових сплавів
Титан — це металевий хімічний елемент із хімічним символом Ti та атомним номером 22. Титановий сплав також є важливим металевим матеріалом. Він широко використовується в аерокосмічній галузі, медичному обладнанні, хімічній промисловості та інших галузях завдяки своїй легкій вазі, високій міцності та хорошій стійкості до корозії. Однак через особливі властивості титанових сплавів під час процесу зварювання виникають певні проблеми та потенційні зварювальні дефекти.
Зварювання титанових сплавів відносно складне. Труднощі зі зварюванням і потенційні дефекти в основному відображаються в таких аспектах:
Явище крихкості:
Титанові сплави легко реагують з киснем, азотом, воднем та іншими домішками в атмосфері при високих температурах, викликаючи високотемпературну крихкість і знижуючи пластичність і в'язкість зварних з'єднань. Щоб уникнути крихкості, слід контролювати атмосферу під час зварювання і чистоту матеріалів, що обробляються.
Зварювальні тріщини:
Виникнення зварювальних тріщин в титанових сплавах пов'язане з напругою і вмістом водню. Тому необхідно контролювати напругу під час процесу зварювання, щоб уникнути перегріву та швидкого охолодження матеріалу, а також забезпечити, щоб зона зварювання була сухою та чистою.
Зварювальні пори:
Під час процесу зварювання завдяки реакції між титановим сплавом і оксидами легко утворюються зварювальні пори, що знижує міцність і герметичність зварного з’єднання. Зверніть увагу на контроль вмісту кисню в захисному аргоні та зварювальних матеріалах, щоб переконатися, що зона зварювання суха та чиста.
Щоб запобігти вищевказаним проблемам під час зварювання, слід вжити відповідних заходів запобігання дефектам.
1. Виберіть відповідний процес зварювання та зварювальний дріт, а також виберіть відповідний метод зварювання відповідно до матеріалу та домішок основного металу з титанового сплаву.
2. Використовуйте високоякісний захисний газ, щоб забезпечити чистоту не менше 99,99%.
3. Ретельно очистіть і обробіть основний метал і зварювальний дріт перед зварюванням, щоб уникнути тріщин і прошарків.
4. Під час процесу зварювання слід вжити відповідних заходів захисту газу аргону для розплавленої ванни та зони термічного впливу зварного шва, щоб забезпечити якість зварювання.
Підготовка перед зварюванням:
Обробка поверхні: фізична обробка поверхні титанового сплаву, включаючи піскоструминну, дробеструйну обробку та полірування, для видалення поверхневого бруду та шару оксиду. Це підвищує якість і надійність зварювання.
Хімічна обробка: Використовуйте такі хімікати, як кислоти та луги, щоб розчинити та видалити бруд і оксиди з поверхні титанових сплавів. Хімічна обробка сприяє поліпшенню якості і характеристик зварних з'єднань.
Чистий і сухий: переконайтеся, що місце зварювання сухо і чисто, щоб уникнути дефектів, таких як пори. Правильно використовуйте сушильні шафи або нагрівальне обладнання, щоб забезпечити належну температуру та вологість у зварювальному середовищі.
Найпоширеніші способи зварювання:
Плазмове зварювання: нагрівання та плавлення титанових сплавів за допомогою високоенергетичної плазмової дуги, як правило, за допомогою дуги постійного струму. Плазмове дугове зварювання має високу щільність енергії та високу швидкість зварювання та підходить для більш товстих пластин із титанового сплаву та великих зварювальних деталей.
Газова вольфрамова дугова зварка (GTAW welding): метод дугового зварювання, який використовує для зварювання неплавкий вольфрамовий електрод. При виконанні GTAW зварювання зона зварювання захищається від атмосферного забруднення захисним газом (зазвичай інертними газами, наприклад аргоном), і одночасно зазвичай використовується припій (присадний метал).
Металодугове зварювання (зварювання MIG): напівавтоматичний або повністю автоматичний метод зварювання, який використовує газ аргон для захисту зони зварювання. Зварювання MIG просте в експлуатації та підходить для зварювання товстих пластин із титанового сплаву та великих конструкційних деталей.
Дугове зварювання вольфрамом (зварювання TIG): вольфрамовий електрод використовується для створення дуги для нагрівання та плавлення титанового сплаву, а зона зварювання захищена газоподібним аргоном. Зварювання TIG має високу якість зварювання та можливості контролю, підходить для тонких пластин і точного зварювання.
Вакуумне електронно-променеве зварювання: використання електронних променів для нагрівання та плавлення титанових сплавів в умовах вакууму. Вакуумне електронно-променеве зварювання має високу швидкість зварювання та високу якість зварювання та підходить для більш товстих структурних деталей із титанового сплаву.
