Титановите сплави се използват широко в космическата промишленост, корабостроенето, медицинските устройства и други области поради тяхната висока якост, ниска плътност и отлична устойчивост на корозия. Въпреки това, заваряването на титанови сплави е склонно към пукнатини и други дефекти, които сериозно влияят на качеството на заваряване и структурните свойства. За да се реши систематично този проблем, е необходимо да се извърши цялостен контрол от различни аспекти като защита на процеса, термичен контрол, съвпадение на материала и предварителна обработка на заваръчните шевове.
Стриктно прилагайте процеса на защита при заваряване
Титановата сплав има висока активност срещу кислород, азот, водород и други газове при високи температури и тези елементи ще образуват крехки оксиди, нитриди и хидриди, когато нахлуят в заваръчния шев, което води до намаляване на пластичната якост на съединението и предизвикване на пукнатини. Следователно целият процес на заваряване трябва да се извършва под защитата на инертен газ:
- Локална защита: Дюзите на пистолета за заваряване с голям-диаметър се използват, за да се гарантира, че газът аргон покрива заваръчната вана и съседните зони,-засегнати от топлина, и въздушният поток трябва да бъде плавен и равномерен, за да се избегне турбуленция, причиняваща въздушно заплитане.
-Задна защита: След заваряване използвайте капак за косене, за да продължите да защитавате с аргон, докато температурата на заваръчния шев и-засегнатата от топлина зона падне под 200 градуса, за да предотвратите окисляване при висока-температура.
-Задна защита: За челни заварки на средни и тежки плочи трябва да се монтират въздушни възглавници или аргонова защита на гърба, за да се гарантира, че зоната на двустранно формоване е свободна от замърсяване.
Чистотата на защитния газ трябва да бъде по-голяма или равна на 99,99%, точката на оросяване трябва да бъде по-ниска от -50 градуса, а скоростта на въздушния поток в защитената зона трябва да бъде строго контролирана.
Осъществяване на термичен контрол на процеса на заваряване
Титановата сплав има ниска топлопроводимост и натрупването на топлина при заваряване може лесно да причини груби зърна в засегнатата от топлина-зона и да увеличи склонността към напукване. Входящата топлина при заваряване и скоростта на охлаждане трябва да се контролират чрез принудително охлаждане:
- Водоохлаждаема-медна опорна плоча: Медна опорна плоча с охлаждаща мивка е поставена на гърба на заваръчния шев, за да се ускори изнасянето на топлина и да се ограничи времето за престой при висока температура.
-Контролирайте температурата между слоевете: Когато заварявате няколко слоя и многократно преминаване, температурата между слоевете трябва да се контролира под 150 градуса, за да се избегне образуването на прегрята тъкан.
- Оптимизирани параметри на заваряване: Използва се ниска вложена топлина, за да се намали ширината на засегнатата от топлина-зона, като същевременно се гарантира проникване.
Разумен избор на заваръчни материали и методи
Съвпадение на заваръчния материал
Съставът на заваръчната тел трябва да съответства или да е подобен на основния метал и трябва да се предпочитат съответстващи класове като ER Ti-6Al-4V. За съединения, които изискват висока якост, може да се използва малко по-ниска якост и по-добра пластичност за подобряване на устойчивостта на пукнатини.
Избор на метод на заваряване
-Заваряване с волфрамов инертен газ (GTAW/TIG): Подходящо за тънки, средни и тежки плочи, със стабилна дъга и лесни за постигане високо-качествени заварки. Препоръчва се импулсно TIG заваряване за допълнително намаляване на входящата топлина.
-Плазмено-дъгово заваряване (PAW): подходящо за средни и тежки плочи, с концентриран източник на топлина и висока ефективност на заваряване. Ако се използва смес от аргон-водород, съдържанието на водород трябва да се контролира стриктно в рамките на По-малко или равно на 5%, за да се предотвратят пукнатини, причинени от водород.
-Лазерно/електронно-лъчево заваряване: подходящо за прецизни компоненти, с тясна топлинно-засегната зона и малка деформация, но висока цена на оборудването, което трябва да се извършва при висок вакуум или защитна атмосфера.
Подобрете пред{0}}подготовката за заваряване и контрола на процеса
Почистване и лечение на стави
Преди заваряване повърхността на съединението и заваръчната тел трябва да бъдат напълно отстранени от повърхността на оксидната скала, мазнините, влагата и други замърсители. Препоръчват се следните стъпки:
- Механично почистване: Използвайте телена четка от неръждаема стомана или фрезоване, за да премахнете оксидния филм;
- Химическо почистване: декапиране с азотна киселина + разтвор на флуороводородна киселина, след това изплакване с дейонизирана вода и сушене;
- Обезмасляване на ацетон или алкохол.
След почистване, заваряването трябва да приключи в рамките на 4 часа, за да се избегне вторично замърсяване.
Проверка на монтажа и газовата защита
Монтажната междина трябва да бъде строго контролирана, обикновено не повече от 0,5 мм. Преди заваряване газът се изпуска предварително-, за да се гарантира, че защитният газ покрива зоната на заваряване и въздушният поток е равномерен. Тестове за дим или детектори за кислород могат да се използват за проверка на защитния ефект.
Контрол на заваръчната среда
Заваряването трябва да се извършва в чиста, безветрена специална зона, с контролирана относителна влажност под 60%, за да се избегне навлизането на околна влага в областта на дъгата.
Проверка и обработка след-заваряване
Препоръчват се визуална проверка, тестване с проникване (PT) или рентгеново изследване (RT), а ултразвуковото изпитване (UT) може да бъде допълнено за важни компоненти. Ако е необходимо, след заваряване се извършва-отгряване без напрежение, температурата на отгряване обикновено е 550~650 градуса, а въздушното охлаждане след изолацията трябва да се извърши под вакуум или аргонова защита.
Ключът към качеството на заваряването на титан се крие в контрола на целия процес: от пред{0}}почистването на заваръчните шевове, газовата защита, управлението на входящата топлина до избора на метод, спецификациите на процеса трябва да се спазват стриктно. Чрез систематично проектиране на процес и контрол на процеса, склонността към заваръчни пукнатини може да бъде значително намалена и могат да бъдат получени надеждни заварени съединения от титаниева сплав, за да отговорят на нуждите на производството на високо-оборудване.