Stopy tytanu są szeroko stosowane w przemyśle lotniczym, stoczniowym, urządzeniach medycznych i innych dziedzinach ze względu na ich wysoką wytrzymałość, niską gęstość i doskonałą odporność na korozję. Jednak spawanie stopów tytanu jest podatne na pęknięcia i inne wady, które poważnie wpływają na jakość spawania i właściwości konstrukcyjne. Aby systematycznie rozwiązać ten problem, konieczne jest przeprowadzenie kompleksowej kontroli z różnych aspektów, takich jak ochrona procesu, kontrola termiczna, dopasowywanie materiałów i obróbka wstępna spawów.
Ściśle wdrażaj proces ochrony spawania
Stop tytanu ma wysoką aktywność wobec tlenu, azotu, wodoru i innych gazów w wysokich temperaturach, a pierwiastki te podczas inwazji na spoinę tworzą kruche tlenki, azotki i wodorki, powodując zmniejszenie wytrzymałości plastycznej złącza i wywołując pęknięcia. Dlatego też cały proces spawania należy przeprowadzić w osłonie gazu obojętnego:
- Ochrona lokalna: dysze uchwytów spawalniczych o dużej-średnicy służą do zapewnienia, że argon pokrywa jeziorko spawalnicze i przyległe-strefy wpływu ciepła, a przepływ powietrza powinien być płynny i równomierny, aby uniknąć turbulencji powodujących splątanie powietrza.
-Ochrona tylna: po spawaniu użyj osłony kosiarki, aby kontynuować ochronę argonem, aż temperatura spoiny i strefy-narażonej na ciepło spadnie poniżej 200 stopni, aby zapobiec-utlenianiu w wysokiej temperaturze.
-Ochrona tylnej części: W przypadku spoin doczołowych średnich i ciężkich blach z tyłu należy zainstalować poduszki powietrzne lub osłonę argonu, aby zapewnić, że-obszar formowania dwustronnego będzie wolny od zanieczyszczeń.
Czystość gazu osłonowego powinna być większa lub równa 99,99%, punkt rosy powinien być mniejszy niż -50 stopni, a natężenie przepływu powietrza w chronionym obszarze powinno być ściśle kontrolowane.
Wdrożyć kontrolę procesu termicznego spawania
Stop tytanu ma niską przewodność cieplną, a nagromadzenie ciepła spawania może łatwo spowodować powstawanie gruboziarnistych ziaren w-strefie wpływu ciepła i zwiększyć skłonność do pękania. Dopływ ciepła spawania i szybkość chłodzenia należy kontrolować za pomocą wymuszonego chłodzenia:
- Miedziana płyta nośna-chłodzona wodą: miedziana płyta nośna z radiatorem jest instalowana z tyłu spoiny w celu przyspieszenia odprowadzania ciepła i ograniczenia czasu przebywania w wysokiej temperaturze.
-Kontroluj temperaturę między warstwami: podczas spawania wielu warstw i wielu przejść temperatura między warstwami powinna być kontrolowana poniżej 150 stopni, aby uniknąć tworzenia się przegrzanej tkanki.
- Zoptymalizowane parametry spawania: niski dopływ ciepła służy do zmniejszania szerokości-strefy wpływu ciepła, zapewniając jednocześnie penetrację.
Rozsądny dobór materiałów i metod spawania
Dopasowanie materiału spawalniczego
Skład drutu spawalniczego powinien być zgodny lub podobny do metalu nieszlachetnego i preferowane powinny być pasujące gatunki, takie jak ER Ti-6Al-4V. W przypadku połączeń wymagających dużej wytrzymałości można zastosować nieco niższą wytrzymałość i lepszą plastyczność, aby poprawić odporność na pękanie.
Wybór metody spawania
-Spawanie wolframem w osłonie gazu obojętnego (GTAW/TIG): odpowiednie do cienkich, średnich i ciężkich blach, ze stabilnym łukiem i łatwym do uzyskania-spoinami wysokiej jakości. W celu dalszego zmniejszenia dopływu ciepła zaleca się spawanie metodą TIG impulsową.
-Spawanie łukiem plazmowym (PAW): odpowiednie do średnich i ciężkich blach, ze skoncentrowanym źródłem ciepła i wysoką wydajnością spawania. Jeśli używana jest mieszanina argonu-wodoru, zawartość wodoru powinna być ściśle kontrolowana w granicach mniejszych lub równych 5%, aby zapobiec pęknięciom powodowanym przez wodór.
-Spawanie wiązką lasera/elektronów: odpowiednie do precyzyjnych elementów, z wąską-strefą wpływu ciepła i niewielkimi odkształceniami, ale przy wysokich kosztach sprzętu, które należy wykonywać w wysokiej próżni lub atmosferze ochronnej.
Ulepsz przygotowanie-przed spawaniem i kontrolę procesu
Oczyszczanie i leczenie stawów
Przed spawaniem powierzchnię złącza i drutu spawalniczego należy dokładnie oczyścić z powierzchni zgorzeliny tlenkowej, tłuszczu, wilgoci i innych zanieczyszczeń. Zalecane są następujące kroki:
- Czyszczenie mechaniczne: użyj szczotki drucianej ze stali nierdzewnej lub frezarki, aby usunąć warstwę tlenku;
- Czyszczenie chemiczne: trawienie kwasem azotowym + roztworem kwasu fluorowodorowego, następnie płukanie wodą dejonizowaną i suszenie;
- Odtłuszczanie acetonem lub alkoholem.
Po oczyszczeniu spawanie należy zakończyć w ciągu 4 godzin, aby uniknąć wtórnego zanieczyszczenia.
Kontrola montażu i zabezpieczenia gazowego
Szczelina montażowa powinna być ściśle kontrolowana, zwykle nie większa niż 0,5 mm. Przed spawaniem gaz jest wstępnie-wypuszczany, aby zapewnić pokrycie obszaru spawania i równomierny przepływ powietrza. Aby sprawdzić skuteczność ochrony, można zastosować testy dymu lub czujniki tlenu.
Kontrola środowiska spawania
Spawanie należy wykonywać w czystym, bezwietrznym, specjalnym miejscu, o wilgotności względnej kontrolowanej poniżej 60%, aby zapobiec przedostawaniu się wilgoci z otoczenia do obszaru łuku.
Kontrola i obróbka po-spawaniu
Zaleca się kontrolę wzrokową, badanie penetracyjne (PT) lub kontrolę rentgenowską (RT), a w przypadku ważnych komponentów można uzupełnić badania ultradźwiękowe (UT). Jeśli to konieczne, po spawaniu przeprowadza się wyżarzanie-beznaprężeniowe, temperatura wyżarzania wynosi zazwyczaj 550–650 stopni, a chłodzenie powietrzem po izolacji należy przeprowadzić w osłonie próżniowej lub argonu.
Kluczem do jakości spawania tytanu jest kontrola całego procesu: od-czyszczenia przed spoiną, ochrony przed gazem, zarządzania dopływem ciepła po wybór metody – specyfikacje procesu muszą być ściśle przestrzegane. Dzięki systematycznemu projektowaniu procesów i ich kontroli można znacznie ograniczyć tendencję do pęknięć spawalniczych, a także uzyskać niezawodne złącza spawane ze stopu tytanu, które spełniają potrzeby-produkcji wysokiej klasy sprzętu.