Титанові сплави широко використовуються в аерокосмічній галузі, суднобудуванні, медичних приладах та інших галузях завдяки своїй високій міцності, низькій щільності та чудовій стійкості до корозії. Однак зварювання титанового сплаву схильне до появи тріщин та інших дефектів, які серйозно впливають на якість зварювання та структурні властивості. Для систематичного вирішення цієї проблеми необхідно здійснювати комплексний контроль з різних аспектів, таких як захист процесу, термоконтроль, відповідність матеріалу та попередня обробка зварювання.
Суворо дотримуйтесь процесу захисту від зварювання
Титановий сплав має високу активність проти кисню, азоту, водню та інших газів при високих температурах, і ці елементи утворюють крихкі оксиди, нітриди та гідриди, проникаючи в зварний шов, що призводить до зниження пластичної міцності з’єднання та спричинення тріщин. Тому весь процес зварювання повинен проходити під захистом інертного газу:
- Місцевий захист: форсунки зварювального пістолета великого-діаметра використовуються для того, щоб газ аргон покривав зварювальну ванну та прилеглі зони-впливу тепла, а потік повітря має бути плавним і рівномірним, щоб уникнути турбулентності, що спричиняє заплутування повітря.
-Захист ззаду: після зварювання використовуйте кожух, щоб продовжити захист аргоном, доки температура зварювального шва та зони-термічного впливу не впаде нижче 200 градусів, щоб запобігти високотемпературному-окисленню.
-Захист тильної сторони: для стикових зварювальних швів середніх і важких листів необхідно встановити повітряні подушки або аргоновий захист на тильній стороні, щоб гарантувати, що дво-бічна зона формування не забруднена.
Чистота захисного газу повинна бути більше або дорівнювати 99,99%, точка роси повинна бути нижче -50 градусів, а швидкість потоку повітря в захищеній зоні повинна суворо контролюватися.
Здійснювати контроль теплового процесу зварювання
Титановий сплав має низьку теплопровідність, і накопичення тепла під час зварювання може легко спричинити грубе зерно в зоні термічного-впливу та збільшити схильність до розтріскування. Зварювальне теплопостачання та швидкість охолодження повинні контролюватися примусовим охолодженням:
- Водоохолоджена-мідна опорна пластина: мідна опорна пластина з охолоджувальною раковиною встановлюється на задній частині зварного шва, щоб прискорити відведення тепла та обмежити час перебування при високій температурі.
-Контролюйте температуру між шарами: під час зварювання кількох шарів і кількох проходів температуру між шарами слід контролювати нижче 150 градусів, щоб уникнути утворення перегрітої тканини.
- Оптимізовані параметри зварювання: низьке підведення тепла використовується для зменшення ширини зони термічного-впливу, одночасно забезпечуючи проникнення.
Обґрунтований вибір матеріалів і способів зварювання
Узгодження зварювального матеріалу
Склад зварювального дроту має відповідати основному металу або бути подібним до нього, і слід віддавати перевагу відповідним маркам, таким як ER Ti-6Al-4V. Для з’єднань, які вимагають високої в’язкості, можна використовувати дещо нижчу міцність і кращу пластичність для підвищення стійкості до розтріскування.
Вибір способу зварювання
-Зварювання в інертному газі вольфраму (GTAW/TIG): підходить для тонких, середніх і важких листів зі стабільною дугою та легким досягненням високо{1}}якісних зварних швів. Рекомендується імпульсне зварювання TIG для подальшого зниження надходження тепла.
-Плазмодугове зварювання (PAW): підходить для середніх і важких листів із концентрованим джерелом тепла та високою ефективністю зварювання. Якщо використовується аргон-воднева суміш, вміст водню слід суворо контролювати в межах 5% або менше, щоб запобігти тріщинам, викликаним воднем.
-Лазерне/електронно-променеве зварювання: підходить для точних компонентів із вузькою зоною термічного-впливу та невеликою деформацією, але високою вартістю обладнання, яке потрібно виконувати під високим вакуумом або в захисній атмосфері.
Покращити перед{0}}підготовку до зварювання та контроль процесу
Очищення та лікування суглобів
Перед початком зварювання поверхню з'єднання і зварювальний дріт необхідно ретельно очистити від поверхні окалини, жиру, вологи та інших забруднень. Рекомендовано наступні кроки:
- Механічне очищення: використовуйте дротяну щітку з нержавіючої сталі або фрезер, щоб видалити оксидну плівку;
- Хімічне очищення: травлення розчином азотної кислоти + фтористоводневої кислоти, потім промивання деіонізованою водою та сушіння;
- Знежирення ацетону або спирту.
Після очищення зварювання слід завершити протягом 4 годин, щоб уникнути вторинного забруднення.
Перевірка монтажу та газозахисту
Монтажний зазор слід суворо контролювати, як правило, не більше 0,5 мм. Перед зварюванням газ попередньо -скидається, щоб гарантувати, що захисний газ покриває зону зварювання, а потік повітря є рівномірним. Для перевірки ефекту захисту можна використовувати димові тести або детектори кисню.
Контроль середовища зварювання
Зварювання слід проводити в чистому, безвітряному спеціальному місці з відносною вологістю, що контролюється нижче 60%, щоб уникнути потрапляння вологи з навколишнього середовища в зону дуги.
Перевірка та обробка після-зварювання
Рекомендується візуальний огляд, випробування на проникнення (PT) або рентгенівський контроль (RT), а ультразвукове випробування (UT) можна доповнити для важливих компонентів. Якщо необхідно, -відпал без напруги виконується після зварювання, температура відпалу зазвичай становить 550~650 градусів, а повітряне охолодження після ізоляції має здійснюватися під захистом від вакууму або аргону.
Ключ до якості зварювання титану полягає в контролі всього процесу: від очищення перед -зварюванням, захисту від газу, керування надходженням тепла до вибору методу, специфікації процесу мають суворо дотримуватися. Завдяки систематичному плануванню та контролю процесу можна значно зменшити схильність до утворення зварних тріщин і отримати надійні зварні з’єднання з титанового сплаву, які відповідають потребам високо-виробництва обладнання.