Titanové slitiny jsou široce používány v letectví, stavbě lodí, lékařských zařízeních a dalších oblastech díky jejich vysoké pevnosti, nízké hustotě a vynikající odolnosti proti korozi. Svařování titanové slitiny je však náchylné na praskliny a jiné vady, které vážně ovlivňují kvalitu svařování a strukturální vlastnosti. Aby bylo možné tento problém systematicky řešit, je nutné provést komplexní kontrolu z různých hledisek, jako je ochrana procesu, tepelná kontrola, přizpůsobení materiálu a předúprava svaru.
Přísně zaveďte proces ochrany při svařování
Titanová slitina má vysokou aktivitu proti kyslíku, dusíku, vodíku a dalším plynům při vysokých teplotách a tyto prvky budou při napadání svaru tvořit křehké oxidy, nitridy a hydridy, což má za následek snížení plastické houževnatosti spoje a vyvolání trhlin. Proto musí být celý proces svařování prováděn pod ochranou inertního plynu:
- Místní ochrana: Trysky svařovací pistole s velkým-průměrem se používají k tomu, aby zajistily, že plynný argon pokryje svařovací lázeň a přilehlé tepelně-ovlivněné oblasti. Proud vzduchu by měl být plynulý a rovnoměrný, aby nedocházelo k turbulencím způsobujícím zamotání vzduchu.
-Zadní ochrana: Po svařování použijte digestoř k ochraně argonu, dokud teplota sváru a tepelně-dotčené zóny neklesne pod 200 stupňů, aby se zabránilo vysokoteplotní oxidaci-.
-Ochrana zad: U tupých svarů u středně těžkých a těžkých plechů by měly být na zadní straně nainstalovány vzduchové polštáře nebo argonová ochrana, aby byla oboustranná formovací oblast bez znečištění.
Čistota ochranného plynu by měla být vyšší nebo rovna 99,99 %, rosný bod by měl být nižší než -50 stupňů a rychlost proudění vzduchu v chráněném prostoru by měla být přísně kontrolována.
Implementujte řízení tepelného procesu svařování
Titanová slitina má nízkou tepelnou vodivost a akumulace svařovacího tepla může snadno způsobit hrubá zrna v tepelně-zasažené zóně a zvýšit sklon k praskání. Přívod svařovacího tepla a rychlost chlazení je třeba řídit nuceným chlazením:
- Vodou-chlazená měděná opěrná deska: Měděná opěrná deska s chladicí jímkou je umístěna na zadní straně svaru, aby se urychlil přenos tepla a omezila se doba setrvání při vysoké teplotě.
-Ovládejte teplotu mezi vrstvami: Při svařování více vrstev a vícenásobných průchodů by měla být teplota mezi vrstvami řízena pod 150 stupňů, aby se zabránilo tvorbě přehřáté tkáně.
- Optimalizované parametry svařování: Nízký tepelný příkon se používá ke zmenšení šířky tepelně-ovlivněné zóny a zároveň zajišťuje průnik.
Rozumný výběr svařovacích materiálů a metod
Sladění svařovacího materiálu
Složení svařovacího drátu by mělo být v souladu se základním kovem nebo podobné jako u základního kovu a měly by být preferovány odpovídající třídy, jako je ER Ti-6Al-4V. U spojů, které vyžadují vysokou houževnatost, lze pro zlepšení odolnosti proti trhlinám použít o něco nižší pevnost a lepší plasticitu.
Volba metody svařování
-Svařování v ochranné atmosféře wolframu (GTAW/TIG): Vhodné pro tenké a střední a těžké plechy, se stabilním obloukem a snadno dosažitelnými-kvalitními svary. Pro další snížení tepelného příkonu se doporučuje pulzní svařování TIG.
-Svařování plazmovým obloukem (PAW): vhodné pro střední a těžké plechy, s koncentrovaným zdrojem tepla a vysokou účinností svařování. Pokud se používá argon-vodíková směs, obsah vodíku by měl být přísně kontrolován v rozmezí 5 % nebo méně, aby se zabránilo prasklinám způsobeným vodíkem.
-Svařování laserem/elektronovým paprskem: vhodné pro přesné součásti s úzkou oblastí ovlivněnou teplem-a malou deformací, ale vysokými náklady na zařízení, které je třeba provádět ve vysokém vakuu nebo v ochranné atmosféře.
Zlepšete před-svařovací přípravu a kontrolu procesu
Čištění a ošetření spár
Před svařováním je třeba povrch spoje a svařovacího drátu důkladně zbavit povrchu oxidových okují, mastnoty, vlhkosti a jiných nečistot. Doporučují se následující kroky:
- Mechanické čištění: K odstranění oxidového filmu použijte drátěný kartáč z nerezové oceli nebo frézu;
- Chemické čištění: moření roztokem kyseliny dusičné + kyseliny fluorovodíkové, poté opláchnutí deionizovanou vodou a vysušení;
- Odstředění acetonu nebo alkoholu.
Po vyčištění by mělo být svařování dokončeno do 4 hodin, aby se zabránilo sekundárnímu znečištění.
Kontrola montáže a ochrany plynu
Montážní mezera by měla být přísně kontrolována, obecně ne větší než 0,5 mm. Před svařováním se před-vypustí plyn, aby se zajistilo, že ochranný plyn pokryje oblast svařování a proudění vzduchu bude rovnoměrné. Pro ověření účinku ochrany lze použít kouřové testy nebo detektory kyslíku.
Kontrola svařovacího prostředí
Svařování by mělo být prováděno v čisté, bezvětrné speciální oblasti, s relativní vlhkostí regulovanou pod 60 %, aby se do oblasti oblouku nedostala okolní vlhkost.
Po-kontrole svařování a ošetření
Doporučuje se vizuální kontrola, penetrační testování (PT) nebo rentgenová kontrola (RT) a u důležitých součástí lze doplnit ultrazvukové testování (UT). V případě potřeby se po svařování provede beznapěťové{2}}žíhání, teplota žíhání je obecně 550~650 stupňů a chlazení vzduchem po izolaci musí být provedeno pod vakuem nebo ochranou argonem.
Klíč ke kvalitě svařování titanu spočívá v kontrole celého procesu: od před-čištění svařování, ochrany plynu, řízení tepelného vstupu až po výběr metody, musí být přísně dodržovány specifikace procesu. Systematickým návrhem procesu a řízením procesu lze výrazně snížit sklon k prasklinám při svařování a získat spolehlivé svarové spoje z titanové slitiny, které splňují potřeby výroby špičkových-zařízení.