Zliatiny titánu sú široko používané v leteckom a kozmickom priemysle, stavbe lodí, lekárskych prístrojoch a iných oblastiach kvôli ich vysokej pevnosti, nízkej hustote a vynikajúcej odolnosti proti korózii. Zváranie titánovej zliatiny je však náchylné na praskliny a iné chyby, ktoré vážne ovplyvňujú kvalitu zvárania a konštrukčné vlastnosti. Aby sa tento problém riešil systematicky, je potrebné vykonať komplexnú kontrolu z rôznych aspektov, ako je ochrana procesu, tepelná kontrola, párovanie materiálov a predúprava zvaru.
Dôsledne implementujte proces ochrany pri zváraní
Zliatina titánu má vysokú aktivitu proti kyslíku, dusíku, vodíku a iným plynom pri vysokých teplotách a tieto prvky vytvárajú pri napádaní zvaru krehké oxidy, nitridy a hydridy, čo vedie k zníženiu plastickej húževnatosti spoja a vzniku trhlín. Preto sa celý proces zvárania musí vykonávať pod ochranou inertného plynu:
- Miestna ochrana: Trysky zváracej pištole s veľkým{1}}priemerom sa používajú na zabezpečenie toho, aby plynný argón pokryl zvárací kúpeľ a priľahlé tepelne-ovplyvnené oblasti. Prúdenie vzduchu by malo byť plynulé a rovnomerné, aby sa predišlo turbulenciám spôsobujúcim zapletenie vzduchu.
-Ochrana zadnej časti: Po zváraní použite digestor, aby ste pokračovali v ochrane argónom, kým teplota zvaru a tepelne-ovplyvnenej oblasti neklesne pod 200 stupňov, aby sa zabránilo vysokoteplotnej oxidácii-.
-Ochrana chrbta: V prípade tupých zvarov na stredných a ťažkých plechoch by mali byť na zadnú stranu nainštalované vzduchové vankúše alebo argónová ochrana, aby sa zabezpečilo, že obojstranná oblasť tvarovania nebude znečistená.
Čistota ochranného plynu by mala byť vyššia alebo rovná 99,99 %, rosný bod by mal byť nižší ako -50 stupňov a rýchlosť prúdenia vzduchu v chránenom priestore by mala byť prísne kontrolovaná.
Implementujte kontrolu tepelného procesu zvárania
Zliatina titánu má nízku tepelnú vodivosť a akumulácia zváracieho tepla môže ľahko spôsobiť vznik hrubých zŕn v tepelne-ovplyvnenej oblasti a zvýšiť sklon k praskaniu. Prívod tepla pri zváraní a rýchlosť chladenia je potrebné riadiť núteným chladením:
- Vodou{1}}chladená medená nosná doska: Medená nosná doska s chladiacim drezom je umiestnená na zadnej strane zvaru, aby sa urýchlil prenos tepla a obmedzil čas zotrvania pri vysokej teplote.
-Ovládajte teplotu medzi vrstvami: Pri zváraní viacerých vrstiev a viacerých prechodoch by sa teplota medzi vrstvami mala regulovať pod 150 stupňov, aby sa predišlo prehriatiu tkaniva.
- Optimalizované parametre zvárania: Nízky tepelný príkon sa používa na zmenšenie šírky tepelne-ovplyvnenej zóny a zároveň zabezpečenie prieniku.
Rozumný výber zváracích materiálov a metód
Zosúladenie zváracieho materiálu
Zloženie zváracieho drôtu by malo byť v súlade so základným kovom alebo by mu malo byť podobné a mali by sa uprednostňovať zodpovedajúce triedy, ako je ER Ti-6Al-4V. Pre spoje, ktoré vyžadujú vysokú húževnatosť, možno použiť o niečo nižšiu pevnosť a lepšiu plasticitu na zlepšenie odolnosti voči prasklinám.
Výber spôsobu zvárania
-Zváranie volfrámu v ochrannej atmosfére inertného plynu (GTAW/TIG): Vhodné pre tenké, stredné a ťažké plechy, so stabilným oblúkom a ľahko dosiahnuteľnými-kvalitnými zvarmi. Na ďalšie zníženie tepelného príkonu sa odporúča pulzné zváranie TIG.
-Zváranie plazmovým oblúkom (PAW): vhodné pre stredné a ťažké plechy s koncentrovaným zdrojom tepla a vysokou účinnosťou zvárania. Ak sa používa zmes argónu-vodíka, obsah vodíka by mal byť prísne kontrolovaný v rozsahu 5 % alebo menej, aby sa predišlo prasklinám spôsobeným vodíkom.
-Zváranie laserom/elektrónovým lúčom: vhodné pre presné súčiastky s úzkou oblasťou ovplyvnenou teplom-a malou deformáciou, ale vysokými nákladmi na zariadenie, ktoré je potrebné vykonávať vo vysokom vákuu alebo v ochrannej atmosfére.
Zlepšite pred{0}}zváraciu prípravu a kontrolu procesu
Čistenie a ošetrenie kĺbov
Pred zváraním je potrebné povrch spoja a zváracieho drôtu dôkladne odstrániť z povrchu oxidových okují, mastnoty, vlhkosti a iných nečistôt. Odporúčajú sa nasledujúce kroky:
- Mechanické čistenie: Na odstránenie oxidového filmu použite drôtenú kefu z nehrdzavejúcej ocele alebo frézu.
- Chemické čistenie: morenie roztokom kyseliny dusičnej + kyseliny fluorovodíkovej, potom opláchnutie deionizovanou vodou a vysušenie;
- Odstredenie acetónu alebo alkoholu.
Po vyčistení by malo byť zváranie dokončené do 4 hodín, aby sa zabránilo sekundárnemu znečisteniu.
Kontrola montáže a ochrany plynu
Montážna medzera by mala byť prísne kontrolovaná, vo všeobecnosti nie väčšia ako 0,5 mm. Pred zváraním sa pred-vypustí plyn, aby sa zabezpečilo, že ochranný plyn pokryje oblasť zvaru a prúdenie vzduchu bude rovnomerné. Na overenie účinku ochrany možno použiť dymové testy alebo detektory kyslíka.
Kontrola zváracieho prostredia
Zváranie by sa malo vykonávať v čistom špeciálnom priestore bez vetra, s relatívnou vlhkosťou regulovanou pod 60 %, aby sa zabránilo vniknutiu okolitej vlhkosti do oblasti oblúka.
Po-kontrole zvárania a ošetrení
Odporúča sa vizuálna kontrola, penetračné testovanie (PT) alebo röntgenová kontrola (RT) a pre dôležité komponenty možno doplniť ultrazvukové testovanie (UT). Ak je to potrebné, po zváraní sa vykoná žíhanie bez napätia{2}}, teplota žíhania je zvyčajne 550 až 650 stupňov a ochladzovanie vzduchom po izolácii sa musí vykonať pod vákuom alebo s ochranou argónom.
Kľúč ku kvalite zvárania titánu spočíva v kontrole celého procesu: od predbežného{0}}čistenia zvárania, ochrany plynu, riadenia tepelného príkonu až po výber metódy, špecifikácie procesu musia byť prísne dodržiavané. Systematickým návrhom procesu a riadením procesu možno výrazne znížiť tendenciu k vzniku trhlín pri zváraní a získať spoľahlivé zvarové spoje z titánovej zliatiny, ktoré vyhovujú potrebám výroby špičkových-zariadení.