Титановые сплавы имеют низкую плотность, высокое соотношение прочности и веса, хорошую коррозионную стойкость, низкую теплопроводность, нетоксичность, немагнитность и поддаются сварке. Они широко используются в аэрокосмической, авиационной, химической, нефтяной, энергетической, медицинской, строительной и спортивной промышленности.
(1) Охрупчивание, вызванное загрязнением примесями:
Из-за высокой химической реактивности титана сварочное тепло Цикл может привести к тому, что сварочная ванна, металл зоны плавления при температуре выше 350℃ и зона термического влияния легко вступают в реакцию с водородом, кислородом, азотом, а также с загрязняющими веществами, такими как масло, влага и т.д., присутствующими в воздухе или на поверхности. сварочный материал и проволока.
Титан быстро поглощает водород при температуре выше 300℃, кислород при температуре выше 600℃ и азот при температуре выше 700℃. Когда в нем содержится большое количество углерода, он может образовать хрупкую сетевую структуру TiC. Эти условия значительно снижают пластичность и вязкость титана и его сплавов, что приводит к ухудшению характеристик сварного соединения.
Цвет оксидной пленки, образующейся на поверхности титана, зависит от температуры производства.
При температуре ниже 200℃ он выглядит серебристо-белым, при 300℃ - бледно-желтым, при 400℃ - золотистым, при 500℃ и 600℃ - синим и фиолетовым, соответственно, а при 700℃ - 900℃ - с различными оттенками серого.
По цвету оксидной пленки можно определить температуру незащищенного участка во время процесс сварки.
(2) Ухудшение характеристик, вызванное фазовыми превращениями во время сварки:
Существует две кристаллические структуры титана: выше 882℃ он имеет телесно-центрированную кубическую структуру решетки, известную как β-титан, а ниже 882℃ - тесноупакованную гексагональную структуру решетки, называемую α-титаном. Титан, используемый для изготовления сосудов, содержит очень мало β-стабилизирующих элементов и в основном представляет собой сплав α-железа.
Во время сварки при высоких температурах сварной шов и часть зоны термического влияния превращаются в β-кристаллическую структуру, что приводит к значительному росту зерна.
Поскольку титан имеет высокую температуру плавления, большую удельную теплоемкость и низкую теплопроводность, время пребывания при высоких температурах во время сварки примерно в 3-4 раза больше, чем у стали.
Это приводит к расширению зоны высокотемпературного термического воздействия, вызывая заметный рост зерна в сварном шве и зоне высокотемпературного термического воздействия, что приводит к значительному снижению пластичности.
Поэтому, когда сварка титанаОбычно рекомендуется использовать меньшее количество сварочного тепла и более быстрые скорости охлаждения, чтобы уменьшить время пребывания при высоких температурах, минимизировать степень роста зерна, уменьшить размер зоны высокотемпературного термического воздействия и смягчить снижение пластичности.
(3) В зоне сварки требуется защита инертным газом:
При высоких температурах титан имеет сильное сродство к кислороду, содержащемуся в воздухе. Поэтому для предотвращения окисления при температурах выше 200℃ необходимо использовать защиту инертным газом.
(4) Значительный сварочные искажения:
Модуль упругости титана в два раза меньше, чем у углеродистой стали. При одинаковом сварочном напряжении сварочные искажения титана будет в два раза больше, чем у углеродистой стали.
Поэтому при сварке титана обычно рекомендуется использовать опорные пластины и зажим пластины, чтобы свести к минимуму сварочные искажения.
(5) Склонны к пористости:
Пористость - распространенный дефект титановых сварных швов. Поры, образующиеся при сварке титана, - это в основном водородные поры, но могут быть и поры, образованные газом CO.
(6) Потенциал растрескивания:
Примеси, такие как сера, фосфор и углерод, содержащиеся в титане, имеют низкую температуру плавления и узкий диапазон температур затвердевания с титаном по границам зерен.
В результате усадка сварного шва во время затвердевания невелика, и термическое растрескивание в сварном шве обычно не происходит. Трещины в титановых сварных швах обычно возникают под действием водорода холодные трещины.
(7) Несовместимость со сталью для сварки плавлением:
Железо растворяется в титане при очень низких массовых долях, от всего 0,05% до 0,10%.
Поэтому титан и сталь нельзя сваривать напрямую методом плавления.
Основными методами сварки титана и титановых сплавов являются сварка вольфрамовым электродом в среде инертного газа (TIG), сварка плавящимся электродом в среде инертного газа (MIG) и плазменная сварка. дуговая сварка.
Пайка может использоваться для сварки герметичных конструкций, не несущих нагрузки. Сварка взрывом также может применяться для сварки композитов сварка титана и стальные композитные пластины.
(1) Сварочная проволока:
Выбор титана и титана сварка сплавом Проволока обычно основывается на ее соответствии основному материалу, но она также должна пройти квалификационный отбор для оценки процесса сварки.
При выборе сварочной проволоки возникает проблема поиска подходящего варианта, поскольку содержание примесей в проволоке контролируется только в пределах верхнего предела. В большинстве случаев нижний предел не контролируется.
Кроме того, каждая партия произведенной сварочной проволоки обеспечивает только химический состав, но не механические свойства после сварки. Существует вероятность того, что некоторые партии сварочной проволоки могут иметь необычно низкое содержание примесей, что делает их квалифицированной продукцией.
Однако их прочность сварки может быть ниже, что может не соответствовать требованию минимальной прочности на разрыв ниже стандарта отожженного состояния основного материала.
В таких случаях необходимо перейти на другую производственную партию сварочной проволоки той же марки или даже на проволоку более высокого класса (например, промышленную чистую), чтобы провести новую оценку процесса, пока она не станет квалифицированной, прежде чем завершить выбор сварочной проволоки.
Для сварочной и присадочной проволоки, используемой в контейнерах из титана и титановых сплавов, химический состав (анализ плавления) приведен в таблице 4-29.
При проведении повторных испытаний химического состава готовых образцов сварочной и присадочной проволоки допустимые отклонения для анализа приведены в таблице 4-30. Рекомендуемые виды сварки проволоки и присадочной проволоки для широко используемых в контейнерах титановых материалов приведены в таблице 4-31.
Таблица 4-29 Химический состав (анализ плавления) титана и Титановый сплав Сварочная проволока и присадочная проволока для контейнеров.
| Модель провода | Химический состав (массовая доля, %) | ||||||||||
| Основные компоненты | Примесные элементы | Остаточные элементы | |||||||||
| Ti | Мо | Ni | Pd | Fe | O | C | N | H. | Одиночка | Общая сумма | |
| ЭРТАЙЕЛИ | Рем. | – | – | – | ≤0.08 | 0.03~0.10 | ≤0.03 | ≤0.012 | ≤0.005 | ≤0.05 | ≤0.20 |
| ERTA2ELI | Рем. | – | – | – | ≤0.12 | 0.08~0.16 | ≤0.03 | ≤0.015 | ≤0.008 | ≤0.05 | ≤0.20 |
| ERTA3ELI | Рем. | – | – | – | ≤0.16 | 0.13~0.20 | ≤0.03 | ≤0.02 | ≤0.008 | ≤0.05 | ≤0.20 |
| ERTA4ELI | Рем. | – | – | – | ≤0.25 | 0.18~0.32 | ≤0.03 | ≤0.025 | ≤0.008 | ≤0.05 | ≤0.20 |
| ERTA9 | Рем. | – | – | 0.12-0.25 | ≤0.12 | 0.08~0.16 | ≤0.03 | ≤0.015 | ≤0.008 | ≤0.05 | ≤0.20 |
| ERTA10 | Рем. | 0.2-0.4 | 0.6-0.9 | – | ≤0.15 | 0.08~0.16 | ≤0.03 | ≤0.015 | ≤0.008 | ≤0.05 | ≤0.20 |
Таблица 4-30: Анализ химического состава и допустимые отклонения готовых сварочных проволок и присадочных проволок из титана и титановых сплавов
| Элементы компонентов | Химический состав (массовая доля, %) | |||||||||||
| Мо | Ni | Pd | Fe | O | C | N | H | Отдельный остаточный элемент | ||||
| ≤0.20 | ≤0.30 | ≤0.10 | 0.10~0.15 | ≤0.25 | ||||||||
| Допустимые отклонения | ±0.03 | ±0.03 | ±0.02 | +0.05 | +0.10 | +0.02 | ±0.02 | +0.03 | +0.01 | +0.01 | +0.002 | +0.02 |
Таблица 4-31: Рекомендуемые модели проволоки и проволоки-заполнителя для часто используемых титановых материалов в контейнерах
| Марка титана | Модели проволоки и присадочной проволоки |
| TAI | ЭРТАЙЕЛИ |
| TA2 | ERTA2ELI |
| TA3 | ERTA3ELI |
| TA4 | ERTA4ELI |
| TA9 | ERTA9 |
| TA10 | ERTA10 |
(2) Экранирующий газ:
Аргон обычно используется в качестве защитного газа при сварке железных и титановых сплавов. Чистота газа аргона (объемная доля) должна быть не менее 99,99%.
Объемные доли остальных компонентов газа должны быть следующими: кислород - менее 0,002%, азот - менее 0,005%, водород - менее 0,002%, содержание влаги - менее 0,001 мг/л. Давление в газовом баллоне должно быть не ниже 0,5 МПа.
При использовании воздух в системе защитного газа, например в газовых шлангах, сварочных горелках и сварочных масках, должен быть заменен чистым газом. В качестве защитного газа можно также использовать гелий или аргонно-гелиевую смесь.
(3) Вольфрамовый электрод:
В качестве вольфрамовых электродов обычно используются электроды из чистого вольфрама и вольфрамовые электроды с церием. Церированные вольфрамовые электроды содержат в качестве примеси оксид церия (массовая доля не более 0,1%).
Ceriated вольфрамовые электроды имеют низкую рабочую функцию эмиссии электронов, высокую химическую стабильность, высокую допустимую плотность тока, отсутствие радиоактивности, и лучшую производительность, чем чистые вольфрамовые электроды. Они широко используются вольфрамовые электроды в настоящее время.
(1) Очистка перед сваркой:
Перед сваркой титана и его сплавов необходимо тщательно очистить поверхность, чтобы удалить окислы, нитриды, масло, влагу и т.д. Обычно используется кислотное травление или шлифовка шлифовальным кругом или наждачной бумагой.
Для труднодоступных деталей, таких как продольные сварные швы, угловые швы контейнеров, сварка труб и пластин в теплообменниках, боковые стороны скоса можно зашлифовать шлифовальным кругом или наждачной бумагой, при этом необходимо позаботиться о том, чтобы убрать остатки песка и пыли.
Для сварочной проволоки, головок, компенсаторов и других деталей, которые нелегко поддаются шлифовке, перед сваркой следует выполнить травление в кислоте с последующей промывкой чистой водой.
Если травление не представляется возможным, используйте твёрдый сплав можно использовать скребок. После вышеуказанного процесса очистки перед сваркой зону сварки следует очистить растворителями, такими как ацетон или безводный спирт, и не прикасаться к ней руками, чтобы избежать повторного загрязнения. В случае повторного загрязнения необходимо снова очистить и промыть.
(2) Изготовление других защитных устройств в Зона сварки:
При сварке титана и титановых сплавов сопло сварочного пистолета защищает расплавленную ванну, а сварочная маска - переднюю часть сварное соединение во время охлаждения, а опорная пластина защищает заднюю часть сварного соединения.
Сварочный пистолет, используемый для сварки титана и титановых сплавов, отличается от пистолета, используемого для сварки алюминия или нержавеющей стали, и обычно использует сопло большого диаметра.
Для ручной сварки диаметр сопла обычно составляет 14-20 мм, а для автоматической - 16-22 мм. Сварочная маска может защитить сварной шов и зону термического воздействия при температуре выше 400°C.
Форма и размер сварочной маски должны определяться с учетом таких факторов, как толщина заготовки, метод охлаждения, сварочный ток и форма шва. Сварочная маска должна перемещаться вместе со сварочным пистолетом по зоне сварки.
Для ускорения охлаждения и изоляции воздуха на обратной стороне сварного шва можно использовать медные подложки. Защитный газ также может продуваться через медную подложку, или на обратную сторону шва можно надеть сварочную маску, двигаясь вместе с процессом сварки.
Как основатель MachineMFG, я посвятил более десяти лет своей карьеры металлообрабатывающей промышленности. Мой обширный опыт позволил мне стать экспертом в области производства листового металла, механической обработки, машиностроения и станков для обработки металлов. Я постоянно думаю, читаю и пишу об этих предметах, постоянно стремясь оставаться на переднем крае своей области. Позвольте моим знаниям и опыту стать преимуществом для вашего бизнеса.
RU 
EN 
DE 
ES 