Методи зварювання титану та його сплавів

Фізико-хімічні властивості титану та сплавів на його основі роблять значущий вплив на його зварюваність. Основними характеристиками елемента вважаються високий показник активності титану до атмосферних газів (кисень, азот, водень) під впливом високих температур, зростання зерен в момент нагрівання, придбання крихкості при охолодженні зварного з’єднання.

Взаємодія титану з атмосферними газами

Кімнатна температура сприяє утворенню на поверхні виробу твердого шару, що оберігає титан від окислення. Це супроводжується зміною кольору поверхні від жовтого до фіолетового, або білого тла. За допомогою кольору шовного зони можна визначити захисні властивості металу під час зварювання титанових сплавів.

Взаємодія металу з азотом відбувається при нагріванні вище 550 ° С, процес сприяє нарощуванню міцності і твердості матеріалу, і зменшення його пластичності. Шар, насичений киснем і азотом, повністю видаляється перед початком зварювальних робіт, так як його частинки, потрапляючи в з’єднання, роблять шов ламким і крихким. Допустимий вміст кисню досягає 0,15%; а азоту – 0,05%.

Водень, активно поглинається титаном і його сплавами при температурі від 210 до 390 ° С, чинить негативний вплив на властивості металу. Зниження кількості водню під впливом високих або низьких температур призводить до появи пір в матеріалі. Через час виникають холодні тріщини руйнують з’єднання.

Високий рівень захисту металу від насичення газами, потрібно не тільки для оплавлених ділянок, а й для твердих поверхонь нагрітих від 400 ° С і вище. Забезпечити це можна застосувавши флюсові або металеві прокладки, спеціальні газові подушки. Перевірити ступінь захищеності матеріалу можна за станом його поверхні після зварювання: блискуче підставу свідчить про надійний захист, сірий наліт або жовто-блакитні розводи повідомлять про низьку якість з’єднання.

Способи зварювання титану та титанових сплавів

Сварка титану і сплавів проводиться за допомогою металевих присадок, що мають склад максимально наближений до основного матеріалу. Наприклад, це може бути сталевий дріт ВТ1-00, з якої також необхідно видалити водень. Для цього дріт піддається диффузионному відпалу (вакуумному). Краї обробляються методом плазмової або гідравлічної різання. Після механічної підготовки, з кромки слід видалити метал, насичений газами під час процесу. Поверхня кромки і підстави очищається методом травлення або механічним способом.

Низька теплопровідність металу, обумовлює характерну форму стикових швів, одержуваних при виконанні зварювання в середовищі аргону, що плавиться. Глибоке проплавление, має конусоподібну форму, вимагає накладення додаткових (глательних) швів, які супроводжують основне з’єднання. При з’єднанні деяких конструкцій виконується зварювання в гелієвої середовищі, при якій виходить шов, що має досить широкий захоплення.

Існує кілька способів зварювання титану:

  • дугова, із застосуванням флюсу, або в середовищі інертних газів за допомогою плавких і не плавляться,;
  • електрошлакове або електронно-променеве з’єднання;
  • контактна.

Великою популярністю користується дугового метод на відкритому повітрі вольфрамовими електродами за допомогою звичайної аргонодугового автоматичної апаратури. У цьому випадку застосовуються спеціальні сталеві прокладки або флюси-пасти, що сприяють подачі інертного газу на зворотну сторону шва і зменшують пористість з’єднання.

Виконуючи електрошлакового зварювання необхідно використовувати прожарені при високій температурі фторидні флюси, а шлакову ванну захистити аргоном. Структура шва при подібному з’єднанні залишається крупнозернистою.

Хороша захист металу від газів і дрібнозернистий структура шва забезпечується в результаті електронно-променевого зварювання, яка вимагає більш ретельної збірки, ніж при використанні інших методів.

Застосовуючи будь-який із способів зварювання титану та його сплавів, не можна допускати перегрів матеріалу. Існує безліч способів впливу на кристалізацію матеріалу, в результаті застосування яких, можна домогтися дрібнозернистої структури шва і високої якості зварного з’єднання.

З’єднання стали з титаном

Сварка титану зі сталлю вимагає ретельного вибору зварювального матеріалу, методу і режиму зварювання, які сприятимуть зменшенню крихкості шва. Отримати позитивний результат при контактному стиковому з’єднанні неможливо. Тому зазвичай застосовується з’єднання в аргоні при використанні вольфрамових електродів, або дугова зварка з накладенням проміжних матеріалів флюсів, сталевих підкладок та іншого.

Найбільш вдалим рішенням вважаються комбіновані вставки з матеріалу, до складу якого входить технічний тантал і прокаленная бронза. Для цього застосовується аргонодугового пристрій, за допомогою якого з’єднується ні плавиться бронза і вуглецева (або аустенитная) сталь. Тантал з’єднується з титаном в спеціальних камерах, оснащених контрольованою атмосферою.

Ссылка на основную публикацию