основные способы и технологические особенности

Титановые сплавы обладают уникальными физическими и химическими свойствами, совмещая в себе высокую прочность, стойкость к коррозийным процессам, физиологическую инертность и легкий вес. При этом сварка титана является важнейшим технологическим процессом, используемым в самых различных сферах человеческой жизни. С каждым годом технологическая сторона этого вопроса совершенствуется, благодаря чему удается повысить качество создаваемых неразрывных соединений между элементами, созданными из этого металла или его сплавов.

 

Впервые чистый образец металлического титана был получен еще в 19-ом веке, но в течение длительного времени он практически не использовался в промышленности. Все изменилось в 40-х годах прошлого века, когда был изобретен достаточно несложный метод по восстановлению этого металла из тетрахлорида, который применяется и по сей день. В итоге это позволило вывести применение титановых изделий на принципиально новый уровень, используя все доступные преимущества и особенности этого химического элемента.

 

 

В чистом виде металл активно применяется в химической промышленности при создании арматуры или элементов трубопровода, а также сельскохозяйственной, автостроительной, пищевой и ювелирной областях. Благодаря своим уникальным свойствам он используется и в медицине, и в технике. А титановые сплавы – незаменимы в аэрокосмической и военной сферах. Именно поэтому сварке титана уделяется столь пристальное внимание.

 

Проведение сварки титана и его сплавов: что нужно знать

Главной особенностью такого производственного процесса является необходимость создания особых условий, при которых место соединения должно быть надежно защищено от негативного влияния атмосферного воздуха. В то же время следует позаботиться о защите не только самой сварочной ванны, но и различных частей изделия, которые нагреваются в процессе сваривания до температуры в 400 градусов по Цельсию и выше. При этом нагрев кромок должен быть минимально возможным по длительности.

 

 

Особые характеристики Ti делают его действительно непростым в работе. В отличие от той же стали титан обладает более низкими плотностью, пластичностью и модулем упругости, в то время как для его плавления требуется обеспечить нагрев до действительно высоких показателей температуры (материал плавится при t от 1470 градусов по Цельсию и выше). Именно поэтому следует учитывать, что работа с таким типом металла будет иметь определенные отличия от того, как проводится, к примеру, сварка нержавеющей стали.

 

 

Как именно проводят данную процедуру?

При работе с этим материалом наиболее часто используется метод электродугового воздействия, в котором важную роль играет газ, обеспечивающий создание защитной среды. В качестве такого газа может применяют аргон или гелий. Это связано с тем, что при контакте с атмосферным воздухом в состоянии сильного нагрева титан становится чересчур хрупким. В то же время защитный газ позволяет исключить такой контакт. Вы можете изучить нашу статью о том, как проводится сварка аргоном с использованием электрической дуги.

 

спецнасадка для работы с трубами

Качество создаваемого неразрывного соединения во многом зависит и от того, насколько грамотно будут проведены подготовительные работы. Поверхность металла следует обезжирить и очистить от грязи с применением спирта или ацетона, а также зачистить наждачной бумагой или щеткой с металлической щетиной. Нужно помнить, что соединяемые детали из Ti практически всегда покрыты оксидной пленкой, устранить которую можно приготовив смесь из 30-40% азотной кислоты и 2-4% фтористоводородной кислоты. Травление следует проводить при температуре в 60 градусов в течение полминуты.

 

 

Ручная и полуавтоматическая дуговая сварка в защитной газовой среде

В ручном или полуавтоматическом режиме процедура проводится с использованием электрода из вольфрама и постоянного тока прямой полярности. Кроме того, обязательно следует позаботиться о применении защитных газов, например, аргона. Очень часто используются и специальные приспособления, которые обеспечивают защиту места сваривания за счет поступления в них инертных газов. Подобные устройства могут обладать различными формами и размерами, как и способами исполнения.

 

Ручная работа производится в тех случаях, когда толщина металлического предмета не превышает 3-х миллиметров. В ином случае может потребоваться применение присадочного материала. Если же толщина изделия превышает 10 миллиметров, то экономически выгоднее использовать полуавтоматическую технологию.

 

 

Выводы

Сваривание титановых сплавов является весьма непростой задачей, с которой можно справиться только при наличии соответствующего оборудования, а также знаний и навыков в этой области. Во многом качество такой работы зависит от характеристик используемых инертных газов. При необходимости вы можете изучить каталог такой продукции на сайте компании «ПРОМТЕХГАЗ», проследовав по ссылке http://www.propangaz.ru/?id=20.

 

Кроме того, предлагаем вам изучить статью, посвященную теме сваривания изделий из алюминия.

Сварка титана — Страница 15 — Аргонодуговая сварка — TIG

Nos, Если уж возьметесь варить бак, то не делайте его полностью закрытым. Сделайте чтобы с верху была съемная крышка , бак будет нуждаться в очистке   отложений и поддув тогда можно организовать. И еще вода будет греться от  дымохода, таким образом вам понадобится тогда еще и титановая труба в размер дымохода и желательно с 3мм стенкой. Из другого материала вам не привариться будет к баку. У меня сделана такая же система но из нерж, и труба-  дымоход которая  внутри   бака  из 3мм нерж, вода вокруг нее закипает почти сразу.   

Если честно, то пока не собирался варить никаких баков, но обязательно учту на будущее. Благодарствую за совет!

 

 

 … с другой стороны, к сожалению поддув не ипсользовал.

 

 

 Ром, Дружище, подожди немного…    Сейчас явится главный ( и надо отдать должное, весьма объективный) представитель ОТК по титану — АВН. Что тут начнётся?!! Жуть! Цвета побежалости будут «оценены по достоинству». За отсутствие поддува сдерженно «похвалят» («За йета убивать нада! Штоп ты жыл на одну зарплату!!!  и т.п.). Этого не избежать, т.к. к сожалению, ты нарушил самое важное условие при сварке титановых сплавов. Естественно, я в своё время тоже удостоился тех же «подзатыльников», по той же причине, за что очень благодарен выше упомянутому наставнику. Т.к. данная мера направила в нужное русло по кратчайшему пути. Сразу понял, что нужно изучить, где пробелы… На форуме есть несколько тем, где довольно подробно рассматривается сварка т-сплавов и способы их защиты от выгорания при нагреве. Нужно только немного поюзать поиск.

Здесь ровно одну страничку назад отмотай, увидишь мою, практически такую же историю  

Сообщение отредактировал Nos: 08 Март 2015 01:11

Сварка стали с титаном — Справочник сварщика

Для тех или иных способов сварки предусматриваются различные условия и требования к тем или иным конструктивным элементам, а также подготовки деталей, кромок этих деталей, размеров швов и так далее. Все эти параметры, характеристики и условия, регламентируются и присутствуют в ГОСТе. Так, для сварки стали и титана, выдвигаются особые требования, которые следует соблюдать. Поэтому сейчас, мы рассмотрим технологию сварки титана со сталью, а также то, что необходимо соблюдать в этом случае.

Самая основная задача во время сварки титана и стали – это выбор подходящих сварочных материалов, а также методов и различных режимов сварки. В этих режимах должны соблюдаться все условия для того чтобы было предотвращение или резкое подавление образования различных хрупких, так называемых, интерметаллических фаз, которые имеют следующий вид — FeTi и Fe2Ti.

Обычная сварка титана и стали не даст никаких положительных результатов. Поэтому, для сваривания этих материалов, пользуются сваркой в аргоне с применением вольфрамового электрода. Или же, реже, однако все же находит применения сварка через специальные промежуточные вставки. Очень хорошие результаты получаются в случае использования этого способа. Так, применяются комбинированные вставки, которые состоят из технического талана (давление которого, Р=700 МПа), а также из термообрабатываемой бронзы типа БрБ2.

Таким способом, бронзу сваривают с углеродистыми или аустенитными сталями, с помощью аргонодуговой сварки, с использованием неплавящихся электродов. При этом, титан сваривают с танталом, в специальной камере, где создаются подходящие условия, а также контролируемая атмосфера. Предел прочности при соединении с бронзой достигает 490 МПа, а после закалки бронзы, она увеличивается до 605 МПа. Отметим, что закалка производится до сварки.

Комбинированные вставки из вышеупомянутой бронзы БрБ2, а также ниобия, применяют при сварке титана с помощью аргонодуговой сварки, и с применением вольфрамового электрода. Этот процесс происходит в специальной камере, нагнетая контролируемую атмосферу титана ОТ4-1, толщина которой составляет от 0,8-2 мм. Прочность соединения при минимальной толщине в 0,8 мм, будет равна 530-650 МПа, а угол изгиба при этом может составить 72-180°. При толщине титана в 2 мм, эти характеристики равны 400-450 МПа и 41-60°, соответственно.

Сварка титана аргоном — технология, особенности, оборудование

Рассмотрим, в чём состоит технология сварки титана аргоном и чем она отличается от остальных видов сварки. Варить титан трудно, главным образом, по той причине, что его для расплавления приходится разогревать до высокой температуры. При этом данный металл становится химически очень активным к газам, содержащимся в составе воздуха. Так, при температуре порядка 400 °C воздух способствует образованию окиси титана в виде плёнки на поверхности детали. Что касается водорода (которого не так уж много в атмосферном воздухе), то от него страдают свойства самого титана. Так что сварка титана требует изоляции его от окружающего воздуха.

Исходные данные и история вопроса

Мало кто знает, что один из самых прочных металлов на Земле – титан – довольно распространён в природе. Его проще найти, чем цинк или медь. Этот тусклый металл сероватого оттенка плавится при 1700 °C, но после нагревания до 400 °C начинает проявлять бурную химическую активность. Его техническая ценность заключается в высокой коррозиостойкости и сравнительно небольшой теплоте при сваривании.

Ещё интереснее особенность кристаллической решётки титана. В зависимости от температуры, он может существовать в альфа или бета фазе. Титан и его сплавы учёные-химики разделили на α, α + β и β группы. Особенность их сварки сильно различается.

Не обойти вопрос о насыщенном альфированном слое, возникающем даже при обычной температуре на поверхности титана. Это растворённый кислород! Плёнка бывает золотистого, фиолетового и даже белого цвета. Ну а взаимодействие с атмосферным азотом приводит к росту прочности, но титан начинает крошиться. Водород же порождает трещины и поры в швах.

Подготовка к сварке

Приступая к сварке титана, нужно зачистить детали стальной щёткой либо наждаком, а также обезжирить их поверхность спиртом или ацетоном, так же как при сварке алюминия Как правило, на поверхности титановых изделий уже имеется оксидная плёнка. Её следует удалить. Для этого понадобится раствор азотной и фтористой кислоты. Данный процесс ещё называют травлением, длится он всего пол минуты. Важно контролировать, чтобы температура не поднялась выше 60 градусов. Выше мы уже упоминали о присадочных материалах. Добавим палладий и ванадий, а самый доступный их них – алюминий.

Электроды

Материалом электрода в данном случае является тугоплавкий металл-  вольфрам, а вставок – тантал, ниобий и бронза. Здесь свариваются бронза и сталь, тантал и титан; вольфрамовый электрод остаётся не плавящимся; защитой служит аргоновая атмосфера либо другая контролируемая смесь инертных газов.

Как сварить титан

Над данной технической проблемой первым задумался Уильям Джон Арбегаст, инженер из США. Именно он разработал технологию сварки титана и его сплавов в аргоне.Чем варят титан ?

Ознакомимся с дуговой сваркой титана. Её осуществляют в среде, состоящей из смеси двух инертных газов: аргона и гелия. Они и защищают место сварки металла от губительного воздуха, не нанося никакого вреда сами по себе. Блестящая идея! Но реализовать её на практике оказалось непростой задачей… Решили, что смесь будет поступать из сопла горелки, а чтобы увеличить защищённую потоком площадь, применили специальные насадки. А как же быть с противоположной стороной соприкосновения деталей? Чтобы надёжно заварить, тут на помощь пришли планки из меди с желобом для поступления аргона.

А как быть, если конструкция свариваемых деталей сложная? В таком случае не обойтись без специальной камеры с заданной атмосферой (упоминавшаяся выше смесь). Она может быть небольшой, в виде локальной насадки из ткани, для конкретного узла. Либо жёсткой, побольше, из металла, в которые предварительно ставят детали и всю требуемую для сварки оснастку. Но в любом случае сварщик должен хорошо видеть место сварки и свободно выполнять все необходимые манипуляции, что обеспечивают специальные рукавицы и иллюминаторы.

Защитная камера для сварки титана

Наконец, для сварки самых крупных деталей сварочная камера может достигать размеров приличной жилой комнаты, выполненной в металле, герметичной и со шлюзами. Внутри устанавливается всё необходимое, взамен откачанного воздуха пространство заполняется аргоном, а сварщики на время выполнения работ превращаются в космонавтов с настоящими скафандрами!

Технологии сварки титана

Также сварка титана аргоном возможна под флюсами АНТ из фтора электрошлаковым способом  или на прокладке из меди. Диаметр электрода составляет здесь 2 – 5 мм, а его вылет – до 22 мм. Благодаря действию флюса качество шва получается ещё выше: в его структуре практически отсутствуют поры. Отдельного рассмотрения заслуживает часто встречающаяся в металлургии сварка титана и стали. Здесь появляются нюансы, диктующие дополнительные жёсткие требования к технологии процесса. Так, образующиеся в сварочном шве фазы типа FeTi являются хрупкими по своей природе.

Сварка титана аргоном со сталью проводится в защитном газе аргоне вольфрамовым электродом или через промежуточные вставки. Комбинированные вставки выполняются из тантала и бронзы. При этом бронза сваривается со сталью аргонодуговой сваркой неплавящимися электродом, а тантал с титаном сваривается в камерах с контролируемой атмосферой. Используются также комбинированные вставки из бронзы и ниобия. При этом сварку осуществляет вольфрамовый электрод в камере с контролируемой атмосферой.

В любом случае недопустим перегрев, с ним борются различными способами: электромагнитным и ультразвуковым воздействием, импульсами и колебаниями луча или электрода.