Сварка титана — Услуги сварки титана аргоном в Москве и Люберцах

Прочные и легкие изделия из титана часто получают методом сварки, однако из-за физических свойств металла этот процесс значительно усложнен:

• высокая температура плавления;
• низкая плотность и теплопроводность;
• естественная активность титана.

При высоких температурах титан склонен увеличивать зерно, также обрабатываемая часть изделия в процессе сварки нуждается в защите от воздействия воздуха и загрязнений. Минимизировать вредные факторы окружающей среды позволяют следующие методы сварки титана:

• Дуговая: для сварки титана применяется аргонодуговая сварка, основанная на использовании инертного газа, и дуговая под флюсом – эти технологии позволяют надежно защитить соединение от воздействия кислорода.
• Электрошлаковая: данная технология сварки титана основана на применении электродов из аналогичного материала в сочетании с аргоновой средой.
• Холодная: основана на сдавлении металлических деталей из титана до образования общей кристаллической решетки – не стоит путать эту технологию с применением эпоксидных составов «холодная сварка».
• Контактная: выполняется в атмосфере защитных газов, нужна в основном для тонких листов проката.

Услуги по сварке титана, алюминия и других сложных металлов в Москве по выгодной цене за 1 см предлагает компания «Служба Сварки 644». У нас есть все для сварки титана и его сплавов.

Выгодные преимущества нашей мастерской

Сварка титана – это ответственная работа, которая требует тщательного соблюдения технологии. В компании «Служба Сварки 644» вам гарантировано не только это, но и другие преимущества:

• Качественное оборудование: мы используем инновационные аппараты для сварки, которые позволяют создавать изделия любой сложности.
• Профессиональный подход: у нас работают надежные специалисты, которые в совершенстве владеют оснащением мастерской и обеспечивают безупречное качество сварки.
• Демократичные цены: стоимость наших услуг ниже среднерыночной – убедитесь в этом, ознакомившись с прайсом на сайте.
• Готовые изделия: у нас вы можете приобрести емкости и конструкции, изготовленные методом аргонодуговой сварки, долговечные и надежные.

Мы заинтересованы в том, чтобы вы обращались к нам снова и рекомендовали мастерскую своим знакомым, поэтому гарантируем безупречное качество работы по разумной цене.

Сварка титана в Екатеринбурге, Челябинске, Перми, Уфе, Новом Уренгое

Химические свойства и особенности поведения титана при высоких температурах приводят к тому, что сварка титана является довольно сложным технологически процессом. При высоких температурах металл активно реагирует с кислородом, водородом и азотом атмосферы. Это может привести не только к неправильной структуре шва, но и к изменениям в структуре его объема.

Титан отличается невысоким уровнем теплопроводности — почти вдвое ниже нержавеющей стали. Для его сварки требуется вдвое меньше тепловой энергии, что вызывает необходимость точного контроля температуры дуги. Технология сварки титана требует знания тонкостей поведения металла и его сплавов. Они значительно отличаются между собой, в зависимости от состава компонентов.

Как сваривают титан и его сплавы

Примеси и легирующие элементы по-разному воздействуют на металл, и образуют непохожие друг на друга структуры. Одни, например алюминий, кислород и азот, стабилизируют состояние металла и делают его нечувствительным к скорости охлаждения. Марганец, ванадий и хром придают сплавам много полезных качеств. Но свариваются они намного сложнее. Сплавы чувствительны к скорости охлаждения, требуют упрочнения термообработкой. Сварные швы могут растрескиваться из-за зернистости металла.

Но все сплавы отличаются хорошей текучестью и позволяют выполнить сварочные работы на высоком уровне качества, если соблюдать определенные правила. Основной технической проблемой, с которой приходится сталкиваться при сварке — изоляция зоны расплавления металла от взаимодействия с атмосферными кислородом и азотом. Оборудование для сварки титана создано с учетом этих особенностей и позволяет выполнять дуговую сварку:

• неплавящимися электродами;
• обычными электродами;
• под флюсом;
• электронным лучом;
• контактным способом;
• электрошлаковым способом.

Для защиты металла от окисления используются аргон и гелий, которыми обдувается зона шва. Сварка аргоном титана — наиболее экономически выгодна и широко используется в промышленности. Сложность состоит в том, что смесью аргона и гелия в различном процентном соотношении обдуваются не только верхняя часть зоны сваривания, но и нижняя поверхность детали. Для этого используются специальные подкладки с канавками, насадки для увеличения зоны обдува и другие приспособления.

Сложные заготовки из титана помещаются в специальные камеры и свариваются в искусственной атмосфере. При сваривании с помощью присадочной проволоки электродами из вольфрама проволока проходит специальную обработку, при которой удаляется верхний слой окислов. Услуги по сварке титана, которые мы предоставляем, предусматривают выполнение всех видов сварки на деталях любой сложности из сплавов всех разновидностей. Емкости и резервуары отличного качества, которые производим мы, демонстрируют высокий уровень применяемых технологий. Звоните, мы проконсультируем вас по любому вопросу.

Мы работаем в Екатеринбурге, заказать сварку титана по минимальной заводской цене можно прямо сейчас, позвонив по телефону +7 (343) 77-35-700.

Сварка ТИТАНА аргоном недорого в Новосибирске. Услуги сварщика по ремонту деталей из титана

Бывают жизненные ситуации, когда вследствие ДТП или своей изношенности в автомобиле происходят поломки. К примеру, необходимо заменить или отремонтировать разнообразные узлы и составляющие авто: радиатор, конденсор, поддон картера, деталей КПП, блока двигателя, каких-либо кронштейнов, трубок кондиционеров и т.д. Если произошли такие поломки, то необходимо применить сварку титана аргоном.

Аргон – это инертный газ, который во время проведения работ не вступает в реакцию с расплавленным титаном.

Сейчас аргоновая сварка титана очень широко применяется и имеет несколько своих технологий:

1. Дуговая в защитных газовых средах и под флюсом.
2. Электрошлаковая или плазменная (результат такой сварки – очень качественный шов, не имеющий прожогов и изменения формы).
3. С помощью лазера (таким образом происходит сварка металлов даже в самых труднодоступных местах).

Чтобы уменьшить вероятность образования зазоров в швах, лишних растрат энергии и территорию термовоздействия, а также, чтобы повысить защиту данного металла от прямого воздействия воздуха в процессе сварки используются бескислородные фторидно-хлоридные флюсы.

Сварка титана аргоном в Новосибирске выполняется плавящимся электродом, вместе с которым непосредственно и подается аргон. В качестве неплавящегося электрода используется графитовый или вольфрамовый стержень (температура их плавления 4200С). Используется сварка на постоянном токе, чтобы обеспечить аккуратность и прочность швов.

Сварку титана аргоном недорого предлагают очень много компаний Новосибирска, но вам стоит выбрать именно нас.

Мы имеем целый ряд преимуществ:

• качество выполняемых работ, отсутствие всяких вредоносных паров в процессе сварки;
• мы беремся за работу абсолютно любой сложности;
• у нас работают только высокопрофессиональные специалисты с огромным опытом работы;
• чистота работ, сварка может проходить даже в помещении;
• стоимость сварки титана аргоном приемлемая для любого автолюбителя.

Наш профессиональный сварщик очень быстро и качественно выполнит сварку двигателей, кузовов, дисков и других элементов автомобиля. При этом цена сварки титана аргоном вас очень порадует.

Сварка титана аргоном — технология, особенности, оборудование

Титановые детали и конструкции часто находят применение в узкоспециализированных областях, среди которых авиастроение и космическая отрасль. Столь высокое доверие к металлу обуславливается уникальным сочетанием характеристик. При небольшой удельной массе он обладает высокой прочностью, антикоррозийностью и защитными свойствами от химических воздействий. И это далеко не все качества, которыми характеризуется титан. Сварка титана по этим же причинам становится сложной задачей не только для начинающего мастера, но и для профессионалов.

Особенности сварки материала

Физико-химические свойства титана ограничивают использование некоторых высокотехнологичных способов сварки, что заставляет мастеров модифицировать подходящие, но изначально менее производительные методы. Главная сложность в использовании наиболее распространенных способов сварки заключается в повышенной температуре нагрева данного металла. В частности, эффективная работа с ним возможна при режимах термического воздействия порядка 1500-1700 °C. На уровне 500 °C заготовки чаще всего сохраняют базовые прочностные качества. Технологические особенности сварки титана определяются и негативными факторами воздействия на структуру со стороны атмосферного воздуха. В обычном состоянии этот фактор не имеет значения, но в условиях температуры более 400 °C раскаленные зоны будут требовать дополнительной защиты. И это не говоря об основной изоляции непосредственно сварочной ванны. При повышении температуры возникают и сложности другого рода. Так, при достижении 900 °C происходит увеличение зерен и образование крупных пор, что в дальнейшем сказывается на прочностных качествах заготовки.

Общие сведения о способах сварки

Базовыми методами сварочной обработки титана можно назвать дуговой ручной и автоматический способы. Что касается оптимальных сред, то наиболее эффективными считается гелий и аргон. Но важно учитывать, что в первом случае требуется включение в среду некислородного флюса. Также распространен метод электрошлаковой сварки. Его обычно используют в работах с толстыми заготовками, требующими к тому же высокой термической накалки. При грамотной организации неплохой результат обеспечивает и контактная сварка. Данный процесс требует, в частности, устройства сбалансированной защиты газом. Если применять в работе подкладки, то обеспечится высококачественная сварка титана. Технология плавления, например, подразумевает организацию специальной защиты оборотной части заготовки с помощью аргоновых газов. В свою очередь подкладка может обеспечить этой стороне дополнительное предохранение в условиях повышенной температурной нагрузки, об опасностях которой говорилось выше.

Подготовка металла к сварочной операции

Перед операцией титан необходимо соответствующим образом подготовить. В рамках этого этапа выполняется обработка кромок заготовочных элементов, создание защиты противоположных сторон (использование тех же подкладок), а также зачистка прутка присадки. Кроме этого, производится тщательная зачистка наружного слоя заготовки. Его частицы в ходе сварки могут проникнуть в структуру шва, из-за чего он станет хрупким и непригодным к работе в ответственных механических конструкциях. В случаях обработки толстых деталей от 5 см требуется разделка кромок, при которой угол раскроя должен составлять 60°. Если планируется сварка титана и его сплавов, которые до этого подвергались плазменной или газовой резке, то потребуется и зачистка поверхностей швов с ликвидацией слоя толщиной в 3-4 мм. Универсальной мерой уже финальной подготовки перед работой будет устранение внешних загрязнений, масляных пленок и окислов. Для этой процедуры используются мелкозернистые абразивы, напильник и обезжиривание с растворителями. Затем оставшиеся следы зачистки удаляются сухой ветошью.

Сварка титана и его сплавов со стальными заготовками – особенности процесса

Сварка титана со сталью помогает снизить вес конечных материалов. Это находит свое применение при проектировании сооружений различных типов. Однако из-за существенных различий в свойствах материалов сложно добиться высокопрочных соединений, отличающихся долговечностью. Разработки в этом направлении ведутся и сейчас. Наибольшие сложности возникают при необходимости сваривания титана с нержавейкой.

В настоящее время используются такие методы сварки со сталью, как:

• Сварка взрывом. В этом случае используются промежуточные прокладки из таких металлов, как медь (Cu), никель (Ni), серебро (Ag) либо сплавы тугоплавких металлов.
• Диффузионный метод сварки. Таким способом производится в том числе соединение титана с нержавейкой. В результате соединения получаются очень прочными, за исключением зоны шва, где их прочность будет ниже, чем у исходных заготовок.
• Клинопрессовая сварка титановой трубы. Таким способом удается получить достаточно качественное соединение.
• Контактный и ультразвуковой способы сварки.

Из всех способов, которые используются при сваривании заготовок, наиболее востребованной является технология сварки титана методом плавления – аргонодуговая.

Таким образом, существует ряд методов соединения титановых изделий, в том числе широко используется сварка титана полуавтоматом. Зная особенности сварки титана и его сплавов, можно добиться нужного результата.
[Всего: 2 Средний: 1/5]

Ручная дуговая сварка

В процессе задействуется вольфрамовый электрод с подключением источника постоянного тока. Защите подвергается зона вокруг шва, корень шва и ближние затронутые термическим воздействием зоны. Изоляция обеспечивается козырьками, насадками и термически стойкими пористыми материалами, в которые подается газ. Подкладки желательно применять из меди или стали. Если производится обработка трубы, то газ пускается прямо в дуло. Что касается оптимального режима, то для 2-миллиметрового электрода сила тока может составлять порядка 90 А. Это начальный уровень для работы с заготовками толщиной 4-5 мм. Конкретные величины могут изменяться и в зависимости от того, каким образом легировался титан. Сварка титана выполняется на короткой дуге без колебательных манипуляций. Электрод наклоняется противоположно направлению его движения – то есть вперед углом. Резко завершать операцию нельзя. В целях предотвращения образования окислов все защитные приспособления остаются на прежних местах даже после отключения электродов.

Как варить титан в среде аргона? Премудрости аргонодуговой сварки

Аргонная сварка титана требует соблюдения некоторых технических условий. Рассмотрим эти нюансы!

При сварке титановых изделий, зону соединения рекомендуется надежно защищать от атмосферного воздуха. В защите нуждаются — сварочная ванна и участки металла нагретые свыше 400 градусов.

Титан соприкасаясь с кислородом и азотом при нагреве до высоких температур становится хрупким. Поэтому для защиты зоны сварки от окисления и азотирования на горелку устанавливают специальные приспособления.

Ниже на фото показаны приспособления для защиты вспомогательного газа и подачи аргона в повышенном количестве.

Схемы приспособлений

Подготовка материала

Сварка аргоном титана выполняется только после подготовки сварных кромок и присадки. Для наглядности таблица разделки кромок.

Перед работой, нужно провести полировку (зачистку) поверхности изделий стальной щеткой, наждачной бумагой и обезжирить ацетоном, спиртом.

Для удаления оксидной пленки, можно приготовить смесь из 2-4% фтористоводородной кислоты и 30-40% азотной кислоты. Травление производится в течение 30 секунд, температура травления не более 60 градусов.

Сварка титана в среде защитного газа нуждается в присадочных материалах. Которые подразделяются по составу (палладий, ванадий, алюминий) и по содержанию кислорода. Таблица (ниже) с характеристиками присадок из титана и его сплава.

Присадочные прутки и проволока во время сварки в аргоне, не должны выходить за пределы защитного газа. Потому что при соприкосновении с воздухом титановые присадки загрязняются.

Технология сварки титана аргоном

Аргонодуговая сварка титана выполняется на постоянном токе прямой полярности. Электроды используются вольфрамовые. Как варить правильно?

В отдельных случаях аргонодуговая сварка титана нуждается в специальных приспособлениях, в которые поступает инертный газ вытесняя воздух. Эти принадлежности могут быть любой формы и размеров, смотрите схемы вначале статьи.

Также сварка аргоном титана возможна с использованием медных или стальных подкладок. В которых можно вырезать отверстия для подачи газа.

Для соединения труб применяют специальные фартуки с разным закруглением, зависит от диаметра трубы.

Приспособление (фартук) для труб одевается на горелку

Видео: аргонная сварка титана (труб) с фартуком.

При соединении встык или внахлест, толщина металла до 3 мм можно не использовать присадочную проволоку. Просто ставится сопло по диаметру побольше и увеличивается подача аргона.

Чтобы сварка титана в домашней мастерской проходила более качественно и быстрее, посмотрите в таблице основные режимы аргонодугового соединения.

Варить титан необходимо на короткой дуге, без колебательный движений. Подача присадочного прута происходит беспрерывно. Всё познается на практике, методом проб и ошибок.

Подачу газа после гашения дуги для остывания металла рекомендуется ещё продолжать в течение минуты. Это действие предотвратит сварной шов от окисления.

Качественный шов должен получится светлым и серебристым. Если ваше творение имеет черный цвет и синеву, значит шов получил загрязнение кислородом или азотом. В таких случаях, изделие требуется переварить.

Видео: аргонная сварка титана (советы и рекомендации от профи).

P.S. Теперь сварка титана в среде аргона вам по плечу. Смотрите таблицы, видео и дерзайте. Только практика поможет овладеть сварочными премудростями. Удачи!

(3 оценок, среднее: 4,67 из 5)

plavitmetall.ru

Автоматическая сварка

В работе также используется вольфрамовый электрод. Если применяется неплавящаяся разновидность электрода, то подключаемый ток должен иметь направленную полярность. При этом оптимальный размер выходных отверстий горелки составляет 14-15 мм. Техника выполнения в целом соответствует ручному методу, но важно учитывать, что в силу повышенной активности данного металла операции зажигания и гашения при работе с горелкой должны производиться в стороне от места шва. Автоматическая сварка титана аргоном после гашения должна обеспечивать подачу газа еще как минимум 1 мин.

Электрошлаковая сварка

Менее популярный метод, но он может быть эффективнее в работе с отдельными сплавами. Например, при сварке легированного 5-процентного титана с добавками алюминия и олова. В качестве силового источника применяется трехфазовый трансформатор, что свидетельствует о высоких нагрузках в процессе работы. Достаточно отметить силу тока при сварке толстых поковок – в среднем 1500-1600 А. Далее ход операции зависит от того, каким электродом плавится титан. Сварка титана электродом пластинчатого типа с размерами 12х60 мм обеспечивает оптимальное качество шва, который по характеристикам соответствует основной структуре заготовки. В обработке прессованных деталей часто используют такие же электроды, но с диаметром 8 мм. Это решение может показаться оправданным ввиду нетребовательности структуры металла, но прочностные качества шва будут понижены – в среднем 85% от показателя нетронутой структуры.

Разновидности технологии сварки титана

1.

Ручная дуговая сварка.

Выше мы уже говорили о том, что технология сварки титана в первую очередь опирается на качественный шов, что обеспечивается грамотно созданной защитой, причем и остывающих участков свариваемых деталей.

Технология соединения элементов с тонкими стенками допускает сварочную процедуру без обработки кромок или использования присадочной проволоки. В таком случае зазор между кромками составляет 0,5–1,5 мм. Состав присадки должен быть аналогичен основному материалу изделия.

Сварочная технология подразумевает несколько режимов сварочных работ. Работа выполняется током силой 90–100 ампер в том случае, если используется электрод 1,5-2 мм из вольфрама и присадочная проволока 2 мм. При этом толщина деталей не должна быть более 2 мм. Ток силой 120–140 ампер применяют для соединения деталей большей толщины (до 4 мм). При этом он должен быть переменным постоянной полярности.

Также сварочная технология требует соблюдения целого ряда дополнительных условий:

• Ручная процедура предполагает использование короткой дуги, электрод и присадка не должны колебаться. Движение осуществляется точно по шву.
• Сваривание производится углом вперед. В этом случае электрод ориентирован в противоположную от направления движения сторону.
• Сваривание титана с применением присадочного материала осуществляется под углом 90° (электрод относительно материала).
• Важно наладить беспрерывную подачу присадки в сварочную ванну.
• Защитный газ в зону сварки должен подаваться даже после гашения дуги, поскольку он обеспечивает процесс охлаждения. В течение одной минуты материал охладится до температуры ниже +400 °С.
• Качество сварного шва во многом зависит от охлаждения материала. Определить его можно по цвету. Светлый желтый или соломенный цвет шва указывает на хорошее качество, а черный, серый и синеватый оттенок указывает на окислительные процессы, что свидетельствует о сниженном качестве.

Технология полуавтоматической и автоматической сварки аналогична ручной. Большое значение имеет размер отверстия в сопле горелки. ГОСТом установлен диаметр 12–15 мм. Желательно использовать специальные планки и подкладки, чтобы зажечь или погасить горелку.

Рекомендовано к прочтению

• Резка меди лазером: преимущества и недостатки технологии
• Виды резки металла: промышленное применение
• Металлообработка по чертежам: удобно и выгодно

2.

Электрошлаковая сварка.

Технология сварки титана и его сплавов зависит от состава материала. Для соединения легированных титановых сплавов чаще всего применяют электрошлаковый метод. Так, для создания сплава ВТ5-1, где в составе есть 5 % алюминия и 3 % олова, больше всего подходит метод прессования и прокатки, в результате чего получаются тонкие листы. Толстостенные изделия создаются путем ковки.

Сваривать толстостенные детали гораздо сложнее. Для этого нужна среда защитного газа аргона и флюс марки АН-Т2. С помощью трехфазного трансформатора в зону обработки подается переменный ток.

Характеристики оборудования имеют определяющее значение. Обязательно должно выдерживаться напряжение 14–16 вольт с силой тока 1600–1800 А. Согласно технологии, зазор между деталями должен составлять 26 мм. Защитный газ аргон подается со скоростью 8 л/мин., а флюс засыпается в объеме 130 г. Качество соединения деталей при данной технологии обуславливается диаметром электрода. 12-миллиметровый электрод позволяет добиться идеальных результатов, а электрод 8 мм может стать причиной снижения прочности на 20 %. Желательно отказаться от использования электродов из легированных сплавов, если вы хотите обеспечить достаточную пластичность металла сварного шва.

3.

Контактная сварка.

Контактный способ также подходит для соединения деталей из этого металла. Технология сварки титана, предусмотренная ГОСТом, предполагает оптимальную скорость сваривания материала в размере 2-2,5 мм/сек. Нежелательно превышать данный показатель, дабы не понизить прочностные характеристики металла в зазоре. При технологии контактного соединения этот показатель имеет определяющее значение, ведь скорость процесса довольно высокая. В данном случае кромки деталей не зачищают и не фрезеруют.

Разработаны разные способы контактного соединения заготовок: линейный, точечный и конденсаторный. Для изделий из титана подходит любой из них. Технология каждого способа опирается на определенную толщину заготовок, диаметр электродов и их давление, размеры сварочной пластины, длительность сжатия и скорость прохождения тока через металл. Сочетания данных параметров помогают установить оптимальный режим для достижения наилучшего результата. Это совсем несложный процесс, если все параметры учтены в соответствии с выбранной технологией.

Контактная сварка

В этом случае многое зависит от скорости работы. Практика показывает, что для крупных заготовок, к примеру, предпочтительным будет режим 2 мм/сек. Увеличение данного показателя приведет к снижению прочности заготовки и положительная функция защитного газа будет минимизирована. Неплохой по качеству результат можно получить, если заранее выполнить более глубокую механическую обработку поверхности заготовки. Благодаря зачистке крупнозернистой наждачной бумагой вкупе с легкой фрезеровкой будет обеспечена стабильная и ровная сварка титана. Отзывы также указывают на достижения хороших результатов при контактной сварке в условиях сбалансированной осадки. Ее следует подбирать из следующего расчета: в среднем на 20% выше, чем при обработке углеродистой стали.

Трудности при сварке титана и способы решения

Основные трудности при сварке титана обусловлены его высокой химической активностью по отношению к газам (кислороду, азоту, водороду) при нагреве и расплавлении.

При комнатной температуре титан взаимодействует с кислородом, стабилизирующим α-фазу, по реакции Ti+O2 = TiO2 с образованием поверхностного слоя с большой твердостью – альфинированного слоя, – который предохраняет титан от дальнейшего окисления. При нагреве до температуры 350°С и выше титан активно поглощает кислород, образуя различные окислы (от Ti6O до TiO2) с высокими твердостью, прочностью и низкой пластичностью. По мере окисления оксидная пленка меняет окраску от желто-золотистой до темно-фиолетовой, переходящей в белую. Эти цвета в околошовной зоне характеризуют качество защиты металла при сварке.

При температуре выше 500°С титан активно взаимодействует с азотом с образованием нитридов, повышающих твердость и прочность металла, но снижающих его пластичность. Перед сваркой следует полностью удалять поверхностный слой титана, насыщенный повышенным количеством кислорода (альфинированный слой) и азота, поскольку при попадании частиц данного слоя в сварной шов металл становится хрупким, появляются холодные трещины. Допустимое содержание азота в титане составляет до 0,05%, кислорода – до 0,15%.

Водород даже в небольшом количестве значительно ухудшает свойства титана. Он активно поглощается титаном при температуре 200–400°С. С повышением температуры водород начинает выделяться из титана и сгорает. При более низких температурах содержание водорода также снижается, однако гидриды титана Tih3 способствуют образованию пор и замедленному разрушению титана – возникновению холодных трещин спустя длительное время после сварки. Допустимое содержание водорода в титане составляет до 0,01%.

Тщательная защита от насыщения металла газами требуется не только для расплавленного металла, но также для участков твердого металла с температурой 400°С и выше. Как правило, это обеспечивается за счет использования флюсов, металлических и флюсовых подкладок, специальных защитных газовых подушек. О надежной защите свидетельствует блестящая поверхность металла после сварки, о плохой защите – желто-голубая окраска, серые налеты.

Сварка титана и его сплавов выполняется присадочным металлом, близким по составу к основному металлу, например, проволокой ВТ1-00. Обычно перед сваркой проволока подвергается вакуумному (диффузионному) отжигу для удаления водорода. Кромки подготавливают механическим путем, плазменной или газокислородной резкой с последующим удалением насыщенного газами металла кромок механической обработкой. Поверхности кромок и прилегающего основного металла, а также сварочной проволоки тщательно очищают травлением или механическим путем.

Титан обладает низкой теплопроводностью, в связи с чем стыковые швы, получаемые при сварке плавящимся электродом в среде аргона, имеют характерную конусовидную форму с глубоким проплавлением. Поэтому для некоторых конструкций требуется наложение дополнительных швов по краям основного шва (галтельных швов) или сварка в среде гелия для получения более широкого шва.

Основные способы сварки титана и его сплавов:

• дуговая сварка в среде инертных газов неплавящимся и плавящимся электродом;
• дуговая сварка под флюсом;
• электрошлаковая сварка;
• электронно-лучевая сварка;
• контактная сварка.

Особенности холодной сварки

Отсутствие термического воздействия, при котором наблюдаются, по сути, разрушительные процессы в структуре титана, делают этот способ почти идеальным, но и тут есть свои нюансы. Холодная сварка производится под высоким давлением, которое деформирует кристаллы структуры, в результате смещая их и образуя общий сплав. Непосредственно сварка производится внахлест с помощью специальных зажимных механизмов. Силовое механическое воздействия также отличает этот способ, что требует более высоких финансовых затрат. Есть и другой недостаток, которым характеризуется холодная сварка. Титан, в конструкции которого есть образованные такой спайкой швы, менее надежен и может задействоваться только в конструкциях, не предполагающих высокие физические нагрузки.

Титановый сплав более прочный, чем чистый титан.

Титановый сплав – это особое соединение на базе титана и соединения титана и бора, представляющее собой не обычный “сплав”, а особый композитный материал, похожий по своему устройству на соты пчел или мозаику. Такой сплав имеет малый удельный вес, высокую коррозионную стойкость, гипоаллергенность. В отличии от чистого титана титановый сплав обладает высокой прочностью и твердостью.

Описание:

Титановый сплав, точнее – композит «титан-титан бор», как и чистый титан, имеет малый удельный вес, высокую коррозионную стойкость, гипоаллергенность. В отличии от чистого титана титановый сплав обладает высокой прочностью и твердостью.

Главный недостаток титана – сравнительно низкая твердость, которая не позволяет использовать титан в качестве базы для режущих инструментов или других приборов и изделий, где необходимы материалы, хорошо сопротивляющиеся деформациям.

Титановый сплав – это особое соединение на базе титана и соединения титана и бора, представляющее собой не обычный “сплав”, а особый композитный материал, похожий по своему устройству на соты пчел или мозаику.

Компоненты этого материала выполняют разные функции. В частности, стенки “сот” данного композитного материала состоят из борида титана, более прочного и твердого материала, а пустоты между ними заполнены обычным титаном, более мягким и гибким, чем соединение бора и титана.

Такой очень прочный и при этом пластичный материал на базе сот можно получить, спекая смесь из порошков титана и диборида титана при температурах примерно в 1000 оС. В таких условиях матрицы из борида титана можно обрабатывать и деформировать без образования трещин в их структуре.

Преимущества:

– высокая коррозионная стойкость,

– малый удельный вес,

– гипоаллергенность,

– немагнитный материал,

– высокая прочность и твердость.

Применение:

– изготовление сверхпрочных и легких медицинских и аэрокосмических приборов, инструментов и изделий,

– изготовление режущих инструментов.

карта сайта

жаропрочные титановые сплавыизготовим титанового сплаванож из титанового сплавапрочность сварка состав особенности титановых сплавовтитан титановые сплавы вт госттитановые сплавы используются титановыхтитановые сплавы купить марки производство механические свойства технологиититановые сплавы характеристикититановый сплав вт6цена титановые сплавыяпонский нож из титанового сплава

Коэффициент востребованности 195

Возможные дефекты при сварке

Одним из самых серьезных дефектов является образование пор. Это газовые примеси в структуре металла, в формировании которых участвовал водород. Исключить этот изъян можно двумя условиями – выполнением качественной всесторонней зачистки перед сваркой и обеспечением эффективной защиты нагретого металла в процессе обработки. Еще одной проблемой может стать появление окислов, которые переходят от места создания шва к цельной структуре. Кстати, от этого недостатка полностью страхует холодная сварка титана. Отзывы самих пользователей свидетельствуют, что предотвратить этот дефект при термической обработке помогает именно долговременное поддержание газовой защиты аргона уже после завершения процесса. Индикатором для снятия защиты станет нормализация температуры шва.

Сварка титана по выгодной цене на заказ полуавтоматом

 

  Титан – металл, который имеет малую плотность, высокую прочность, стойкость к коррозии в различной среде. Благодаря своим свойствам сварка титана получила огромную популярность.

 

  Сварка титана и особенности процесса

 Титан и его сплавы имеют своеобразное строение кристаллической решетки. В связи с этим титан может иметь две стабильные фазы. Если структура мелкозернистая,  то к скорости охлаждения она не чувствительна. Это, так называемая первая фаза. Вторая фаза отличается образованием  крупнозернистой структуры при температуре свыше 800 градусов и достаточно сильной чувствительностью к скорости охлаждения.

Обеспечить нормальные условия для сварки титана возможно только при температуре более 400 градусов.  Сам металл и его сплавы  обладают высокой химической активностью, а также высокой текучестью, что дает определенные осложнения при сваривании. Зато при любых видах сварки шов формируется идеально, благодаря тем же особенностям. Надежная защита разогретого металла от контакта с воздухом это обязательное условие. Эти особенности обязательно нужно учитывать при сварке титановых конструкций.

 

  Способы сварки титана

 Сложно обрабатываемый материал, титан имеет несколько видов сварки.

• аргоном;
• электронным лучом;
• дуговым флюсом.

Сварка аргоном — высококачественный вид сварки. Такая сварка может сваривать металлические изделия, не подвластные простым видам сварки. Это сложный технологический, физический и химический процесс. При нагревании более 400 градусов у этого металла происходит реакция разрушения под действием кислорода, азота и, конечно, водяного пара. Особая защитная среда при сварке просто необходима.

Аргоновая сварка на заказ удовлетворит все требования и даст безупречный результат. Сварка аргоном настолько чистая, что не требуется зачистки швов после исполнения работы.

Этот способ исключает применение электродов и флюсов и обеспечивает высокое качество швов. При помощи этого способа сварки удается соединять мелкие детали и крупногабаритные металлоконструкции. Кроме того эти соединения будут надежными и качественными.

Электронно-лучевая сварка нагревает и плавит свариваемые поверхности. Процесс осуществляется в вакуумной камере, при помощи концентрированных  электронов, обладающих огромной энергией. При этом  методе сварки металл не соприкасается с воздухом, поэтому не образуется оксидная пленка. Сварки электронным лучом дает возможность получать соединения встык и внахлест.

Дуговая сварка под флюсом – это механизированная сварка, которая обеспечивает высокую производительность. Между свариваемым металлом и концом проволоки горит электрическая дуга. Она находится, а парогазовом пузыре,  под слоем флюса. Флюс после расплавления затвердевает, после чего на поверхности шва образуется шлаковая кора. Впоследствии кора от поверхности шва отделяется.

Сварку проводят на переменном токе. Он может иметь прямую полярность и обратную.  При автоматической сварке специальный механизм перемещает дугу и проволоку в направлении сварки. Если же это механическая сварка, то перемещение происходит вручную.

Сварку полуавтоматом под флюсом выполняют с помощью шлангового полуавтомата. У такого полуавтомата скорость подачи проволоки регулируется. Шланговый провод служит направляющим каналом для движущейся проволоки. Внутри размещен провод, подводящий к электрододержателю ток для сварки.

Приемлемая цена на производимые работы, качество, возможность справляться с большими масштабами – все это предлагает наша компания. Надежно, с гарантией.

Сварка титана аргоном в Волгограде

Титан и сплавы титана с легирующими элементами (марганец, хром, алюминий, ванадий и др.) являются высокопрочными и при этом пластичными, устойчивыми к коррозии материалами, широко используемыми в машиностроении, приборостроении, при изготовлении ракетной и авиационной техники, автомобилей.

Не удивительно, что сварка титана и титановых сплавов является весьма востребованным видом работ.

Сварка титана и титановых сплавов имеет свою специфику, обусловленную высокой химической активностью титана при нагреве свыше 400 градусов: кислород и азот, содержащиеся в воздухе, вступают с ним во взаимодействие, значительно ухудшая пластичность материала, в металле образуются трещины, он становится хрупким. Именно поэтому сварка титана и титановых сплавов осуществляется в специальной среде, состоящей из инертных газов: аргона и гелия. По этой же причине металл очень тщательно подготавливают к сварке, удаляя поверхностный слой, насыщенный кислородом (альфинированный): дело в том, что титан взаимодействует с кислородом даже при комнатной температуре, образуя окислы, и крайне нежелательно, чтобы частицы подобного материала попали в сварной шов. Кромки очищают газокислородной или плазменной резкой с последующей механической обработкой, прилегающий основной металл также очищают механическим путем или с помощью травления.

В процессе сварки титана и титановых сплавов защита металла и присадочного материала может осуществляться несколькими способами. При сварке на открытом воздухе инертные газы подаются либо из сопел с удлиняющими насадками (для увеличения зоны защиты), либо с помощью специальных камер-насадок, защищающих свариваемый узел. Обратная сторона шва и в том и в другом случае защищается с помощью подачи газа через специальные прокладки. При работе со сложной конструкцией на открытом воздухе трудно обеспечить хорошую местную защиту. Для подобных работ используется специальная герметичная камера с контролируемой атмосферой, в которой размещают конструкцию целиком.

Качество защиты сварного шва можно оценить по цвету металла в околошовной области: в процессе нагрева титан начинает все более интенсивно поглощать кислород, цвет оксидной пленки меняется от золотисто-желтого до темно-фиолетового, переходящего в белый. При сварке титана и титановых сплавов необходимо защищать от воздействия воздуха не только сварной шов, но и все участки металла, разогревающиеся до температуры 400 градусов и выше.

Для этих целей используется флюс, флюсовые прокладки, защитные газовые подушки и т.д. На поверхности металла после сварки не должно быть серого налета, желтых и голубых пятен, поскольку они свидетельствуют о том, что защита не была выполнена должным образом.

Сварка титана | АРГОН ТАМБОВ

Сварка титана

Сварка титана — интересная тема, об этом и поговорим. Титан применяется о многих отраслях производства. В машиностроении, судостроении, авиации для изготовления сложных узлов. Титан хорош не только своей весовой категорией, но и тем что не поддаётся коррозии. Просто использовать кусок титана не получится, предварительно его надо обработать. Это означает что он подвергнется сварке. Титан является труднообрабатываемым и разрушается при температуре 400 градусов под воздействием кислорода, азота и водяных паров.

Процесс сварки является сложным процессом, так как требуется соблюдение некоторых технологических правил. Для обработки этого металла подходит не любой вид сварки. Самым распространённым видом сварки титана в настоящее время стала аргонная сварка.

Технологические особенности сварки

Так как титан не является редкостью, и применяется во многих отраслях, то необходимо понимать, что этот металл — активный химический элемент. Это означает то что применение обычной сварки недопустимо. Попадание в процессе сварки загрязнения значительно ухудшают эксплуатационные свойства. Исходя из этого следует что при сварке необходимы особые условия — полная защита от окружающей среды. Сварочные работы необходимо производить на больших скоростях. Титан при длительном нагревании, становится хрупким.

Сварка аргоном титана

Аргонная сварка титана наиболее популярная среди специалистов во всём мире. При применении аргона не используются флюсы и электроды, что позволяет выполнять тонкие и сложные сварочные швы. Кроме того, этот вид сварки относится к высококачественным видам. При соблюдении всех технологий, сварочный шов получается качественным. Особенности аргонной сварки заключаются в том что есть возможность обработки крупных деталей но и так же мелких. Сварочные швы при этом получаются одинаково качественными. Кроме того аргонная сварка титана хороша тем, что может производиться на малом токе. Такой метод позволяет сваривать материал толщиной от 0,5 мм, так же аргон позволяет восстанавливать детали, которые уже утратили свои первоначальные объёмы.

Рекомендации по сварке титановых труб и труб

Сварка алюминия — это, безусловно, самый документированный процесс среди цветных металлов, но, пожалуй, наиболее впечатляющим является титан. Легче, чем черные стали, но значительно прочнее алюминия, титан обеспечивает самое высокое соотношение прочности и веса среди металлов, обычно используемых сегодня в производстве. Это заметно дороже, но затраты оправданы с учетом коррозионной стойкости, более длительного срока службы и более низких затрат на обслуживание / ремонт.Инженеры, придерживающиеся долгосрочных взглядов, знают, что продление срока службы компонента с лихвой окупает дополнительные расходы, если принять во внимание труд и материалы, которые потребовались бы для его ремонта / замены. Таким образом, титан широко используется в морской, авиационной, военной, химической, энергетической, ядерной, опреснительной и медицинской отраслях.

Кислород, азот, водород и посторонние примеси, однако, являются криптонитом по отношению к титану. Загрязнения и дефекты, возникающие в процессе сварки, снижают прочность и коррозионную стойкость титана и требуют полного срезания или утилизации этого дорогостоящего материала.Таким образом, подготовка, чистота и защита во время процесса сварки имеют решающее значение. В этой статье мы рассмотрим ключевые факторы, связанные со сваркой титана, и то, как можно обеспечить оптимальную прочность и коррозионную стойкость титановой трубы и трубы ¹ .

Обработка и подготовка титана: чистота превыше всего

Если вы уйдете от этой статьи с одним сообщением, это то, что чистота — ключ к успеху. Настолько, что важно не трогать материал голыми руками.Масла для тела вместе с другими маслами, жиром и грязью загрязняют материал. Во время подготовки надевайте нитриловые перчатки (или другие перчатки без ворса). По возможности следует предоставить специальную рабочую станцию, которая сводит к минимуму риск перекрестного загрязнения другими металлами. Сюда входит пыль от алюминия, нержавеющей стали и других распространенных сплавов.

Не используйте методы резки, которые оставляют смазанную поверхность — по возможности используйте высокоскоростные дисковые пилы вместо ленточной пилы. Размазанная поверхность может стать причиной отсутствия плавления, поэтому перед сваркой ее следует обработать напильником, чтобы удалить весь смазанный металл.

Инструменты, которые вы используете для резки и шлифовки титана, должны быть предназначены для титана. Держитесь подальше от мягких шлифовальных инструментов, в которые могут быть встроены материалы — обычно используйте твердосплавный инструмент для удаления заусенцев или напильник. Не используйте шлифовальные круги или щетки из нержавеющей стали, которые вы также используете для обработки других сплавов. Это может привести к перекрестному заражению.

Рекомендуемая процедура очистки:

1. Надев нитриловые перчатки, нанесите промышленное чистящее средство, такое как ацетон или метилэтилкетон (МЭК), на безворсовую ткань и протрите внутренние края и внешнюю поверхность трубы, чтобы удалить любые загрязнения.Пусть это рассеется.

2. Как и алюминий, титан содержит оксиды, которые необходимо удалить перед сваркой. Отшлифуйте или подпилите внутреннюю и внешнюю поверхность трубы на 1 дюйм от стыка, а также кромку, которая будет стыковаться с другой частью. Измельчайте медленно, чтобы свести к минимуму тепловложение.

3. Не используйте в этой работе стальную мочалку или абразивные материалы, так как эти материалы могут загрязнить основной металл.

4. Протрите основной металл еще раз ацетоном или тканью из метилэтилкетона и дайте влаге рассеяться, прежде чем зажигать дугу. НЕ используйте чистящие средства на основе хлора.

5. Протрите присадочный металл ацетоном или метилэтилкетоном, чтобы не допустить попадания загрязнений через стержень наполнителя. Если между очисткой присадочного стержня и началом процесса сварки проходит время, поместите присадочный стержень в герметичный контейнер. Если присадочный стержень остался открытым, очистите его еще раз перед сваркой.

6. Обрежьте конец присадочного стержня непосредственно перед началом сварки, чтобы обнажить чистый титан для начала сварки.

Важное замечание по технике безопасности: пыль, образующаяся при шлифовании и приготовлении титана, может быть летучей. Титановый порошок регулярно используется в пиротехнике — поэтому важно правильно собирать и утилизировать пыль, образовавшуюся во время подготовки, чтобы свести к минимуму вероятность загрязнения и опасности возгорания на рабочем месте.

Подгонка суставов помогает минимизировать тепловыделение и воздействие

Как правило, мы рекомендуем, чтобы титановая труба или труба тоньше 5 миллиметров сваривалась автогенно (квадратное стыковое соединение — без добавления присадочного металла).Обычно мы не рекомендуем добавлять присадочный металл до тех пор, пока его толщина не превысит 5 миллиметров, хотя AWS D10.6 рекомендует использовать V-образную канавку для толщины более 2,4 миллиметра и U-образную канавку для толщины, превышающей 9,5 миллиметра. В конечном счете, руководствуйтесь здравым смыслом и следуйте сертифицированным процедурам сварки. Преимущество автогенной сварки заключается в том, что вы минимизируете тепловыделение детали (меньше времени, затрачиваемого выше порогового значения от 500 до 800 градусов по Фаренгейту, где, как известно, вступают в реакцию кислород и титан), и сводите к минимуму риск попадания загрязняющих веществ в сварочную ванну через наполнитель. металл.Плотная посадка во всех конфигурациях соединений важна для снижения тепловложения и минимизации воздействия кислорода на поверхность.

Защитный газ и обратная продувка — залог успеха

Титан больше всего реагирует с кислородом, когда он превышает определенный температурный порог. Согласно общепринятому мнению, этот порог составляет от 500 до 800 градусов по Фаренгейту. Эта реакция приводит к охрупчиванию и потере коррозионной стойкости. Таким образом, очень важно защищать сварочную ванну защитным газом до тех пор, пока она не упадет ниже этих температур (и почему важно минимизировать тепловложение).Это включает в себя обязательную обратную продувку трубы или трубы с использованием любых имеющихся в продаже дамб и продувок.

Большая часть сварки титановых труб выполняется на открытом воздухе. Камера с продувкой газа обеспечивает исключительную защиту, но она дорогая (с точки зрения затрат и защитного газа, необходимого для ее продувки), потенциально громоздка для сварки и не всегда вмещает большие заготовки. Это также требует больших затрат времени.

100-процентный аргон рекомендуется как защитный газ, так и защитный газ при сварке титановых труб и труб.Обратите особое внимание на процедуры сварки, поскольку они могут определять уровни чистоты и точку росы этого аргона. Например, может потребоваться защитный газ с содержанием кислорода не более 20 частей на миллион (ppm) и / или точкой росы от -50 до -76 градусов по Фаренгейту. Для некоторых приложений может потребоваться чистота 99,999%.

Процедуры сварки могут требовать периодического использования смеси аргон / гелий 75/25 или 70/30 в качестве защитного газа, но это не является обычным явлением. Гелий, однако, может использоваться в качестве защитного газа, поскольку он обеспечивает такую ​​же общую защиту, как и аргон.Аргон рекомендуется в качестве основного ингредиента защитного газа, поскольку он обеспечивает большую стабильность дуги, большую плотность, дешевле и более доступен.

Два компонента, которые обычно нельзя использовать в других сварочных процессах TIG, которые имеют решающее значение для процесса защиты, — это газовая линза и задний экран. Газовая линза заменяет корпус стандартной цанги и улучшает поток и покрытие защитного газа вокруг вольфрама, дуги и сварочной ванны. Вытяжные экраны могут быть приобретены или изготовлены в соответствии с конкретными конфигурациями стыков и обеспечивают непрерывный вторичный источник защитного газа для обеспечения защиты сварочной ванны и зоны термического влияния до тех пор, пока каждая из них не опустится ниже диапазона от 500 до 800 градусов.Используйте чистый непористый пластиковый шланг для транспортировки всех защитных газов, так как резина поглощает кислород, который может загрязнить сварной шов. Некоторые сварщики также используют чашки увеличенного размера, чтобы обеспечить дополнительное покрытие вокруг сварного шва, но это необходимо только с практической точки зрения.

Выбор оборудования

Сварка титановых труб и трубок относительно проста, так как рекомендуется выполнять сварку в режиме постоянного тока с отрицательным электродом (DCEN). Таким образом, будет достаточно источника сварочного тока на основе трансформатора или инвертора с возможностью работы на постоянном токе.Сварочные функции на переменном токе не требуются (если вы регулярно не используете источник питания для сварки других сплавов). Несколько ключевых моментов:

• Возможность зажигания высокочастотной дуги имеет решающее значение, поскольку вольфрам никогда не должен касаться основного материала.

• Импульсный режим чрезвычайно полезен для снижения тепловложения, повышения стабильности дуги и увеличения проплавления. Таким образом, инверторы с более высокими частотами импульсов могут обеспечить здесь преимущество.

• Выберите сварщика с малым током — источник питания с диапазоном от трех до 200 ампер обеспечивает отличный диапазон для большинства сварочных операций с титановыми трубами / трубами.

В этом случае подойдет горелка с воздушным или водяным охлаждением, в зависимости от таких факторов, как доступность соединения и сила тока при сварке. Горелки с водяным охлаждением меньше по размеру и предлагают больший комфорт и совместный доступ, но стоят дороже, а также требуют покупки или добавления охлаждающего устройства.Горелки с воздушным охлаждением немного больше, но стоят меньше и, вероятно, подходят для большинства сварочных работ с титаном.

Расходные материалы и другие компоненты

Согласно AWS D10.6, предпочтительны электроды из торированного и лантанового вольфрама, хотя мы также видели, что заказчики использовали двухпроцентный церированный вольфрам. Вольфрам следует отшлифовать до точки и иметь следующие размеры: 1/16 дюйма или меньше для <90 ампер; 3/32 дюйма на 90-200 ампер; и вольфрам толщиной 1/8 дюйма для сварки при токе более 200 ампер.

Присадочный металл обычно подбирается непосредственно к основному металлу, хотя в некоторых случаях используются вариации для достижения желаемых механических свойств, такие как использование присадочного металла с более низкой прочностью для повышения пластичности. Выбор присадочного металла всегда должен определяться процессом сварки.

Сварка

Хотя ваш успех во многом будет зависеть от вашей подготовки, есть несколько важных моментов, о которых следует помнить при сварке титановой трубы и трубы:

• Не забудьте очистить присадочный металл и обрезать конец, чтобы обнажить чистый титан перед сваркой.

• Проверить аппарат защитного газа на наличие утечек или дефектов, которые могут привести к попаданию кислорода или влаги в сварочную ванну.

• Подождите 2–5 секунд для предварительной продувки, чтобы обеспечить надлежащую защиту соединения.

• Используйте высокочастотный запуск дуги.

• Прихваточные швы должны выполняться в тех же условиях, что и окончательная сварка — без исключений.

• Всегда держите присадочный металл в зоне действия защитного газа.Если вы прекратили сварку или присадочный металл загрязнился, закрепите его и начните заново.

• Дайте защитному газу течь по сварному шву в течение 20–25 секунд после завершения, чтобы защитить шов, когда он остынет ниже порога загрязнения.

• Термическая обработка перед и после сварки обычно не требуется в этих случаях, но следуйте инструкциям, подробно изложенным в процедурах сварки.

По завершении титан по цвету подскажет, является ли сварной шов приемлемым или нет.Обычно приемлемы цвета от серебристого до соломенного и коричневого. Поскольку вы переходите к синему, зеленому, серому и, в конечном итоге, к белому, эти сварные швы неприемлемы. Сделайте шаг назад и изучите каждый шаг вашего процесса, чтобы определить, где загрязнения попадают в сварной шов. Устранение этой переменной должно помочь вам получить нужные цвета.

Если присутствует загрязнение, сварной шов придется полностью срезать и начинать заново — быстрого устранения загрязненного титанового шва нет.

С помощью этих советов и ресурсов вы должны быть на пути к успешной сварке титановой трубы и трубы. Всегда консультируйтесь со своими процедурами сварки, чтобы помочь вам, а в случае сомнений — очистить.

Консультированные ресурсы:

Американское общество сварки. AWS D10.6 / D10.6M: 2000 Рекомендуемые методы для газо-вольфрамовой дуговой сварки титановых труб и трубок Майами: Американское сварочное общество, 2000

http://www.weldcraft.com/2008/10/tig-welding-titanium-tubing/; Джек Фулсер, 2008

¹ В этой статье обсуждаются общие передовые методы — всегда соблюдайте сертифицированные процедуры сварки.

Советы по сварке титана — блог Joe Electrode

Титан такой же прочный, как сталь, почти вдвое меньше его веса и обладает высокой устойчивостью к коррозии, что делает его очень желанным и экономичным выбором для промышленности, особенно оборонной и аэрокосмической.

Плюсы сварки титаном:

• Отношение прочности к весу на 30% или выше по сравнению с алюминием или сталью.
• На 40% легче стали, высокая прочность на разрыв.
• Высокая коррозионная стойкость — титановые трубы предпочтительнее для использования в морских условиях из-за их превосходной устойчивости к соленой воде.
• Низкая теплопроводность и расширение.
• Намного более высокая жесткость, чем у алюминия или магния.
• Рабочие температуры до 900ºF.
• Самоуплотняющаяся защита от многих коррозионных веществ (образует на поверхности диоксид титана).

Минусы сварки титаном

• Менее жесткая и мягкая, чем сталь.
• Низкие износостойкость.
• Предел прочности на разрыв уменьшается с повышением температуры (низкий предел ползучести).
• Воспламеняется в виде порошка в обычном воздухе.

Почему сварка титаном может быть проблемой

Многие недостатки титана напрямую влияют на сварку, в результате чего с ним сложно работать. При высоких температурах титан сильно реагирует на химические вещества в окружающей среде. В обычном воздухе при сварке титан загрязняется карбидами, нитридами и оксидами, которые делают сварной шов и HAZ (зону термического влияния) хрупкими, что приводит к снижению сопротивления усталости и ударной вязкости.

Кроме того, хлор из вашего пота или из чистящих средств может вызвать коррозию сварного шва. Таким образом, сварной шов и его обратная сторона должны быть защищены от загрязнения, чтобы обеспечить качественный сварной шов. Даже трение шлифовальных кругов (особенно кругов из оксида алюминия) может привести к выделению тепла и появлению загрязняющих веществ, разрушающих сварной шов.

Даже с учетом этих соображений при тщательной подготовке любой профессиональный сварщик может получить качественные титановые сварные швы.

Сварка титановых насадок

Поскольку загрязнение является основной проблемой, производство титана требует особого внимания к чистоте самого металла и окружающей среды в цехе. Часто сварщики, работающие с титаном и другими металлами, выделяют участок исключительно для производства титана. Для получения приемлемых результатов в этой области не должно быть сквозняков, влаги, пыли, жира и других загрязняющих веществ и факторов загрязнения. Это означает, что механическая обработка, окраска, шлифование, резка резаком и т.п. не должны выполняться в одной и той же области. В идеале вы должны минимизировать влажность, чтобы поддерживать низкую точку росы.

Подготовка сварочных материалов

Пожалуй, наиболее важным фактором для получения качественных сварных швов из титана является надлежащая подготовка и уход за сварочными материалами.Удаление поверхностных загрязнений чрезвычайно важно. Полезные советы включают:

Погрузочно-разгрузочные работы и хранение

• Храните детали в чистом, сухом месте, следя за тем, чтобы они были упакованы и изолированы от окружающей среды, когда они не используются. В том числе и сварочная проволока.

• Даже чистые руки могут стать источником загрязнения, поэтому при работе с материалами используйте чистые перчатки без ворса. Избегайте резиновых перчаток, потому что они могут содержать хлор. Вместо этого используйте пластиковые или хлопковые перчатки.

Подготовка материалов и поверхности

• Поверхности стыков должны быть гладкими, чистыми и полностью свободными от загрязнений.Сварные соединения и проволока должны быть очищены от прокатной окалины, грязи, пыли, жира, масла, влаги и других загрязнений. Любые загрязнения, попавшие в титан, ухудшат его характеристики и коррозионную стойкость.

• При подготовке поверхности используйте только щетку из нержавеющей стали, которая используется исключительно для титана, чтобы свести к минимуму перекрестное загрязнение от других металлов. После использования кисти ополосните ее спиртом и храните в закрытой таре.

• Используйте твердосплавный напильник для удаления следов пригорания, оставшихся после шлифовки или механической опиливания. Не используйте стальной напильник, наждачную бумагу или стальную мочалку, так как они могут оставлять частицы в основном металле.

• Никогда не используйте чистящие растворители на основе хлора.

• Если вы используете метилэтилкетон (MEK), ацетон или другой легковоспламеняющийся растворитель, убедитесь, что он полностью испарился, прежде чем зажигать дугу.

• Тщательно очистите материалы перед сваркой. Очистка паром или погружение в разбавленный раствор гидроксида натрия может удалить большинство ранее упомянутых загрязнений.Даже в этом случае вам все равно нужно будет выполнить окончательную дезактивацию, чтобы удалить любые остаточные загрязнения.

• Непосредственно перед сваркой удалите любой, возможно, невидимый водяной конденсат с помощью воздуходувки с горячим воздухом. Не используйте воздуходувку с легковоспламеняющимися растворителями.

• Чтобы ускорить процесс очистки, мы рекомендуем салфетки EZ Wipes — тканевые салфетки без ворса, которые хранятся в удобной магазинной упаковке. Одна сторона салфетки слегка абразивна для удаления застрявших загрязнений, а другая сторона гладкая для окончательного удаления.Салфетки не содержат ацетона, безопасны, просты в использовании и выбрасываются в обычный мусор без специального обращения.

• Очистка титана от отложений легких оксидов кислотным травлением. Обычный травильный раствор — это 48% фтористоводородная кислота и 70% азотная кислота. Свариваемые металлы следует протравить от 1 до 20 минут при температуре ванны от 80 до 160 ° F. После маринования промойте детали в горячей воде. При более сильном окалине перед травлением может потребоваться механическое удаление или более радикальное высокотемпературное травление.

• Если вы не можете сварить сразу после очистки, накройте сварные швы бумагой или пластиком, чтобы избежать повторного загрязнения.

Шлифовальный

• Для шлифования используйте твердосплавные шлифовальные круги. Избегайте использования алюминиевых колес, которые могут привести к загрязнению.

• При шлифовании действуйте медленно и осторожно, чтобы сохранить низкую температуру титана. Может произойти масштабирование при температуре выше 500oF. Помните, что у титана низкая теплопроводность, поэтому тепло не рассеивается так быстро, как у других металлов.

Сварка

После начала сварки воздух сам по себе становится загрязняющим веществом для расплавленного титана.Загрязнение кислородом — очень частая причина некондиционных сварных швов. Не только сам сварной шов, но и ЗТВ и корневая сторона сварного шва должны быть защищены от воздуха, когда их температура поднимается выше 800 ° F. Обычно предпочтительным защитным газом является чистый аргон. Иногда можно увидеть смесь аргона с гелием. Для некоторых высокопроизводительных приложений используется криогенный (жидкий) аргон. Вот несколько советов по сварке:

Качество газа

Всегда покупайте газ у проверенного поставщика. Аргон должен быть 99.Чистота 999%, чтобы сварной шов не обесцветился из-за загрязнения. Это 10 частей на миллион или меньше загрязнения. Идеальный титановый шов выглядит как замерзшая ртуть и почти не окрашен. Любая синяя окраска или пятнышко часто означает, что аргон недостаточно чистый.

Утечки и загрязнения, связанные со сваркой

• Убедитесь, что все провода, фитинги и шланги подачи были проверены на герметичность, чтобы убедиться в отсутствии загрязнения кислородом. Обязательно проверьте изоляторы резака и уплотнительные кольца на предмет надлежащей посадки и герметичности.

• Используйте высококачественную горелку TIG / GTAW, чтобы свести к минимуму вероятность утечек.

• Зажимы и приспособления вблизи титана при температуре выше 750 ° F могут загрязнить сварной шов.

Газовый щит

• Вероятно, самая большая разница при сварке титана — это абсолютное требование сохранения защиты на тыльной стороне сварного шва на более тонких материалах, где тыльная сторона подвергается воздействию тепла. При работе со сложными деталями меньшего размера часто желательно использовать перчаточный ящик, заполненный аргоном. Для более крупных деталей используйте специальные камеры продувочного газа из полиэтилена (перчаточные мешки).Arc-Zone.com продает различные модели для многих применений, в том числе модели с грейферным корпусом, подходящие для труб различных размеров.

• Arc-Zone предлагает широкий ассортимент продукции для защиты от продувочного газа, включая продувочные перегородки, баллоны, пленки и заглушки.

• Используйте кислородный датчик или монитор, чтобы убедиться в эффективности защиты от продувочного газа. Arc-Zone.com предлагает множество моделей от недорогих портативных до точных, которые определяют содержание кислорода до одной ppm.

• Используйте качественный задний экран, прикрепленный к задней стороне горелки TIG, чтобы обеспечить дополнительную защиту и защитить сварочную лужу.Как правило, для отводных экранов требуется вторичный источник газа, и они часто изготавливаются по индивидуальному заказу для конкретной горелки и области применения; однако готовые к использованию тщательно спроектированные устройства дают более стабильные результаты. Arc-Zone продает полную линейку качественных дорожных щитов и других устройств. Материалы горелки для сварки TIG — вот в чем разница.

• Отрегулируйте расход газа для оптимального покрытия и охлаждения резака без создания турбулентности.

• Используйте большое сопло 1 дюйм (25,4 мм) с газовой линзой или выпрямителем потока газа.

• Мы предлагаем недорогую и качественную альтернативу присадочным стаканам и другим устройствам для продувочной сварки, называемую Gas Saver Kit, который имеет сопло из пирекса диаметром 1 1/8 дюйма. Он обеспечивает максимальное газовое покрытие, идеально подходит для создания инертной атмосферы с улучшенным потоком газа для минимизации турбулентности.

• Для обеспечения равномерного покрытия запустите поток аргона за несколько секунд перед сваркой.

• Защитный поток аргона должен оставаться включенным до тех пор, пока титан не остынет ниже 500 ° F.

Изменение цвета

• Слишком большой поток аргона может привести к образованию пятен или завихрений. Аргон плотнее воздуха, поэтому он часто течет по поверхности так же, как вода. Там, где в аргоне возникают водовороты, воздух может перемешиваться, что приводит к образованию завихрений. Если экранирование правильное (аргон распределен равномерно), вы должны увидеть однородный цвет.

• Изменение цвета титана не всегда является проблемой. Это указывает на возможную проблему. Обесцвечивание происходит последовательно: соломенный, коричневый, пурпурный, синий, тускло-розовый и серый (с хлопьями оксида).Каждый шаг более серьезен и может указывать на проблему загрязнения. Сварочные нормы часто ограничивают обесцвечивание сварного шва соломенным цветом. Некоторые допускают небольшое изменение цвета в синеве в определенных областях применения. Со стороны сварного шва может быть приемлемо светло-соломенное и даже коричневое изменение цвета.

• Некоторое обесцвечивание может произойти за пределами ЗТВ. В зависимости от критичности сварного шва это может быть приемлемо.

Вольфрамовые электроды

• Для обеспечения качественного шва выбор вольфрамовых электродов особенно важен при сварке титана.Всегда покупайте вольфрам у проверенного поставщика, чтобы гарантировать качество, и шлифуйте вольфрам на специальной шлифовальной машине для вольфрама вдали от чистой сварочной среды.

• Торированный вольфрам часто рекомендуется для сварки титана TIG; однако он радиоактивен и вызывает проблемы со здоровьем. 2% церированного или 1,5% лантанового вольфрама являются хорошими нерадиоактивными альтернативами. Первый является более старой альтернативой и используется только для сварки постоянным током с меньшим током. Последний имеет свойства, очень похожие на торированный вольфрам, и на самом деле его немного легче запустить и поддерживать в стабильном состоянии.Кроме того, он даже служит немного дольше, потому что его кончик остается немного холоднее. Несмотря на эти качества, в некоторых спецификациях все еще требуется торированный вольфрам. Поэтому Arc-Zone.com предлагает его и полный ассортимент электродов, чтобы наилучшим образом обслуживать наших клиентов.

• Arc-Zone рекомендует нерадиоактивный гибридный вольфрамовый электрод марки ArcTime, в состав которого входят современные сплавы, обеспечивающие сбалансированную скорость миграции и испарения, а также превосходные свойства воспламенения и повторного воспламенения.

Здесь вы можете скачать полное руководство по

Welding Titanium

О Arc-Zone.com

Джим Уотсон

Джим — генеральный директор и основатель Arc-Zone.com. Он мастер-изготовитель с многолетним опытом работы в собственном магазине, а также побеждающий мотогонщик, производитель автомобилей и главный механик ведущей команды по автоспорту. Он также имеет большой опыт в производстве, технических продажах и разработке продуктов. Перед запуском Arc-Zone.com он занимал руководящие должности в некоторых из самых уважаемых компаний сварочной отрасли.

Зона дуги

Под руководством Джима Arc-Zone.com стал лидером отрасли в области инновационных продуктов, онлайн-продаж и обслуживания, став ведущим мировым поставщиком высококачественных, высокопроизводительных инструментов и принадлежностей для сварки и металлообработки.

Свяжитесь с нами

Свяжитесь с нами по телефону, электронной почте, факсу или даже по старомодной обычной почте:

Arc-Zone.com, Inc. 2091 Las Palmas Drive Suite F Carlsbad, CA 92011 800.944.2243 (бесплатный звонок в США) 1.760.931.1500 (по всему миру) info @ arc-zone.com

Изображение сварки титана

Лазерная сварка титана — EB Industries

Проблемы сварки титана

Титан — это легкий металл с превосходной коррозионной стойкостью и самым высоким отношением прочности к плотности среди всех металлических элементов. Это отличный материал для многих приложений, от сверхлегких аэрокосмических деталей до искусственных суставов и имплантированных медицинских устройств.

Титан имеет два свойства, которые сильно влияют на его свариваемость: 1) Титан имеет большое химическое сродство к соединению с кислородом; и 2) Титан не очень хорошо сочетается с другими химическими веществами.

На открытом воздухе только что обработанный или очищенный титан быстро образует микроскопический слой оксидов. Это образование оксидов создает естественную пассивность, которая препятствует реакции с другими химическими веществами, такими как соли или растворы окисляющих кислот. В результате титан обладает превосходной коррозионной стойкостью. Однако при нагревании для сварки эти оксиды образуются еще быстрее, и когда температура достигает точки плавления титана (1668 ° C, 3034 ° F), оксиды растворяются в растворе и загрязняют сварочную ванну, вызывая нечистый и очень слабый сварной шов.По этой причине необходимо проявлять особую осторожность, чтобы свести к минимуму воздействие кислорода на сварную деталь после очистки и во время сварки. Обычно для защиты детали используется защитный газ, такой как аргон или гелий, и необходимо соблюдать особые меры, чтобы газ полностью покрыл зону термического воздействия, включая заднюю сторону и / или внутреннюю часть детали. Одним из вариантов, обеспечивающих исключительное газовое покрытие, является сварка детали в перчаточном ящике для лазерной сварки, заполненном чистым газом. Детали также можно надежно сваривать в полном вакууме (как в случае электронно-лучевой сварки), однако лазерная сварка в вакууме широко не применяется.

Поскольку титан является очень инертным веществом, это отличный материал для использования в медицинских целях, в которых он будет находиться в длительном контакте с тканями человека, потому что химические вещества и соединения в организме просто не связываются с титаном. Однако эта характеристика также означает, что титан нелегко сплавляется с другими материалами, что делает практически невозможным сваривать титан с любым другим металлом. Следовательно, не рекомендуется использовать титан для сварки разнородных материалов. Если соединение титана с другим металлом имеет важное значение для применения, соединение взрывом или определенные типы пайки будут единственными жизнеспособными вариантами.

Лазерная сварка титана

Лазерная сварка — хороший вариант для сварки титана. Если очистка детали и газовое покрытие выполняются должным образом, процесс обеспечивает высококачественные сварные швы по разумной цене. Обычно глубина проплавления при лазерной сварке титана может достигать 0,325 дюйма. Для швов с более глубоким проплавлением или более сложных применений мы рекомендуем использовать электронно-лучевую сварку.

Рекомендуемые лазеры для сварки титана

Есть четыре основные категории лазеров, которые подходят для сварки титана:

1. CO2
2. Nd: YAG (неодим: иттрий-алюминий-гранат)
3. Волокно (обычно легированный иттербием)
4. Диск (Yb: иттербий YAG)

Все вышеперечисленные типы лазеров подходят для сварки титана, и выбор метода в основном зависит от эксплуатационных расходов, а не от каких-либо проблем с качеством сварки.Каждый процесс имеет разные характеристики, что может сделать некоторые типы лазеров предпочтительными для определенных приложений и конфигураций соединений.

Импульсная и непрерывная лазерная сварка

Есть два основных способа работы с лазером во время сварки титана: серия импульсов или непрерывный луч.

Импульсный лазерный луч включается и выключается во время процесса сварки с частотой где-то между 10-1000 Гц, так что энергия прикладывается к области соединения серией дискретных импульсов.Заготовка перемещается под балкой, в результате чего дискретные сварные швы накладываются друг на друга, образуя непрерывный сварной шов. Импульсный характер луча гарантирует, что количество энергии, поступающей в область, окружающую сварной шов, не будет чрезмерным, тем самым сводя к минимуму возможность тепловой деформации детали.

При непрерывной лазерной сварке луч направляется в устойчивом состоянии и либо перемещается по заготовке, либо остается неподвижным, пока заготовка перемещается. Сварной шов типа «замочная скважина» создается, когда титан на передней кромке плавится, а задняя кромка охлаждается.Чтобы избежать тепловой деформации детали, лазеры непрерывного действия должны подавать со скоростью от 25 до 100 дюймов в минуту, что слишком быстро для безопасной и точной ручной лазерной сварки.

Титан можно сваривать импульсным или непрерывным методом. Импульсная лазерная сварка предпочтительна для неглубоких сварных швов, где требуется минимальное тепловложение. Непрерывная лазерная сварка более уместна, если требуется большая глубина проплавления.

Защитные газы для сварки титана

над газами абсолютно необходимы при лазерной сварке титана.Как упоминалось ранее, следует позаботиться о том, чтобы нагретая область детали была полностью покрыта газом. Простое направление газового сопла в область сварного шва не обеспечит достаточного покрытия. Следует использовать специальные инструменты или приспособления, чтобы полностью заполнить сварной шов и прилегающую зону газом. Перчаточный ящик для лазерной сварки чистым газом — оптимальная установка для сварки титана.

Выбор покровных газов ограничен:

• Аргон: Относительно низкая стоимость газа делает его лучшим выбором для большинства применений лазерной сварки титана.Кроме того, поскольку он немного тяжелее воздуха, аргон легко направить и покрыть деталь — аргон имеет тенденцию оставаться в зоне сварного шва.
• Гелий: обычно не рекомендуется из-за его высокой стоимости. Гелий значительно легче воздуха, поэтому его трудно удерживать и направлять. Однако покровный газ гелий имеет тенденцию создавать более горячую сварочную ванну, что позволяет потенциально более глубокое проплавление.
• Смеси аргон-гелий: обычно рекомендуется, когда диапазон характеристик требует применения.

Подготовка к сварке

Титан — это твердый металл, поэтому особые меры предосторожности при обработке во время изготовления не обязательно требуются, но, как и во всех случаях прецизионной сварки, необходимо соблюдать особые меры для удаления оксидов и углеводородных загрязнений с титановых деталей перед сваркой . Это может быть достигнуто механически, с использованием проволочных щеток из нержавеющей стали, шлифованием, опиловкой или скребком для удаления любых оксидов. Существуют также методы химической очистки, использующие погружение в щелочные растворы и воду, которые эффективны для удаления оксидов.

Углеводородные остатки на титановых деталях обычно удаляются с помощью растворителей на основе ацетона или спирта. Избегайте использования хлорированных растворителей в зоне сварки, поскольку они могут образовывать токсичные газы при нагревании.

Титановые детали следует приваривать сразу после очистки. Если это невозможно, детали можно запечатать в пластиковые пакеты, заполненные сухим аргоном или азотом, чтобы избежать повторения процесса очистки.

Рекомендации по подготовке швов

• При очистке поверхности растворителями используйте чистую ткань, например марлю или бумажные полотенца.Не используйте ветошь, которая может быть загрязнена остатками масла.
• Используйте проволочную щетку из нержавеющей стали для очистки стыка только после очистки растворителем. Предварительная очистка проволочной щеткой может содержать углеводороды и другие загрязнения.
• Всегда используйте новые или недавно очищенные щетки из нержавеющей стали для очистки стыка. Старые кисти, расположенные вокруг рабочего стола, могут содержать масла и другие загрязнения. Не используйте щетки, которые использовались для обработки других металлов, поскольку металлические чешуйки могут попасть на щетину щетки и вызвать загрязнение и ослабление сварных швов.
• Используйте проволочную щетку из нержавеющей стали для очистки любой протравленной металлической поверхности. Остатки побочных продуктов травления могут изменить химический состав сварочной ванны, что приведет к ослаблению сварного шва.
• Регулярно очищайте все проволочные щетки и режущие инструменты.
• Избегайте использования сжатого производственного воздуха для выдувания мусора из области стыка. Сжатый воздух содержит влагу и масляные загрязнения. Если деталь необходимо продуть, используйте баллонный газ, например азот или аргон.

Крепеж

Лазерная сварка требует точного соединения, чтобы сохранить допустимый зазор и избежать несоответствия.Для точного размещения лазерного луча необходимо хорошее сварное крепление. Конечно, наиболее точные лазерные швы получаются тогда, когда расположение луча и процесс сварки управляются компьютером, а не вручную.

Типы соединений

• Под сварку встык:
  • Желателен допуск посадки 15% от толщины материала.
  • Срезанные кромки допустимы при условии, что они прямые и квадратные.
  • Несоосность и неровность деталей должны составлять менее 25% толщины материала.
• Сварка внахлест (прожиг или шовный шов):
  • Воздушные зазоры между деталями, подлежащими сварке внахлест, сильно ограничивают проплавление сварного шва и / или скорость подачи.
  • Для круглых сварных швов титана недопустимый зазор, если не обеспечивается покрытие инертным газом по всей площади сварного шва.
• Угловой шов:
  • Также необходимы квадратные кромки и хорошая подгонка.

Таблица типов сварных соединений

(PDF) Влияние кислородного загрязнения в защитном газе аргона при лазерной сварке тонких листов технически чистого титана

• Заполняющий металл не требуется, как при пайке и пайке —

; таким образом, биосовместимость и устойчивость к коррозии

основного металла могут быть сохранены.

Тем не менее, систематического исследования влияния недостатка / примесей защитного газа при лазерной сварке Ti

не проводилось, хотя загрязнение воздуха остается проблемой

, как и в других сварочных процессах [7]. В настоящей работе

исследовалось влияние кислородного загрязнения

в защитном газе аргоне на микроструктуру и свойства

лазерных сварных швов тонких листов титана CP-2.

толщиной 0.5 мм листов намного тоньше, чем

2–3 мм материала, используемого Harwig et al. [9].

2. Методика эксперимента

Материалом, использованным в данном исследовании, был титановый лист CP-2

толщиной 0,5 мм в купонах 50 × 10 мм. Сварные швы с полным проплавлением

были выполнены с использованием импульсного Nd: YAG-лазера Lumonics

JK702H с волоконно-оптической системой подачи 600 мкм оптического волокна

в виде валика на пластину в плоском положении.

Лазерная система имела коллиматор с фокусным расстоянием 200 мм.

линзу и линзу с конечной фокусировкой 120 мм.Было обнаружено, что распределение интенсивности лазерного луча в фокусной точке

хорошо аппроксимируется гауссовым распределением с диаметром луча

1 / e2 или «размером пятна» при 413 мкм [11]. Чтобы избежать обратного отражения

, лазерная головка была выровнена так, чтобы падающий лазерный луч

находился под углом 15 градусов к норме

поверхности образца. Сверхчистый аргон

(99,999%) и смеси аргона с кислородом, в которых содержание кислорода окси-

варьировалось от 0 до 10 об.%, были использованы в качестве защитных газов

при сварке как на верхней, так и на нижней поверхностях

сварного шва. Во время экспериментов лазер был нанесен на верхнюю поверхность материала со следующими параметрами

: ширина импульса 4,5 мс, частота импульса 5 Гц,

скорость сварки 0,4 мм / с, средняя мощность 22–23 Вт. и

30 кубических футов в час (30 кубических футов в час) расхода защитного газа

. Поверхности сварного шва были осмотрены визуально, и

было зарегистрировано изменение цвета.

Испытания на твердость по Виккерсу проводились как на поверхности

, так и на поперечных сечениях сварных швов с использованием нагрузки

300 г. Каждая точка данных представляла собой в среднем шесть оттисков с номинальной

одинаковой твердости. Было высказано предположение

[9, 10], что испытание на поперечное растяжение не дает

точной оценки прочности и пластичности сварного шва, поскольку различная прочность сварного шва и основного металла

часто приводит к нестабильности сварного шва. равномерная деформация в калибре

Длина

испытательного купона.Однако в этой работе

продольное испытание на растяжение металла сварного шва было нецелесообразно, так как лазерные сварные швы были очень маленькими. Вместо этого был использован специально разработанный поперечный образец

(рис. 1)

для концентрации деформации в металле шва. Испытания на растяжение

были выполнены с использованием прибора для испытания на растяжение

INSTRON 4465 со скоростью ползуна 1,0 мм / мин.

Рисунок 1 Конструкция образца на растяжение.

ТАБЛИЦА I Цвет поверхности и твердость сварных швов, выполненных с различным содержанием кислорода

в защитном газе аргоне

Содержание кислорода (%) Цвет поверхности Твердость (Hv)

0 Серебро 242 ± 11

0.15 соломенный 246 ± 16

0,5 темный соломенный 247 ± 13

1,5 темный соломенный / фиолетовый 254 ± 20

2,0 темный соломенный / фиолетовый / синий 282 ± 18

3,0 фиолетовый / синий 295 ± 16

5,0 синий 323 ± 15

10,0 Синий 373 ± 20

Сварные купоны из титана были разрезаны, отшлифованы, отполированы и протравлены для исследования под оптическим микроскопом

. Раствор для травления представлял собой реагент Кролла:

2 мл HF, 6 мл HNO

3 и 92 мл h3O. Изломанные поверхности

образцов, испытанных на растяжение, исследовали с помощью сканирующего электронного микроскопа

.

3. Результаты и обсуждение

3.1. Цвет и твердость поверхности сварного шва

В таблице I приведены изменения цвета поверхности сварного шва и твердости

при увеличении содержания кислорода в защитном газе аргон

. Цвет поверхности изменился с серебристого

на сварных швах с чистым аргоном, который похож на исходный цвет основного металла, на

солома / темно-соломенный, поскольку кислород был введен в защитный газ

, чтобы фиолетовый и даже синий, поскольку содержание кислорода

в защитном газе сильно увеличилось.Это наблюдение, которое было аналогично большинству результатов для сварных швов GTA

, показало, что степень обесцвечивания поверхности сварного шва

может быть связана с кислородным загрязнением в защитном газе, поскольку цвет изменение составило

, что является прямым результатом изменения толщины пленки оксида

[10]. Из-за очень низкого тепловложения скорость охлаждения при лазерной сварке чрезвычайно высока [12].

предотвращает сильное окисление после замерзания сварного шва

, потому что температура сварного шва и зоны термического влияния

падает очень быстро.Однако следует предупредить о том, чтобы

использовали обесцвечивание в качестве инструмента проверки дефекта экрана

, потому что последовательность цветов (от соломенного,

,

пурпурного до синего) повторяется по мере увеличения толщины окисления

[13] .

Для GTA-сварных швов, выполненных с загрязненным защитным газом

, микротвердость сварных швов увеличилась с 165

до 225 Hv, поскольку кислородный эквивалент металла шва увеличился

с 0 до 0,29 мас.% [9].Было установлено, что твердость сварных швов

зависит от содержания кислорода в металле сварного шва

, а также от других факторов. Сварные швы

толщиной 3 мм имели микротвердость, которая была примерно на 5 Hv ниже на

, чем сварные швы толщиной 2 мм, в зависимости от эквивалента кислорода

, по-видимому, из-за более низкой скорости охлаждения.

Однако эквивалентная формула

не была применима к данным лазерной сварки. В предыдущей работе [9] максимальная твердость была только 225

Hv для GTA-сварных швов, что даже ниже, чем значение

242 Hv, полученное при лазерной сварке в среде аргона высокой чистоты, экранирующем газ

. Влияние скорости охлаждения на микротвердость

этих сварных швов является значительным, а результат конечной твердости f-

зависит от взаимодействия скорости охлаждения

с составом, включая содержание O и N.

3438

Как визуально оценить сварку титана?

Сварка TIG титана

Как правило, титан следует сваривать TIG, что означает, что сварка должна проводиться в среде инертного газа.Как зона сварки, так и зона термического влияния (HAZ) должны быть защищены (экранированы) чистым газом аргоном во время процесса сварки, пока он не остынет до 800 ° F (427 ° C) или ниже. Из-за внутреннего поглощения азота, кислорода и водорода при повышенных температурах сварка титана должна быть тщательно защищена инертным газом. Более того, из-за сильного сродства к кислороду титан может легко реагировать с кислородом с образованием оксида титана. Если в зоне сварки присутствует заметное количество остаточного кислорода, различные оксиды титана могут иметь различный цвет.Качество сварки титана и критерии приемки можно оценить, наблюдая изменение цвета участков сварки.

Таблица цветов сварки титана и критерии приемки

Ярко-серебристый цвет титановой свариваемой поверхности ( Допустимо ).

Это идеальный цвет сварочной поверхности, обладающий серебристо-титановым блеском. Яркий серебряный блеск указывает на отсутствие или редкое окисление.Титан был отлично защищен в процессе сварки.

Светло-соломенный цвет зоны сварки титана ( Допустимо ).

Темно-соломенный цвет титановой сварочной поверхности ( Допустимо ).

Светло-соломенный и темно-соломенный цвета указывают на небольшое загрязнение во время сварки, но они все же приемлемы. Хотя есть некоторые разногласия (очевидные синие / фиолетовые полосы на краю ЗТВ), представленный темно-соломенный цвет также должен быть принят.

Синий цвет сварной поверхности титана ( Отклоняемый ).

Пурпурный цвет титановой сварочной поверхности ( Отклоняемый ).

Сине-желтая комбинированная поверхность после сварки титана ( Отводимая ).

Темно-синий, пурпурный или сине-желтый цвет указывает на то, что во время сварки может возникнуть более сильное загрязнение. Как правило, если область сварки имеет один из этих цветов, материал следует отбраковывать.Однако это может быть приемлемо в зависимости от конкретной услуги.

Серо-синий цвет сварочной поверхности титана ( недопустимо, ).

Матовая сварочная поверхность из титана ( Ожидается / Недопустимо ).

Белый (корпус α) цвет свариваемой поверхности титана ( недопустимо ).

Серо-синий, серый и белый цвета указывают на очень сильное загрязнение во время сварки, поэтому они абсолютно неприемлемы.Сварку удалить шлифованием. В дальнейшем будут произведены ремонтные и повторные сварочные работы. В частности, белая сварочная поверхность имеет порошкообразный и пористый рыхлый осадок из оксида титана. Это известно как альфа-регистр, что означает, что инертный газ вообще не работает во время сварки титана. Это худший случай из всех. Исходная поверхность после сварки титана не подлежит механической обработке или шлифовке. В противном случае нанесенный щеткой цвет может сбить с толку людей и повлиять на результат визуального осмотра.

Сопутствующие товары

Сварка титана: Maine Welding Company

Сварка титана

(1) Титан — мягкий серебристо-белый металл средней прочности с очень хорошей коррозионной стойкостью. Он имеет высокое отношение прочности к весу, а его предел прочности на растяжение увеличивается с понижением температуры. Титан имеет низкую прочность на удар и ползучесть. Он имеет тенденцию к схватыванию при температурах выше 800 ° F (427 ° C).

(2) Титан имеет высокое сродство к кислороду и другим газам при повышенных температурах, и по этой причине его нельзя сваривать никакими процессами, в которых используются флюсы, или где нагретый металл подвергается воздействию атмосферы. Незначительные количества примесей делают титан хрупким.

(3) Титан обладает характеристикой, известной как вязко-хрупкий переход. Это относится к температуре, при которой металл ломается хрупко, а не пластично. Рекристаллизация металла во время сварки может повысить температуру перехода. Загрязнение в период высоких температур и примеси могут повысить температуру перехода, а примеси могут повысить температуру перехода, так что материал станет хрупким при комнатной температуре.Если загрязнение произойдет так, что температура перехода значительно повысится, сварка станет бесполезной. Загазованность может происходить при температурах ниже точки плавления металла. Эти температуры колеблются от 700 ° F (371 ° C) до 1000 ° F (538 ° C).

(4) При комнатной температуре титан имеет непроницаемое оксидное покрытие, которое сопротивляется дальнейшей реакции с воздухом. Оксидное покрытие плавится при температурах, значительно превышающих температуру плавления основного металла, и создает проблемы.Окисленное покрытие может попадать в расплавленный металл сварного шва и создавать неоднородности, которые значительно снижают прочность и пластичность сварного шва.

(5) Процедуры сварки титана и титановых сплавов аналогичны другим металлам. Некоторые процессы, такие как кислородно-ацетиленовая или дуговая сварка с использованием активных газов, не могут быть использованы из-за высокой химической активности титана и его чувствительности к охрупчиванию из-за загрязнения. Процессы, которые подходят для сварки титана и титановых сплавов, включают сварку в среде защитного газа металлической дугой, сварку вольфрамовым электродом в среде газа, а также точечную, шовную, оплавленную сварку и сварку под давлением. При использовании процессов сварки в среде защитного газа необходимо применять специальные процедуры. Эти специальные процедуры включают использование больших газовых форсунок и задних экранов для защиты поверхности сварного шва от воздуха. Также используются опорные стержни, которые обеспечивают инертным газом для защиты обратной стороны сварных швов от воздуха. Не только расплавленный металл сварного шва, но и материал, нагретый сваркой выше 1000 ° F (538 ° C), должен иметь соответствующую защиту для предотвращения охрупчивания. Все эти процессы обеспечивают защиту расплавленного металла шва и зон термического влияния.Перед сваркой титан и его сплавы должны быть очищены от окалины и других материалов, которые могут вызвать загрязнение сварного шва.

Сварка титана: подготовка поверхности

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ

Азотная кислота, используемая для предварительной очистки титана при дуговой сварке в среде защитного газа, очень токсична и вызывает коррозию. При работе с кислотами и кислотными растворами необходимо надевать защитные очки, резиновые перчатки и резиновые фартуки. Не вдыхать газы и туманы. При попадании на тело или одежду немедленно промойте большим количеством холодной воды и обратитесь за медицинской помощью.Никогда не наливайте воду в кислоту при приготовлении раствора; вместо этого налейте кислоту в воду. Всегда медленно смешивайте кислоту и воду. Выполняйте операции по очистке только в хорошо вентилируемых местах. Едкие химические вещества (включая гидрид натрия), используемые для предварительной очистки титана при дуговой сварке в среде защитного газа, очень токсичны и вызывают коррозию. При работе с этими химикатами необходимо надевать защитные очки, резиновые перчатки и резиновые фартуки. Не вдыхайте газы или туман. При попадании на тело или одежду немедленно промойте большим количеством холодной воды и обратитесь за медицинской помощью.Всегда следует проявлять особую осторожность, чтобы вода не контактировала с расплавленной ванной или любым другим большим количеством гидрида натрия, так как это вызовет образование взрывоопасного газообразного водорода.

(1) Очистка поверхности важна при подготовке титана и его сплавов к сварке. Правильная очистка поверхности перед сваркой снижает загрязнение сварного шва окалиной или другими посторонними материалами. Небольшие загрязнения могут сделать титан полностью хрупким.

(2) В зависимости от состояния поверхности основного и присадочного металла используются несколько процедур очистки. Чаще всего встречаются следующие состояния поверхности: (a) Отсутствие окалины (при получении с завода). (B) Легкая окалина (после горячей штамповки или отжига при промежуточной температуре, т. Е. Менее 1300 ° F (704 ° C). (c) Тяжелая окалина (после горячей штамповки, отжига или ковки при высокой температуре).

(3) Металлы, не содержащие накипи, можно очистить простой очисткой.

(4) Металлы с легкими оксидными отложениями следует очищать кислотным травлением.Чтобы свести к минимуму захват водорода, травильные растворы для этой операции должны иметь концентрацию азотной кислоты более 20 процентов. Свариваемые металлы следует протравить в течение 1–20 минут при температуре ванны от 80 до 160 ° F (от 27 до 71 ° C). После травления детали ополаскивают в горячей воде.

(5) Металлы с сильными отложениями следует очищать с помощью пескоструйной, песчано-струйной или пароструйной обработки, ванн с расплавом соли гидрида натрия или ванн с расплавом щелочи. Там, где это применимо, предпочтительна пескоструйная обработка, абразивоструйная очистка или обработка паром.Поглощение водорода может происходить при обработке ванны расплава, но его можно минимизировать, контролируя температуру ванны и время травления. Температура ванны должна поддерживаться на уровне примерно 750–850 ° F (399–454 ° C). Детали нельзя протравливать дольше, чем необходимо для удаления накипи. После удаления сильной окалины металл следует протравить, как описано в пункте (4) выше.

(6) Поверхности металлов, подвергнутых кислородно-газовой резке, имеют очень тяжелую окалину и могут содержать микроскопические трещины из-за чрезмерного загрязнения металлургических характеристик сплавов. Лучший метод очистки поверхностей газовой резки — удаление загрязненного слоя и любых трещин путем механической обработки. С некоторых сплавов можно снять напряжение сразу после резки, чтобы предотвратить распространение этих трещин. Это снятие напряжения обычно выполняется вместе с операцией резки.

Сварка титана MIG или TIG

Сварочные процессы MIG и TIG используются для сварки титана и титановых сплавов. Они подходят для ручной и автоматической установки.С помощью этих процессов загрязнение расплавленных металлов сварного шва и прилегающих нагретых зон сводится к минимуму за счет защиты дуги и корня шва инертными газами или специальными опорными стержнями

В некоторых случаях сварочные камеры, заполненные инертным газом, используются для обеспечения необходимой защиты. При использовании процесса сварки TIG следует использовать торированный вольфрамовый электрод или 2% -ный вольфрамовый электрод, размер которого соответствует требуемому сварочному току: 1/16 дюйма. или меньше для сварки при <125 ампер; От 1/16 до 3/32 дюймаот 125 до 200 ампер; и 3 / 32- или 1/8-дюйм. для сварки> 200 ампер. Размер электрода должен быть наименьшего диаметра, через который проходит сварочный ток. Электрод следует заземлить до точки. Электрод может выступать за край сопла на 1-1 / 2 раза своего диаметра. Сварка ведется постоянным током, электродом отрицательным (прямая полярность). Методика сварки титана TIG указана в

.

таблица 7-28.

Выбор присадочного металла будет зависеть от соединяемых титановых сплавов.При сварке из чистого титана следует использовать проволоку из чистого титана. При сварке титанового сплава в качестве присадочной проволоки следует использовать сплав с наименьшей прочностью. Из-за разбавления, которое произойдет во время сварки, наплавленный металл приобретет необходимую прочность. Те же соображения справедливы и при сварке титана методом MIG.

Сварка титана: защитный газ

Для получения сварных соединений дуговой сварки с максимальной пластичностью и вязкостью необходимы очень хорошие условия экранирования. Для достижения этих условий количество воздуха или других активных газов, которые контактируют с расплавленными металлами сварного шва и. соседние зоны нагрева должны быть очень низкими. Аргон обычно используется в процессе с защитой от газа. Для более толстого металла используйте гелий или смесь аргона и гелия. Защитные газы сварочного класса обычно не содержат загрязнений; однако перед сваркой можно провести испытания. Простой тест — сделать бусину на куске чистого титанового лома и обратить внимание на его цвет. Бусинка должна быть блестящей. Любое изменение цвета поверхности указывает на загрязнение.Дополнительная газовая защита обеспечивает защиту нагретого твердого металла рядом с металлом шва. Эту защиту обеспечивают специальные выходящие газовые сопла или охлаждающие стержни, уложенные непосредственно рядом со сварным швом. Для защиты нижней стороны сварного шва должна быть предусмотрена резервная газовая защита. Защиту тыльной стороны стыка можно также обеспечить, поместив охлаждающие стержни в плотный контакт с подкладными полосами. Если контакт достаточно близок, резервный защитный газ не требуется. В критических случаях используйте сварочную камеру в инертном газе.Это могут быть гибкие, жесткие камеры или камеры с вакуумной продувкой.

Сварка титана в инертных газах

Гелий и аргон используются в качестве защитных газов при сварке титана. При использовании гелия в качестве защитного газа достигаются более высокие скорости сварки и лучшее проплавление, чем при использовании аргона, но дуга более стабильна в аргоне. При сварке на открытом воздухе большинство сварщиков предпочитают аргон в качестве защитного газа, поскольку его плотность выше плотности воздуха. Также используются смеси аргона и гелия.Со смесями получаются характеристики дуги как гелия, так и аргона. Состав смесей обычно варьируется от 20 до 80 процентов аргона. Они часто используются с плавящимся электродом. Чтобы обеспечить надлежащую защиту лицевой и корневой сторон сварных швов, часто принимаются специальные меры. Меры предосторожности включают использование экранов и перегородок, отводных экранов и специальных опорных приспособлений при сварке на открытом воздухе, а также использование сварочных камер для наполнения инертным газом.

Сварка титана на открытом воздухе

При сварке титана на открытом воздухе методы, используемые для защиты поверхности сварного шва, зависят от конструкции соединения, условий сварки и толщины соединяемых материалов.Наиболее критичной областью с точки зрения защиты является сварочная ванна. Примеси очень быстро диффундируют в расплавленный металл и остаются в растворе. Газ, протекающий через стандартную сварочную горелку, достаточен для защиты зоны расплава. Однако из-за низкой теплопроводности титана расплавленная лужа имеет тенденцию быть больше, чем у большинства металлов. По этой причине и из-за условий защиты, необходимых при сварке титана, на сварочной горелке используются сопла большего размера с пропорционально более высокими потоками газа, которые требуются для других металлов.Охлаждающие стержни часто используются для ограничения размера лужи. Основными источниками загрязнения в расплавленной сварочной ванне являются турбулентность потока газа, окисление горячих красных присадок, недостаточный поток газа, маленькие сопла на сварочной горелке и загрязненные защитные газы. Последние три источника легко контролируются.

Если в газе, выходящем из горелки, возникает турбулентность, воздух будет вдыхаться, что приведет к загрязнению. Турбулентность обычно вызывается чрезмерным количеством газа, протекающим через горелку, большой длиной дуги, воздушными потоками, проходящими через сварной шов, и конструкцией соединения.Загрязнение от этого источника можно минимизировать, регулируя потоки газа и длину дуги, а также размещая перегородки вдоль сварных швов. Перегородки защищают сварной шов от сквозняков и препятствуют выходу защитного газа из области стыка. Охлаждающие стержни или зажимные выступы сварочного стапеля могут служить в качестве перегородок (рис. 7-16). Перегородки особенно важны для выполнения сварных швов углового типа. Могут быть приняты дополнительные меры для защиты работы от сквозняков и турбулентности. Это может быть достигнуто путем установки экрана из холста (или другого подходящего материала) вокруг рабочей зоны.

При ручной сварке с использованием процесса вольфрамовой дуги окисление горячего присадочного металла является очень важным источником загрязнения. Для этого горячий конец присадочной проволоки должен находиться в пределах газовой защиты сварочной горелки. Операторы сварки должны быть обучены держать присадочную проволоку в защищенном состоянии при сварке титана и его сплавов. Однако даже при надлежащих манипуляциях загрязнение из этого источника, вероятно, не может быть устранено полностью.Загрязнение сварного шва, которое происходит в расплавленной сварочной ванне, особенно опасно. Примеси переходят в раствор и не вызывают обесцвечивания. Хотя обесцвеченные сварные швы могли быть неправильно экранированы во время расплавления, изменение цвета сварного шва обычно вызвано загрязнением, которое происходит после затвердевания сварного шва. Большая часть вспомогательного оборудования, используемого в горелках при сварке титана, предназначена для улучшения условий защиты сварных швов по мере их затвердевания и охлаждения. Однако, если тепловложение при сварке невелико и сварной шов охлаждается до температур ниже примерно 1200–1300 ° F (649–704 ° C) в экранированном состоянии, дополнительное защитное оборудование не требуется.Если сварной шов имеет слишком высокую температуру после того, как он больше не защищен сварочной горелкой, необходимо установить дополнительную защиту.

Продольные экраны часто используются в качестве вспомогательного экранирования. Эти экраны проходят за сварочной горелкой и значительно различаются по размеру, форме и конструкции. Они встроены в специальные чашки, которые используются на сварочной горелке, или могут состоять только из трубок или шлангов, прикрепленных к горелке или управляемых вручную для направления потока инертного газа на сварные швы. На рис. 7-17 показан чертеж одного из используемых в настоящее время висячих экранов. Важными особенностями этого экрана являются то, что пористая диффузионная пластина обеспечивает равномерный поток газа по защищаемой области. Это предотвратит турбулентность газового потока. Экран устанавливается на горелку, так что между горелкой и экраном образуется непрерывный поток газа.

Перегородки также полезны для улучшения условий защиты сварных швов, задерживая поток защитного газа из области соединения.Перегородки могут быть размещены вдоль сварного шва, поверх или на концах сварного шва. В некоторых случаях они могут фактически образовывать камеру вокруг дуги и сварочной ванны. Кроме того, охлаждающие стержни могут использоваться для увеличения скорости охлаждения сварного шва и могут сделать ненужным дополнительное экранирование. При автоматических сварочных операциях с защитой лицевой поверхности сварных швов возникли очень небольшие трудности. Однако при выполнении ручных операций возникли значительные трудности.

При сварке титана на открытом воздухе должны быть предусмотрены средства для защиты корня или задней части сварных швов.Для этого часто используются опорные приспособления. В одном из типов предусмотрена дополнительная подача инертного газа для защиты задней части сварного шва. В другом случае сплошная или рифленая опорная планка плотно прилегает к задней части сварного шва и обеспечивает необходимое экранирование. Предпочтительно использовать приспособления, обеспечивающие защиту от инертного газа, особенно при ручной сварке с низкими скоростями сварки. На Рис. 7-18 показаны опорные приспособления, используемые при стыковой сварке толстых листов и тонких листов соответственно. Подобные типы приспособлений используются и для других конструкций стыков.Однако конструкция светильников зависит от конструкции стыков. Для угловых сварных швов на тройниковых соединениях необходимо обеспечить экранирование двух сторон сварного шва в дополнение к экранированию лицевой стороны сварного шва.

Для некоторых применений может быть проще закрыть заднюю часть сварного шва, как в резервуаре, и подать инертный газ для защиты. Этот метод необходим при сварке резервуаров, труб или других закрытых конструкций, где доступ к задней части сварного шва невозможен.В некоторых сварных швах может потребоваться обработка отверстий или канавок в конструкциях, чтобы обеспечить защитный газ для задней или корневой части сварных швов.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ

При использовании защитной ленты сварного шва необходимо дать сварному шву остыть в течение нескольких минут, прежде чем пытаться удалить ленту с заготовки. Использование поддерживающих приспособлений, таких как показано на рисунке 7-18, во многих случаях можно исключить за счет использования сварного шва. резервная лента. Эта лента состоит из центральной полосы из термостойкого стекловолокна, приклеенной к более широкой полосе алюминиевой фольги, а также из полосы клея с каждой стороны центральной полосы, которая используется для крепления ленты к нижней стороне прихваточного сварного шва.Во время сварки стекловолоконная часть ленты находится в прямом контакте с расплавленным металлом, предотвращая чрезмерное проникновение. Загрязнение или окисление нижней стороны сварного шва предотвращается за счет герметичного уплотнения, создаваемого полосой алюминиевой фольги. Ленту можно использовать на стыковых или угловых соединениях (рис. 7-19) или, в связи с ее гибкостью, на криволинейных поверхностях или поверхностях неправильной формы. Поверхность, на которую наклеивается лента, должна быть чистой и сухой. Наилучшие результаты достигаются при использовании корневого зазора, достаточно широкого, чтобы обеспечить полное проникновение.

Испытания на ударную вязкость при изгибе или надрезе являются лучшими методами оценки условий экранирования, но визуальный осмотр поверхности сварного шва, который не является безошибочным методом, является единственным неразрушающим средством оценки качества сварного шва в настоящее время. При использовании этого метода наличие тяжелой серой шкалы с неметаллическим блеском на сварном шве указывает на то, что сварной шов сильно загрязнен и имеет низкую пластичность. Кроме того, поверхность сварного шва может быть блестящей, но иметь разные цвета — от серовато-синего до фиолетового и коричневого.Этот тип изменения цвета может быть обнаружен на сильно загрязненных сварных швах или может быть вызван только поверхностным загрязнением, в то время как сам сварной шов может быть удовлетворительным. Однако качество сварного шва невозможно определить без разрушающего испытания. При хорошем экранировании поверхности сварных швов становятся блестящими и не меняют цвета.

(а) В некоторых случаях используются сварочные камеры, заполненные инертным газом. Преимущество использования таких камер состоит в том, что хорошее экранирование корня и поверхности сварного шва может быть получено без использования специальных приспособлений.Кроме того, внешний вид поверхности таких сварных швов является довольно надежным показателем условий экранирования. Использование камер особенно выгодно при сварке сложных соединений. Однако камеры не требуются для многих приложений, и их использование может быть ограничено. (b) Титановые сварочные камеры различаются по размеру и форме, в зависимости от их использования и размера свариваемых узлов. Инертная атмосфера может быть получена путем вакуумирования камеры и заполнения ее гелием или аргоном, продувки камеры инертным газом или сжатия камеры для удаления воздуха и повторного заполнения ее инертным газом.В последнем случае использовались пластиковые пакеты. Когда атмосферы получают путем продувки или сжатия камер, инертный газ обычно подается через сварочную горелку для обеспечения полной защиты сварных швов.

Конструкции сварных соединений титана

Конструкции шарниров для титана аналогичны конструкциям, используемым для других металлов. Для сварки тонких листов обычно используют процесс вольфрамовой дуги. С помощью этого процесса стыковые сварные швы могут выполняться с присадочным стержнем или без него, в зависимости от толщины стыка и подгонки.Иногда используются специальные процедуры резки, чтобы отверстие корня не превышало 8 процентов толщины листа. Если подгонка такая хорошая, присадочный стержень не требуется. Если подгонка не так хороша, добавляют присадочный металл для получения швов полной толщины. При сварке более толстых листов (более 0,09 дюйма (2,3 мм) как вольфрамовая дуга, так и с плавящимся электродом используются с корневым отверстием. Для сварки титановых пластин, прутков или поковок используются процессы как с вольфрамовой дугой, так и с плавящимся электродом. также используются с одинарными и двойными V-образными соединениями.Во всех случаях хорошее проплавление шва может быть достигнуто за счет чрезмерного провала. Тем не менее, проникновение и падение легче контролировать при использовании подходящих опорных приспособлений.

ПРИМЕЧАНИЕ

Из-за низкой теплопроводности титана сварные швы обычно шире, чем обычно. Однако ширину валиков обычно регулируют, используя короткие дуги или помещая охлаждающие стержни или зажимные пальцы зажимного приспособления близко к сторонам стыков.

Параметры сварки титана

(a) Скорость и ток сварки титановых сплавов зависят от используемого процесса, защитного газа, толщины свариваемого материала, конструкции опорных приспособлений, а также расстояния между охлаждающими стержнями или зажимными стержнями в сварочном стапеле.Скорость сварки варьируется от 3,0 до 40,0 дюймов (76,2-1016,0 мм) в минуту. Самые высокие скорости сварки достигаются при использовании плавящегося электрода. В большинстве случаев для процесса вольфрамовой дуги используется постоянный ток с прямой полярностью. Обратная полярность используется для процесса плавления электрода.

(b) Блуждание дуги оказалось проблемой при некоторых операциях автоматической сварки. При блуждании дуги дуга от вольфрамового или плавящегося электрода перемещается с одной стороны сварного соединения на другую.Не будет получен прямой равномерный сварной шов. Считается, что блуждание дуги вызвано магнитными возмущениями, изгибами присадочной проволоки, покрытиями на присадочной проволоке или их комбинацией. Для преодоления блуждания дуги использовались специальные металлические экраны и выпрямители для проволоки, но они не полностью удовлетворительны. Кроме того, для решения этой проблемы использовались сварочные аппараты с постоянным напряжением. Эти машины тоже не были полностью удовлетворительными.

(c) При настройке операций дуговой сварки титана условия сварки следует оценивать на основе свойств и внешнего вида сварного шва.Рентгенограммы покажут, есть ли в сварном шве пористость или трещины. Простое испытание на изгиб или испытание на ударную вязкость покажет, являются ли условия экранирования адекватными. Визуальный осмотр сварного шва покажет, удовлетворительны ли проплавление и контур. После того, как установлены соответствующие процедуры, желательно провести тщательный контроль, чтобы гарантировать, что условия экранирования не изменились.

Дефекты сварки титана

Дефекты дуговой сварки титановых сплавов состоят в основном из пористости и холодных трещин.Плавление сварного шва можно контролировать, регулируя условия сварки.

Сварка титана: пористость

Пористость сварного шва является основной проблемой при дуговой сварке титановых сплавов. Хотя приемлемые пределы пористости в сварных соединениях дуговой сваркой не установлены, пористость наблюдалась в сварных швах с вольфрамовой дугой практически во всех сплавах, которые кажутся пригодными для сварочных операций. Он не распространяется на поверхность сварного шва, но был обнаружен на рентгенограммах.Обычно это происходит вблизи линии сплавления сварных швов. Пористость сварного шва можно уменьшить, взбалтывая расплавленную сварочную ванну и регулируя скорость сварки. Кроме того, переплавление сварного шва устранит часть пористости, присутствующей после первого прохода. Однако последний метод уменьшения пористости сварного шва имеет тенденцию к увеличению загрязнения сварного шва.

Сварка титана: трещины

При надлежащих процедурах экранирования и подходящих сплавах трещины не должны быть проблемой. Однако при сварке некоторых сплавов возникают проблемы с трещинами.Трещины сварных швов объясняются рядом причин. Считается, что в технически чистом титане трещины в металле сварного шва вызваны чрезмерным загрязнением кислородом или азотом. Эти трещины обычно наблюдаются в кратерах сварных швов. Считается, что в некоторых альфа-бета-сплавах поперечные трещины в металле сварного шва и зонах термического влияния возникают из-за низкой пластичности зон сварного шва. Однако трещины в этих сплавах также могут быть вызваны загрязнением. Трещины также наблюдались в альфа-бета сварных швах, выполненных в условиях ограничения и с высокими внешними напряжениями.Эти трещины иногда связывают с содержанием водорода в сплавах.

ПРИМЕЧАНИЕ

Если растрескивание сварного шва вызвано загрязнением, его можно контролировать путем улучшения условий экранирования. Однако ремонтная сварка чрезмерно загрязненных сварных швов во многих случаях нецелесообразна.

Трещины, вызванные низкой пластичностью сварных швов в альфа-бета-сплавах, можно предотвратить путем термической обработки или снятия напряжений в сварном шве в печи сразу после сварки. Для этой цели также использовались кислородно-ацетиленовые горелки.Однако необходимо следить за тем, чтобы сварная деталь не перегревалась или не загрязнялась чрезмерно при нагреве горелкой. Трещины, вызванные водородом, можно предотвратить путем вакуумного отжига перед сваркой.

Наличие титановой присадочной проволоки

Большинство титановых сплавов, которые используются при дуговой сварке, доступны в виде проволоки для использования в качестве присадочного металла. Эти сплавы перечислены ниже:

Технически чистый титан

–В продаже имеется проволока.

Сплав Ti-5A1-2-1 / 2Sn

–Поставляется в виде проволоки в экспериментальных количествах.

Сплав Ti-1-1 / 2A1-3Mn — в виде проволоки в экспериментальных количествах.

Сплав Ti-6A1-4V — в виде проволоки в экспериментальных количествах.

В других сплавах в качестве присадочной сварочной проволоки особой потребности не было. Однако, если возникнет такая необходимость, большинство этих сплавов также можно будет преобразовать в проволоку. Фактически, сплав Ti-8Mn поставлялся в качестве сварочной проволоки для удовлетворения некоторых запросов.

Титан для сварки давлением

Твердофазная сварка или сварка давлением применялась для соединения титана и титановых сплавов. В этих процессах соединяемые поверхности не плавятся. Они удерживаются вместе под давлением и нагреваются до повышенных температур (от 900 до 2000 ° F (от 482 до 1093 ° C)). Один из методов нагрева, который используется при сварке давлением, — это кислородно-ацетиленовое пламя. При соответствующем давлении и осадке можно получить хорошие сварные швы в высокопрочных альфа-бета титановых сплавах. Загрязненный участок на поверхности сварного шва смещается из области стыка из-за осадки, которая возникает во время сварки.Загрязненная поверхность удаляется после сварки. Другой метод нагрева — нагретые штампы. С помощью этого метода получаются прочные соединения внахлестку из технически чистого титана и высокопрочного альфа-бета-сплава. При таком нагреве сварные швы могут быть выполнены за очень короткие периоды времени, и соединение может быть защищено инертным газом. При всех методах нагрева для завершения сварочной операции требуется менее 2 минут. С помощью процессов твердофазной сварки или сварки давлением можно производить пластичные сварные швы в высокопрочных альфа-бета-сплавах с использованием температур, которые не вызывают охрупчивания этих сплавов.

AX-AWM1 Стоматологические аппараты для точечной аргонодуговой сварки золота (Au), хромированного кобальта (Co-cr), гибридной сварки (от драгоценных до недрагоценных), титана (Ti) и ортодонтии.

—

---

Цена:

1500 долларов.00 +205,98 $ перевозки

.