Сварка титана с нержавеющей сталью: сварка титана — Aргонодуговая сварка — TIG — НПФ Техсервис — Техническое оборудование общепромышленного и нефтепромыслового назначения

Содержание

Сварка титана со сталью и сплавами цветных металлов

Титан легко куется, штампуется и прокатывается при высоких температурах. Его можно деформировать при комнатной температуре. Многие сплавы титана, а также нелегированный технический титан хорошо свариваются в атмосфере инертных газов сваркой всех видов, кроме атомно-водородной. Титан можно соединять пайкой со сталями и цветными металлами. Титан можно подвергать механической обработке резанием. Его обрабатываемость близка к обрабатываемости аустенитной нержавеющей стали. Титановые сплавы можно подвергать термической и химико-термической обработке и тем самым изменять их механические свойства. Наконец, титановые сплавы можно применять для изготовления фасонных отливок. [c.67]
Пайка титана и его сплавов. В тех случаях, когда сварка деталей невозможна или нецелесообразна, можно применять пайку титана тугоплавкими или легкоплавкими припоями- Титан и его сплавы можно паять со сталями и цветными металлами, однако танка его.

имеет свои особенности, обусловленные физико-химическими свойствами этого металла. Трудности процесса пайки заключаются в том, что вследствие большого сродства титана к газам на его поверхности образуются устойчивые соединения. При нагреве титан склонен поглощать ке только кислород, но также азот и водород с азотом воздуха этот металл образует нитриды, а с водородом — твердый раствор (внедрения) или гидрид, которые делают металл более хрупким. Таким образом, ни водород, ни азот е могут применяться в качестве защитной газовой атмосферы при пайке титана и его сплавов. [c.100]

Аргоно-дуговую сварку применяют при изготовлении конструкций из нержавеющих и жаропрочных сталей, цветных металлов (алюминий, медь, магний, титан, цирконий, тантал, ниобий) и их сплавов. Этим способом сваривают и разнородные сплавы, как, например ЗОХГС, с нержавеющей или жаропрочной сталью, медь с латунью или со сталью и т. п.

[c.213]

Титан хорошо обрабатывается давлением. Обрабатывае. шсть титана н его сплавов резанием близка к- обрабатываемости нержавеющих сталей. Нарезание внутренних резьб на высокопрочных титановых сплавах затруднительно. Титановые сплавы поддаются газовой резке, резке вулканитовыми кругами, свариваются контактной и аргонодуговой сваркой и соединяются пайкой (припоем на основе серебра) со всеми сталями и цветными металлами. Механические свойства титана в сравнении с другими мета.члами приведены в табл. 23.8. [c.703]

Серьезньим достижением надо считать освоение способов сварки многих специальных сталей, цветных металлов и сплавов, а также металлов, которые только недавно стали употребляться в технике (например, титан, цирконий, тантал). Разрабатьиваются методы сварки неметаллических материалов, в первую очередь пластмасс.

[c.6]

Сварка титана и его сплавов – технология и особенности

Изготовление изделий из титана при помощи сварки в настоящее время является обычным процессом для многих производителей. Давно признано, что титан не является экзотическим металлом и не требует для его сварки особенных процессов и технологий. Понятно, что титан сваривается так же, как и другие высококачественные металлы, при условии принятия во внимание его уникальных свойств.

Существуют важные различия между титаном и сталью:

— низкая плотность титана
— низкий модуль упругости
— высокая температура плавления титана
— низкая пластичность титана

Компенсация этих различий позволяет сварку титана и его сплавов, используя методы, аналогичные, например, сварке нержавеющей стали или сплавов на основе никеля.

В этой статье мы рассмотрим общие операции и технологии, используемые при сварке титана. Предоставленная информация предназначена для использования в качестве руководящих принципов.

Требование к сварочному рабочему месту при сварке титана

Титан является химически активным металлом, который образует сварное соединение с менее оптимальными свойствами. Поверхность титана содержит хрупкие карбиды, нитриды и оксиды, каждый из которых, нагреваясь и охлаждаясь на воздухе, может снизить сопротивление усталости и прочность сварного шва и зоны термического влияния (ЗТВ). Мало того, что требуется постоянная защита свариваемой поверхности, необходимо также защита обратной стороны сварного шва.

При сварке титана и его сплавов требуется уделить особое внимание чистоте рабочего места. Для сварочных цехов, где производятся работы с различными металлами, необходимо выделить специальную область, которая будет использоваться специально для сварки титана. Место, отведенное для этого, должно быть защищено от потоков воздуха, влаги, пыли, жира и других загрязнений, которые могут препятствовать качественной сварке. Это место должно быть защищено от воздействия таких процессов, как зачистка, резка и окраска. Кроме того, должна быть под контролем и влажность воздуха.

Процессы аргонодуговой TIG и полуавтоматической MIG сварки титана

Титан и его сплавы свариваются несколькими процессами. Наиболее частым видом сварки является аргонодуговая сварка TIG вольфрамовым электродом и полуавтоматическая MIG сварка. Так же можно встретить применение таких процессов как плазменная сварка, электронно-лучевая сварка и сварка трением, но эти процессы используются в ограниченной степени. Описанные в этой статье технологии сварки титана и основные принципы будут касаться в первую очередь TIG и MIG сварки титана.

При правильной технологии сварки титана, получаемые сварные соединения являются коррозионно-стойкими, как и основной металл. Наоборот, неправильно сваренные швы могут стать хрупкими и менее коррозионно-стойкими по сравнению с основным металлом.

Технологии и оборудование, используемые при сварке титана аналогичны тем, которые требуются для других высококачественных материалов, таких как нержавеющая сталь или сплавы на основе никеля. Титан, однако, требует большего внимания к чистоте и использованию вспомогательного инертного газа. Расплавленный металл сварного шва титана должен быть полностью защищен от взаимодействия воздуха. Кроме того, горячая околошовная зона и корень сварочного шва должны быть постоянно защищены также и во время остывания до температуры 427 °C.

Процесс TIG может быть использован для стыковых соединений без подачи присадочного материала при толщине листа примерно до 3 мм. Сварка более толстого металла, как правило, требует использования присадочного металла и разделки кромок. Тут уже можно использовать TIG сварку с подачей проволоки или полуавтоматическую MIG сварку. Полуавтоматическая сварка является наиболее экономичной и производительной при толщинах титана от 10 мм. Если используется процесс TIG, то следует проявлять осторожность, чтобы предотвратить контакт вольфрамового электрода со сварочной ванной. Тем самым предотвращая попадание частиц вольфрама в сварочный шов.

Источники питания

Источник питания постоянного тока DC прямой полярности (DCSP) используется для TIG сварки титана. Для MIG сварки требуется источник тока обратной полярности (DCRP). На сварочной горелке должно быть дистанционное управление силой тока, чтобы не нарушать процесс сварки и контролировать охлаждение сварного шва при помощи защиты инертным сварочным газом.

Желательной характеристикой аппарата для TIG сварки титана является ножная педаль управления током, высокочастотным зажиганием и таймерами защитного газа, для предварительного и окончательного продува.

Инертный защитный газ

Защита должна быть постоянной для титановых сварных соединений до их остывания до температуры 427 °C, а также расплавленной сварочной ванны в целях предотвращения взаимодействия с воздухом. Как для TIG сварки, так и для MIG сварки в качестве защитного газа и для обеспечения необходимой защиты применяется аргон или гелий.

Защитный газ необходим:

Первичная защита расплавленной сварочной ванны
Вторичная защита охлаждающегося расплавленного металла и околошовной зоны
Защита обратной стороны сварочного шва

Первичная защита расплавленной сварочной ванны

Первичная защита обеспечивается правильным выбором сварочной горелки. Горелки для аргонодуговой TIG сварки титана и его сплавов должны быть оснащены большим (18-25 мм) керамическим соплом и газовой линзой.

Сопло должно обеспечивать адекватную защиту для всей расплавленной сварочной ванны. Газовая линза обеспечивает равномерный, не турбулентный поток инертного газа.

Как правило, для первичной защиты используется аргон из-за его лучших характеристик стабильности дуги. Аргонно-гелиевые смеси могут быть использованы при более высоком напряжении и для большего проникновения в металл.

Определение расхода и эффективность сварочного газа для первичной защиты должны быть проверены до начала сварочных работ на отдельной титановой пластине. Незагрязненные, т.е. защищенные сварные швы должны быть яркие и серебристые по внешнему виду.

Вторичная защита охлаждающегося расплавленного металла и околошовной зоны

Вторичная защита наиболее часто происходит посредством специальной насадки на сварочную горелку – так называемого «сапожка». Насадки, как правило, изготавливаются на заказ, чтобы соответствовать определенной сварочной горелке и конкретной операции сварки.

Дизайн насадки должен быть компактным и должен способствовать равномерному распределению инертного газа внутри устройства. Следует учитывать также возможность водяного охлаждения, особенно для больших насадок.

Наличие в насадке медных или бронзовых диффузоров способствуют не турбулентному потоку инертного газа для защиты.

Защита обратной стороны сварочного шва

Основная цель устройства для защиты обратной стороны сварного шва заключается в обеспечении защиты инертным газом корневой части шва и околошовной зоны. Такими устройствами обычно являются медные подкладки. С водяным охлаждением или массивные металлические болванки, также могут быть использованы в качестве радиаторов для охлаждения сварных швов. Эти подкладки имеют канавку, которая расположена непосредственно под сварным швом. Для защиты с обратной стороны, как правило, требуется поток сварочного газа вдвое меньший, чем для первичной защиты.

Важно использование отдельных газовых редукторов для первичной, вторичной и защиты с обратной стороны. Таймеры и электромагнитные клапаны управляют продувкой до и после сварки.

Очистка поверхности и присадочного металла перед сваркой

Перед сваркой титана, важно, чтобы сварные швы и прутки (проволока) были очищены от окалины, грязи, пыли, жира, масла, влаги и других возможных загрязнений. Включение этих загрязнений в титан может ухудшить свойства и коррозионную стойкость сварочного соединения. Если пруток кажется грязным, протирка его нехлорированным растворителем перед использованием является хорошей практикой. В тяжелых случаях при особых загрязнениях может быть необходима очистка кислотой. Все поверхности сварного соединения и околошовной зоны на расстояние 25 мм должны быть очищены. Растворители особенно эффективны в удалении следов жира и масла. Очистка металла должна проводиться щеткой из нержавеющей стали. Ни при каких обстоятельствах не используйте стальные щетки из-за опасности внедрения в поверхность титана частиц железа и его дальнейшей коррозии.

Технология TIG сварки титана и его сплавов

В дополнение к чистоте свариваемой поверхности и присадочного металла, соответствующих параметров сварки, а также надлежащего инертного защитного газа, требует внимания техника сварки. Неправильная техника может быть источником появления сварных дефектов. Перед началом сварки, должны быть сделана продувка горелки, защитной насадки и подкладки для обратной стороны шва, чтобы убедиться, что весь воздух удален из системы. Для зажигания дуги должно быть использовано высокочастотное зажигание. Царапины, от вольфрамовых электродов являются источником вольфрамовых включений в сварных швах титана. Затухание дуги в конце сварки должно происходить плавным спаданием тока. Защита шва и околошовной зоны должна быть продолжена до охлаждения титана до температуры ниже 427 °C.

Вторичная и защита корня шва также должны быть продолжены. Сварной шов желтоватого или синего цвета указывает на преждевременное снятие защитного газа. Предварительный нагрев при сварке титана обычно не требуется. Однако если подозревается наличие влаги, из-за низких температур или высокой влажности, нагрев может быть необходимым. Нагрева газовой горелкой сварных поверхностей до 70 °C, как правило, достаточно, чтобы удалить влагу.

Длина дуги для TIG сварки титана без присадочной проволоки должна быть примерно равна диаметру вольфрамового электрода. Если добавляется присадка, то максимальная длина дуги должна быть около 1-1,5 диаметра электрода.

Цвет сварочного шва титана отображает его качество

Очистка между проходами не требуется, если сварной шов остается ярким и серебристый. Швы желтоватого или голубого цвета могут быть удалены проволочной щеткой из нержавеющей проволоки. Некачественные сварные швы, о чем свидетельствует темно-синий, серый или белый порошкообразный цвета, должны быть полностью удалены путем зачистки. Соединение затем должно быть тщательно подготовлено и снова очищено перед сваркой.

Как видно из этой статьи, сварка титана и его сплавов это не такая сложная наука, и используя указанные правила и технологии можно добиться высококачественных швов без особых усилий. Основой технологии сварки титана является подготовка соединения и материала перед сваркой и защита сварочного шва, его обратной стороны и околошовной зоны. В остальном сварка титана очень похожа на сварку других металлов, но только требует разное распределение времени в процессе. В то время как при сварке стали 30% времени уходит на подготовку и 70% на саму сварку, при сварке титана как раз наоборот: 70% на подготовку и 30% на сварку.

Данная статья является авторским продуктом, любое её использование и копирование в Интернете разрешена с обязательным указанием гиперссылки на сайт www.smart2tech.ru

Влияние титана на аустенитную нержавеющую сталь

Как элемент титан влияет на аустенитную нержавеющую сталь

При нагревании до 450-800 C Cr-Ni аустенитная нержавеющая сталь будет появляться явление вдоль коррозии межзеренной границы, которое называется межкристаллитной коррозией. Короче говоря, межкристаллитная коррозия — это осаждение углерода из микроструктуры насыщенного аустенита в форме Cr23C6, что снижает содержание хрома в микроструктуре аустенита на границе зерен. Следовательно, предотвращение границы зерен и уменьшение содержания хрома является эффективным способом предотвращения межкристаллитной коррозии.

Другими элементами в нержавеющей стали являются титан, ниобий, молибден, хром и марганец в порядке их сродства к углероду. Можно видеть, что сродство между титаном и углеродом больше, чем у хрома. Когда титановый элемент добавляется в сталь, углерод сначала соединяется с титаном с образованием карбида титана, который может эффективно предотвращать образование карбида хрома и осаждение плохого хрома на границе зерен и, в конечном счете, эффективно предотвращать межкристаллитную коррозию.

Кроме того, количество добавляемого титанового элемента должно быть ограничено, поскольку титан и азот объединяются и образуют нитрид титана, образуя диоксид титана с кислородом. Чтобы избежать межкристаллитной коррозии при реальном производстве нержавеющей стали, количество добавляемого титана составляет в основном около 0,8%.

Во избежание межкристаллитной коррозии титансодержащая нержавеющая сталь должна быть стабилизирована после обработки твердым раствором. Аустенитная нержавеющая сталь образует однофазную аустенитную организацию после обработки твердым раствором, которая не является стабильной. Когда температура достигает более 450 ℃, углерод в твердом растворе будет постепенно осаждаться в форме карбида. Среди них температура образования Cr23C6 составляет 650 ℃, в то время как TiC составляет 900 ℃. Чтобы избежать межкристаллитной коррозии, содержание Cr23C6 должно быть уменьшено для превращения карбида в форму TiC.

Когда нержавеющая сталь нагревается до 700 ℃ или выше, карбид хрома начинает превращаться в карбид титана, потому что стабильность карбида титана лучше, чем у карбида хрома. Стабилизирующая обработка заключается в том, что можно оптимизировать нагрев нержавеющей стали до 850-930 insulation и теплоизоляцию в течение 1 часа, когда карбид хрома завершит разложение и будет генерировать стабильный серый или черный карбид титана из нержавеющей стали, стойкость к межкристаллитной коррозии. Кроме того, добавление титана в нержавеющую сталь может также диспергировать интерметаллическое соединение Fe2Ti при определенных условиях, повысить жаропрочность нержавеющей стали.

Титан из нержавеющей стали не является полностью безвредным, иногда может нанести вред производительности нержавеющей стали. Например, легко получать включения, такие как TiO2 и TiN, которые имеют высокое содержание и неравномерное распределение, что в определенной степени снижает чистоту нержавеющей стали и ухудшает качество поверхности слитка из нержавеющей стали и увеличивает сложность механическая обработка высокоточной поверхности заготовки, что приводит к увеличению процесса шлифования.

Обработка титана | Мастер рез

Приятно считать, что титан поддаётся механической обработке подобно нержавеющим сталям. Это значит, что обрабатывать титан в 4-5 раз труднее, чем обычную сталь, но это всё же не составляет неразрешимой проблемы.

Основные проблемы при обработке титана — это большая склонность его к налипанию и задиранию, низкая теплопроводность, а также то обстоятельство, что практически все металлы огнеупорны и растворяются в титане, в результате чего представляет собой сплав титана и твёрдого материала режущего инструмента. Такая обработка вызывает быстрый износ резца. Для уменьшения налипания и задирания и для отвода большого количества тепла, которое выделяется при резании, применяют охлаждающие жидкости. Точение заготовки производят с помощью резцов из твёрдых сплавов причём скорость обработки, как правило, ниже, чем при точении нержавеющей стали. Если необходимо разрезать листы из титана, то эту операцию осуществляют на гильотинных ножницах. Сортовой прокат больших диаметров режут механическими пилами, применяя ножовочные полотна с крупным зубом. Менее толстые прутки разрезают на токарных станках. При фрезеровании титан остаётся верным себе и налипает на зубья фрезы. Фрезы тоже изготовляют из твёрдых сплавов, а для охлаждения применяют смазки, отличающиеся большой вязкостью. При сверлении титана основное внимание обращают на то, чтобы стружка не скапливалась в отводящих канавках, так как это быстро повреждает сверло. В качестве материала для сверления титана применяют быстрорежущую сталь. При использовании титана как конструкционного материала титановые детали соединяют друг с другом и с деталями из иных материалов разными методами. Основной метод — сварка. Самые первые попытки сварить титан были неудачными, что объяснялось взаимодействием расплавленного металла с кислородом, азотом и водородом воздуха, ростом зерна при нагреве, изменениями в микроструктуре и другими факторами, приводимые к хрупкости шва. Однако все эти проблемы, ранее казавшиеся неразрешимыми, были решены в самые короткие сроки в наши дни сварка титана — обычная промышленная технология. Но, хотя проблемы решены, сварка титана не стала простой и лёгкой. Основная её трудность и сложность заключается в необходимости постоянного и неукоснительного предохранения сварного шва от загрязнения примесями. Поэтому при сварке титана используют не только инертный газ высокой чистоты и специальные бескислородные флюсы, но и разнообразные защитные козырьки, прокладки, которые защищают остывающие. Чтобы максимально снизить рост зерна и уменьшить изменения в микроструктуре, сварку ведут с большой скоростью. Почти все виды сварки производят в обычных условиях, применяя специальные меры для защиты нагретого металла от соприкосновения с воздухом. Но мировая практика знает и сварку в контролируемой атмосфере. Такая защита сварного шва обычно необходима при выполнении особо ответственных работ, когда требуется стопроцентная гарантия того, что сварной шов не будет загрязнён. Если свариваемые части не велики, сварку ведут в специальной камере, заполненной инертным газом. Сварщик хорошо видит всё, что ему нужно через специальное окно. Когда же сваривают большие детали и узлы, контролируемую атмосферу создают в специальных вместительных герметичных помещениях, где сварщики работают, применяя индивидуальные системы жизнеобеспечения. Разумеется, эти работы ведут сварщики самой высокой квалификации, но и обычную сварку титана должны проводить только специально обученные этому делу люди. В тех случаях, когда сварка не возможна или попросту не целесообразна, прибегают к пайке. Пайка титана осложняется тем, что он при высоких температурах химически активен и очень прочно связан с покрывающей его поверхность — окисной плёнкой. Подавляющее большинство металлов непригодно для использования в качестве припоев при пайке титана, так как получаются хрупкие соединения. Только чистые серебро и алюминий подходят для этой цели.

Соединять титан с титаном, а также с другими металлами можно и механически — клепкой или при помощи болтов. При использовании титановых заклёпок время клёпки увеличивается почти вдвое по сравнению с применением высокопрочных алюминиевых деталей, а гайки и болты из нового промышленного металла непременно покрывают слоем серебра или синтетического материала — тефлона, иначе при завинчивании гайки титан будет, как это ему неизменно присуще, налипать и задираться и резьбовое соединение не сможет выдержать больших напряжений. Склонность к налипанию и задиранию, обусловленная высоким коэфициентом трения, — очень серьёзный недостаток титана. Это приводит к тому, что титановые сплавы быстро изнашиваются и их нельзя использовать для изготовления деталей, работающих в условиях трения скольжения. При скольжении по любому металлу титан налипает на его поверхность, и деталь вязнет, схваченная липким слоем титана. Впрочем, говорить, что титановые сплавы нельзя применять при изготовлении трущихся деталей, неверно. Существует немало способов, упрочняющих поверхность титана и устраняющих склонность к налипанию. Один из них — азотирование. Процесс заключается в том, что детали, нагретые до 850-950 градусов, выдерживают в чистом газообразном азоте более суток. На поверхности металла образуется золотисто-жёлтая плёнка нитрида титана большой микротвёрдости. Износостойкость титановых деталей повышается во много раз и не уступает изделиям из специальных поверхностно упрочнённых сталей. Другой распространённый метод устранения склонности титана к задиранию — оксидирование. При этом в результате нагрева на поверхности деталей образуется окисная плёнка. При низкотемпературном оксидировании свободный доступ воздуха к металлу затруднён и окисная плёнка получается плотной, хорошо связанной с основной толщей титана. Высокотемпературное оксидирование заключается в том, что в течении 5-6 часов детали выдерживают на воздухе нагретыми до 850 градусов, а затем резко охлаждают в воде, чтобы удалить с поверхности рыхлую окалину. В результате оксидирования сопротивление износу возрастает в 15-100 раз.

Титановые сплавы несравненно более стойки и оборудование, изготовленное из них, служит гораздо дольше.

Сварка титана с другими металлами, повторяем, практически невозможна.

Как же соединяют титан со сталью? Существует несколько методов.

Когда оборудование не предназначено для работы при высоких температурах и не подвергается воздействию вакуума, поверхность его футеруют (т.е. выкладывают) тонким слоем титана. Но футерованное оборудование нельзя применять при температурах выше 100 градусов, так как при нагревании сталь расширяется значительно в большей степени, чем титан, что и приводит к повреждению футерованной конструкции. Кроме того, наличие зазора между футеровкой и кожухом не позволяет применять такое оборудование в процессах. Связанных с воздействием вакуума. В этом случае для изготовления оборудования используют двухслойный металл титан — сталь, где слой титана составляет от одной двадцатой до о

дной пятой части от всей толщины металла. И здесь слой титана обеспечивает коррозийную стойкость, а более дешевый материал — заданные механические характеристики. Титан и сталь соединяют друг с другом при помощи взрывной волны или методом прокатки в вакууме. В результате материалы связаны между собой не просто механически, а физически, что приводит к улучшению теплопередачи и позволяет оборудованию из двухслойного металла выдерживать повторяющие нагревы до 500 и более градусов и закалку в воде. Из биметалла титан — сталь изготовляют такое оборудование, как варочные котлы и отбельные башни целлюлозно-бумажного производства, ёмкости и колонны, применяемые в нефтехимии и металлургии. Использование биметаллического листа взамен цельнотитанового даёт существенную экономию.Методом литья изготавливают запорную арматуру, части насосов, приборов, детали, применяемые в машиностроении. В промышленности при производстве и обработке титана образуется большое количество отходов, состоящих из титановой губки, стружки, обрезков, кусков, лома. Основная масса этих отходов не используется, а накапливается на предприятиях, где отходы различных сплавов перемешиваются друг с другом и загрязняются. Специалисты уже давно задумываются над тем, как использовать этот металл. Наиболее целесообразно перерабатывать отходы титана во вторичные сплавы. Эти сплавы несколько уступают основным по однородности, прочности и другим механическим характеристикам. Загрязнённость примесями приводит к тому, что их стойкость против коррозии ниже, чем у серийных сплавов, и тем не менее вторичные титановые сплавы в достаточной степени прочны и коррозионностойкие. Их можно с успехом и большой пользой применять в химической, нефтеперерабатывающей, лёгкой, пищевой промышленности. Сейчас ведутся опытно-промышленные разработки вторичных сплавов и изделий из них, получаемых методом литья. Вторичные титановые сплавы во многих агрессивных средах по своей коррозийной стойкости незначительно уступают первичным сплавам, а в некоторых средах даже превосходят их. Что же касается их стоимости, то при широком производстве они будут дешевле первичных на 25-30 процентов.

Значение металлов в человеческом обществе всё более возрастает. Переворот в технике происходит с интенсивным развитием алюминиевой и магниевой промышленности. В последние десятилетия человечество получило в своё распоряжение группы редких металлов. И вот уже в наши дни, в самые последние годы на авансцену истории «поднимается» новый промышленный металл — титан. Титан с большим правом, чем алюминий, можно назвать металлом нашего века, точнее — второй его половины, так как этот новый конструкционный материал впервые стали производить и использовать только в пятидесятые годы. Впрочем, титан так и называют: «металл 20 века». И как много значений у слова «титан», так много эпитетов и наименований у самого металла. «Вечный», «парадоксальный», «металл сверхзвуковых скоростей, «металл будущего», «дитя войны» — вот только некоторые из них. Титан называют металлом будущего. Это, конечно, правильно. В будущем появятся новые области применения замечательного материала, люди создадут сплавы с ещё более удивительными свойствами. Но ведь будущее начинается сегодня, будущее и настоящее не отдельны непроходимой границей. Титан давно стал материалом современности — ценным, важным и необходимым. Больше того, широкое, повсеместное его применение как раз позволит скорее приблизить то светлое и прекрасное будущее, о котором мы все мечтаем.

ТРУДНОСТИ ОБРАБОТКИ. Металл Века

ТРУДНОСТИ ОБРАБОТКИ

Принято считать, что титан поддается механической обработке подобно нержавеющей стали. Это значит, что обрабатывать титан в 4—5 раз труднее, чем обычную сталь, но это все же не составляет неразрешимой проблемы. Основные помехи при обработке титана —это большая склонность его

к налипанию и задиранию, низкая теплопроводность, а также то обстоятельство, что практически все металлы и огнеупоры растворяются в титане, в результате чего стружка представляет собой сплав титана и твердого материала режущего инструмента. При такой обработке быстро изнашивается резец.

Для уменьшения налипания и задирания и для отвода большого количества тепла, которое выделяется при резании, применяют охлаждающие жидкости. Точение заготовки обычно производят с помощью резцов из твердых сплавов, причем скорость обработки, как правило, ниже, чем при точении нержавеющей стали.

Если необходимо разрезать листы из титана, то эту операцию осуществляют на гильотинных ножницах. Сортовой прокат больших диаметров режут механическими пилами, применяя ножовочные полотна с крупным зубом. Менее толстые прутки разрезают на токарных станках.

При фрезеровании титан остается верным себе и налипает на зубья фрезы. Фрезы тоже изготовляют из твердых сплавов, а для охлаждения применяют смазки, отличающиеся большой вязкостью.

При сверлении титана основное внимание обращают на то, чтобы стружка не скапливалась в отводящих канавках, так как это быстро повреждает сверло. В качестве материала для сверления титана применяют быстрорежущую сталь.

При использовании титана как конструкционного материала титановые детали соединяют друг с другом и с деталями из иных металлов разными методами.

Основной метод — сварка. Самые первые попытки сваривать титан были неудачными, что объяснялось взаимодействием расплавленного металла с кислородом, азотом и водородом воздуха, ростом зерна при нагреве, изменениями в микроструктуре и другими факторами, приводившими к хрупкости шва. Однако все эти проблемы, ранее казавшиеся неразрешимыми, были решены в самые короткие сроки и в наши дни сварка титана—обычная промышленная технология.

Но, хотя проблемы и решены, сварка титана не стала простой и легкой. Главная ее трудность и заключается в необходимости постоянного и неукоснительного предохранения сварного шва от загрязнения примесями. Поэтому при сварке титана используют не только инертный газ высокой чистоты и специальные бескислородные флюсы, но и разнообразные защитные козырьки, прокладки, которые защищают остывающие участки шва и прилегающей к нему зоны, а также обратную его сторону.

Чтобы максимально снизить рост зерна и уменьшить другие вредные изменения в микроструктуре, сварку ведут с большой скоростью. Почти все виды сварки производят в обычных условиях, применяя специальные меры для защиты нагретого металла от соприкосновения с воздухом.

Но мировая практика знает и сварку в контролируемой атмосфере. Такая защита сварного шва обычно необходима при выполнении особо ответственных работ, когда требуется стопроцентная гарантия того, что сварной шов не будет загрязнен. Если свариваемые части невелики, сварку ведут в специальной камере, заполненной инертным газом. Сварщик хорошо видит все, что ему нужно, через специальное окно.

Когда же сваривают большие детали и узлы, контролируемую атмосферу создают в специальных вместительных герметичных помещениях, где сварщики работают в скафандрах. Разумеется, эти работы ведут сварщики самой высокой квалификации, но и обычную сварку титана должны проводить только специально обученные этому делу люди.

В тех случаях, когда сварка невозможна или попросту нецелесообразна, прибегают к пайке. Пайка титана осложняется тем, что он при высоких температурах химически активен и очень прочно связан с покрывающей его поверхность оксидной пленкой. Подавляющее большинство металлов непригодно для использования в качестве припоев при пайке титана, так как получаются хрупкие соединения. Только чистые серебро и алюминий подходят для этой цели.

Соединять титан с титаном, а также с другими металлами можно и механически—клепкой или при помощи болтов. При использовании титановых заклепок время клепки увеличивается почти вдвое по сравнению с применением высокопрочных алюминиевых деталей, а гайки и болты из нового промышленного металла непременно покрывают слоем серебра или синтетического материала тефлона, иначе при завинчивании гайки титан будет, как это ему неизменно присуще, налипать и резьбовое соединение не сможет выдержать больших напряжений.

Склонность к налипанию, обусловленная высоким коэффициентом трения, ~ очень серьезный недостаток титана. Это приводит к тому, что титановые сплавы быстро изнашиваются и их нельзя использовать для изготовления деталей, работающих в условиях трения скольжения. При скольжении по любому металлу титан налипает на его поверхность, и деталь вязнет, схваченная липким слоем титана.

Впрочем, говорить, что титановые сплавы нельзя применять при изготовлении трущихся деталей, неверно. Существует немало способов, упрочняющих поверхность титана и устраняющих склонность к налипанию. Один из них — азотирование.

Процесс заключается в том, что детали, нагретые до 850— 950 °С, выдерживают в чистом газообразном азоте более суток. На поверхности образуется золотисто-желтая пленка нитрида титана большой микротвердости. Износостойкость титановых деталей повышается во много раз и не уступает изделиям из специальной поверхностно упрочненной стали.Другой распространенный метод устранения склонности титана к задиранию — оксидирование. При этом в результате нагрева на поверхности деталей образуется оксидная пленка. При низкотемпературном оксидировании свободный доступ воздуха к металлу затруднен и оксидная пленка получается плотной, хорошо связанной с основной толщей титана.

Высокотемпературное оксидирование заключается в том, что в течение 5-6 часов детали выдерживают на воздухе нагретыми до 850 °С, а затем резко охлаждают в воде, чтобы удалить с поверхности рыхлую окалину. В результате оксидирования сопротивление износу возрастает в 15—100 раз.

(PDF) Сварка титана и нержавеющей стали композитной вставкой

ТАБЛИЦА 2. Результаты прочностных характеристик сварных соединений с четырехслойными вставками

Тип вставки

Предел прочности при растяжении

UTS, МПа

Устойчивая прочность доходности

y, MPA

Относительное удлинение

,%

с NB 475,5 302 5,4

с TA [8] 417.42 213.26 5.25

Распределение микротвердости сварного сустава приведено на фиг.3. Измерения проводятся от пластины титана

ВТ1-0 (сплав 2) до пластины из хромоникелевой стали 12Х18Н10Т (сталь AISI 321). Микротвердость

исходного титана и стали составляет 190 и 275 HV соответственно. Несмотря на некоторые отклонения

, возникающие при измерениях, видно, что твердость основных металлов ВТ1-0 и 12Х18Н10Т как

, а также площади термического влияния на границы раздела титан/титан и сталь/сталь ниже чем

твердость соединений, сваренных лазером. Минимальная микротвердость зарегистрирована в медной пластине. Он достигает всего

120 HV. На границе медь/сталь, в области со слабой травимостью, регистрируется повышенная микротвердость

по сравнению с микротвердостью исходной стальной пластины, это значение достигает 300 HV. Этот факт свидетельствует об интенсивном деформационном упрочнении поверхностных слоев пластин, возникающем в результате их высокоскоростного взрывного нагружения. Этот эффект

не наблюдается на границе раздела ниобий/титан, что, вероятно, является следствием теплофизических характеристик

, в частности теплопроводности, так что на границе протекают процессы рекристаллизации.

Статические испытания на растяжение сварного соединения, в котором слои композита расположены перпендикулярно направлению растяжения

, проводят на сервогидравлической испытательной машине Instron 8801. Среднее значение механических характеристик

, полученных при испытаниях четырех опытных образцов, приведено в таблице 2, где также приведены для

сравнительные прочностные характеристики сварного соединения, полученные ранее с использованием промежуточной вставки, содержащей танталовую пластину

вместо ниобий один.

Результаты испытаний показывают, что значения пределов прочности и предела текучести неразъемных соединений с композиционными вставками

, сваренными взрывом, сравнимы с технически чистым титаном (450 и 380 МПа соответственно).

Прочностные характеристики соединения с промежуточной вставкой, содержащей ниобиевую пластину, превышают прочностные характеристики

соединения с пластиной из тантала [8].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Применение композитной вставки, полученной сваркой взрывом пластин из титана, ниобия, меди и стали

с использованием непрерывного СО2-лазера, позволило получить неразъемное соединение с пределом прочности (UTS =

475.5 МПа) и текучести (Y = 302 МПа), которые сравнимы с прочностью исходного титана (450 и

380 МПа соответственно). При испытании на статическое растяжение разрушение произошло в самом слабом компоненте вставки из композита

, то есть в медной пластине.

Работа выполнена при поддержке РФФИ, проект № 14-08-00633.

ССЫЛКИ

1. G. Metzger and R. Lison, Weld. Журнал 55 (8), 230–240 (1976).

2. У.Reisgen, L. Stein, and M. Steiners, Schweiβen Schneiden. 62(5), 278–284 (2010).

3. С. Катаяма, Weld. Междунар. 1(8), 618–625 (2004).

4. Дулей В.В. Лазерная сварка (Джон Уилли, Лондон, 1998).

5. Рябкин Д.М., Рябов В.Р., Гуревич С.М. Сварка разнородных металлов. Киев: Техника, 1976.

6. М. Ратод и М. Куцума, кв. Дж. Яп. Сварка. соц. 2, 282–294 (2003).

7. А.Н. Черепанов, Ю.В. Афонин В., Оришич А.М. // Heavy Eng.8, 24–26 (2009).

8. Черепанов А.Н., Оришич А.М., Мали В.И. // ФММ. Сгорел. Взрывы. 50(4), 124–129 (2014).

9. Исаев В.И., Черепанов А.Н., Шапеев В.П. J. Тепломассоперенос. 99, 711–720 (2016).

10. B. Crossland, Int. Дж. Импакт Инж. 30, 1333–1351 (2004).

11. F. Grignon, D. Benson, K.S. Vecchio, and M.A. Meyers, Int. Дж. Импакт Инж. 30, 1333–1351 (2004).

12. Батаев И.А., Батаев А.А., Мали В.И., матер. Дизайн 35, 225–234 (2012).

13. S.A.A. Akbari-Mousavi, L.M. Barrett, and S.T.S. Al-Hassani, J. Mater. Технологии процесса. 202, 224–239

(2008).

14. Ф. Финдик, Матер. Дизайн 32 (3), 1081–1093 (2011).

15. F. Grignon, D. Benson, K.S. Vecchio, and M.A. Meyers, Int. Дж. Импакт Инж. 30, 1333–1351 (2004).

16. Дерибас А.А. Физика упрочнения и сварки взрывом. Новосибирск: Наука, 1972.

Недорогой монитор для сварки титана и нержавеющей стали

Титан и нержавеющая сталь являются реактивными сплавами.Когда они нагреваются в процессе сварки, они вступают в реакцию с любым присутствующим воздухом, вызывая окисление, что может привести к потере свойств коррозионной стойкости. Поэтому защита металла инертным газом имеет решающее значение, и одним из способов измерения содержания кислорода в зоне сварки является использование Weld Purge Monitor®.

Компания Huntingdon Fusion Techniques, лидер в области технологии продувки сварных швов, HFT® PurgeEye® Nano идеально подходит для сварки титана и высококачественной нержавеющей стали, где требуется содержание кислорода не более 10 частей на миллион.

Люк Кин, технический менеджер по продажам HFT®, сказал: «Постоянно зная точный уровень кислорода внутри трубы, сварщик знает, когда начинать сварку для получения высококачественных результатов. PurgeEye® Nano — это наш базовый монитор начального уровня с разрешением 10 страниц в минуту, что означает, что он идеально подходит для ограниченного бюджета. Это простой автоматический монитор, который идеально подходит для сварки титана, нержавеющей стали и других химически активных металлов, таких как цирконий».

Благодаря герметичным разъемам для шлангов для продувки сварных швов, легкий прибор PurgeEye® Nano можно использовать с дополнительным ручным насосом и зондом для отбора проб газа.PurgeEye® Nano был разработан для продувки сварных швов, когда регистрация данных, сигналы тревоги и управление машиной не требуются. Монитор был разработан с использованием уникального датчика с длительным сроком службы, время прогрева которого составляет менее 60 секунд.

Рон Сьюэлл, председатель HFT®, сказал: «Все наши мониторы продувки сварных швов® и надувные системы продувки труб, трубопроводов и трубопроводов, а также наши надувные корпуса для сварки производятся в Великобритании. Мы не жертвуем качеством и гарантируем 100% мастерство.

Сделано в Уэльсе «Производитель года» и Welsh Business Awards — «Экспортер года».

Компания Huntingdon Fusion Techniques HFT® имеет эксклюзивную дистрибьюторскую сеть по всему миру.

Дополнительная информация

Этот пресс-релиз является успешно опубликованным в журналах по всему миру , нажав на логотип, вы можете прочитать статью:

Huntingdon Fusion Techniques HFT® являются гордыми членами из:

Вам не разрешается использовать или копировать любой из этих материалов или контента без письменного разрешения Huntingdon Fusion Techniques HFT®, защищенного авторскими правами. Все права принадлежат исключительно компании Huntingdon Fusion Techniques HFT®. Не для любого воспроизведения без согласия.

%PDF-1.4 % 297 0 объект > эндообъект внешняя ссылка 297 235 0000000016 00000 н 0000006038 00000 н 0000006247 00000 н 0000006291 00000 н 0000006327 00000 н 0000008635 00000 н 0000008768 00000 н 0000008918 00000 н 0000009046 00000 н 0000009194 00000 н 0000009409 00000 н 0000009557 00000 н 0000010283 00000 н 0000010960 00000 н 0000011134 00000 н 0000011301 00000 н 0000011713 00000 н 0000011901 00000 н 0000011938 00000 н 0000012041 00000 н 0000012245 00000 н 0000012435 00000 н 0000012641 00000 н 0000012822 00000 н 0000033038 00000 н 0000043572 00000 н 0000049276 00000 н 0000054837 00000 н 0000059772 00000 н 0000065161 00000 н 0000065702 00000 н 0000065831 00000 н 0000070654 00000 н 0000079767 00000 н 0000082460 00000 н 0000092150 00000 н 0000092483 00000 н 0000099709 00000 н 0000099965 00000 н 0000100888 00000 н 0000101067 00000 н 0000101411 00000 н 0000101595 00000 н 0000102129 00000 н 0000102249 00000 н 0000116186 00000 н 0000116225 00000 н 0000116903 00000 н 0000117056 00000 н 0000117343 00000 н 0000117491 00000 н 0000118102 00000 н 0000118255 00000 н 0000118839 00000 н 0000118992 00000 н 0000119561 00000 н 0000119714 00000 н 0000120284 00000 н 0000120437 00000 н 0000120999 00000 н 0000121152 00000 н 0000121697 00000 н 0000121850 00000 н 0000122384 00000 н 0000122537 00000 н 0000123079 00000 н 0000123232 00000 н 0000123760 00000 н 0000123913 00000 н 0000124448 00000 н 0000124601 00000 н 0000125118 00000 н 0000125271 00000 н 0000125869 00000 н 0000126022 00000 н 0000126540 00000 н 0000126693 00000 н 0000127213 00000 н 0000127366 00000 н 0000127895 00000 н 0000128048 00000 н 0000128568 00000 н 0000128721 00000 н 0000129246 00000 н 0000129399 00000 н 0000129916 00000 н 0000130069 00000 н 0000130672 00000 н 0000130825 00000 н 0000130977 00000 н 0000131130 00000 н 0000131283 00000 н 0000131436 00000 н 0000131589 00000 н 0000131742 00000 н 0000131894 00000 н 0000132513 00000 н 0000132667 00000 н 0000132820 00000 н 0000132972 00000 н 0000133125 00000 н 0000133278 00000 н 0000133431 00000 н 0000133584 00000 н 0000133737 00000 н 0000133890 00000 н 0000134043 00000 н 0000134196 00000 н 0000134348 00000 н 0000134501 00000 н 0000134654 00000 н 0000134807 00000 н 0000134960 00000 н 0000135113 00000 н 0000135266 00000 н 0000135419 00000 н 0000135572 00000 н 0000135725 00000 н 0000135878 00000 н 0000136030 00000 н 0000136183 00000 н 0000136336 00000 н 0000136489 00000 н 0000136642 00000 н 0000136795 00000 н 0000136947 00000 н 0000137100 00000 н 0000137253 00000 н 0000137405 00000 н 0000137558 00000 н 0000137709 00000 н 0000137861 00000 н 0000138013 00000 н 0000138166 00000 н 0000138319 00000 н 0000138472 00000 н 0000138625 00000 н 0000138778 00000 н 0000138931 00000 н 0000139084 00000 н 0000139237 00000 н 0000139390 00000 н 0000139543 00000 н 0000139696 00000 н 0000139849 00000 н 0000140002 00000 н 0000140155 00000 н 0000140308 00000 н 0000140461 00000 н 0000140613 00000 н 0000140766 00000 н 0000140919 00000 н 0000141070 00000 н 0000141223 00000 н 0000141376 00000 н 0000141529 00000 н 0000141682 00000 н 0000141835 00000 н 0000141988 00000 н 0000142141 00000 н 0000142294 00000 н 0000142447 00000 н 0000142600 00000 н 0000142753 00000 н 0000142906 00000 н 0000143058 00000 н 0000143211 00000 н 0000143364 00000 н 0000143517 00000 н 0000143670 00000 н 0000143823 00000 н 0000143976 00000 н 0000144129 00000 н 0000144282 00000 н 0000144435 00000 н 0000144588 00000 н 0000144741 00000 н 0000144894 00000 н 0000145047 00000 н 0000145199 00000 н 0000145351 00000 н 0000145948 00000 н 0000146101 00000 н 0000146678 00000 н 0000146831 00000 н 0000147417 00000 н 0000147570 00000 н 0000148136 00000 н 0000148289 00000 н 0000148732 00000 н 0000148780 00000 н 0000150964 00000 н 0000151442 00000 н 0000151626 00000 н 0000151819 00000 н 0000152012 00000 н 0000152196 00000 н 0000152383 00000 н 0000152570 00000 н 0000152754 00000 н 0000152941 00000 н 0000153125 00000 н 0000153309 00000 н 0000153652 00000 н 0000153836 00000 н 0000154020 00000 н 0000154204 00000 н 0000154884 00000 н 0000154932 00000 н 0000155554 00000 н 0000156013 00000 н 0000156061 00000 н 0000156459 00000 н 0000157672 00000 н 0000158204 00000 н 0000158252 00000 н 0000158643 00000 н 0000158935 00000 н 0000159360 00000 н 0000159547 00000 н 0000159619 00000 н 0000159917 00000 н 0000160036 00000 н 0000160160 00000 н 0000160299 00000 н 0000160456 00000 н 0000160595 00000 н 0000160737 00000 н 0000160889 00000 н 0000161077 00000 н 0000161244 00000 н 0000161393 00000 н 0000161540 00000 н 0000161689 00000 н 0000004996 00000 н трейлер ]/предыдущая 8494353>> startxref 0 %%EOF 531 0 объект >поток хΌ heǟzg׮mZ»v4EbYل(s3+v%jtZ̊uل2KLGucJVLkj?}J ` Ή\}=ND{9>UF’?/,’Nq {r@hTH?)quE)|}&Ԡ*m&O|z8}5tjR-؞kmp3WKetRz. u»&=L {}NSN׹9 u$L] ȧm 30,$ˬ.}K&2v5h4a1WGa|l5Xs⢣hv`s−6=ʹŸ;spoken}>oQaƷYG h~SG9p՞]

Свариваемость титанового сплава и нержавеющей стали

Просмотры сообщений: 808

Титан Титановые сплавы и широко используются в аэрокосмической, нефтехимической, медицинской и других областях благодаря их высокой удельной прочности, высокой температуре плавления, хорошей ударной вязкости и отличной коррозионной стойкости.Однако из-за низкого модуля упругости, плохой свариваемости и обрабатываемости титана цена относительно высока, что ограничивает его применение, в то время как нержавеющая сталь является высокопрочным, недорогим конструкционным материалом и обладает хорошей коррозионной стойкостью, свариваемость и технологичность.

Свариваемость титанового сплава и нержавеющей стали

Если титановый сплав и нержавеющая сталь могут использоваться в сочетании, композитный компонент может одновременно обладать превосходными свойствами двух материалов, снижая при этом производственные затраты. Однако сварка титанового сплава и нержавеющей стали относится к сварке разнородных металлов, и нельзя игнорировать различные проблемы сварки, которые могут возникнуть в процессе.

Свариваемость титана и титановых сплавов
Титан и титановые сплавы обладают высокой химической активностью. При высоких температурах они очень легко вступают в реакцию с водородом, кислородом, углекислым газом, водой и т. д. на воздухе, в результате чего снижается пластичность и ударная вязкость сварных соединений, и в то же время объемное расширение вызывает большее стресс.Это приводит к образованию пор вблизи линии сплавления, что в тяжелых случаях может привести к холодным трещинам.
Титан и титановые сплавы обладают особыми теплофизическими свойствами. Титановый сплав имеет характеристики высокой температуры плавления, малой теплоемкости и низкой теплопроводности. Следовательно, при сварке оттаиванием легко получить перегретую структуру и сделать кристаллические зерна более крупными.
Модуль упругости титана и титановых сплавов примерно вдвое меньше, чем у стали, поэтому остаточная деформация при сварке относительно велика, а исправление деформации после сварки также затруднено.
Свариваемость нержавеющей стали Мартенситная нержавеющая сталь
обычно представлена сталью с 13% Cr (широко известной как нержавеющая сталь 420). Во время сварки часто возникают такие проблемы, как низкотемпературная хрупкость, ухудшение низкотемпературной ударной вязкости и снижение пластичности, сопровождающее закалку.
Ферритная нержавеющая сталь
представлена сталью с содержанием 18% Cr (широко известная как нержавеющая сталь 430). Когда температура сварки достигает примерно 475°C, прочность и твердость стали значительно улучшаются, а пластичность и ударная вязкость значительно снижаются, что приводит к сильному охрупчиванию.При условии нагревания в течение длительного времени при 700~800 ℃ он подвержен таким проблемам, как снижение коррозионной стойкости и замедленное растрескивание.
Аустенитная нержавеющая сталь
представлена сталью 18% Cr-8% Ni (широко известной как нержавеющая сталь 304), которая обычно имеет хорошие сварочные характеристики. Однако при сварке высоколегированной нержавеющей стали с высоким содержанием никеля и молибдена легко получить высокотемпературную трещину, охрупчивание в σ-фазе, снижение коррозионной стойкости, коррозионное растрескивание под напряжением и другие дефекты.
Дуплексная нержавеющая сталь
обладает характеристиками аустенитной и ферритной нержавеющей стали, имеет хорошие сварочные характеристики и менее чувствительна к образованию горячих трещин при сварке. Однако увеличение содержания феррита в околошовной зоне может вызвать такие проблемы, как снижение коррозионной стойкости и ухудшение низкотемпературной ударной вязкости.
Полная свариваемость титанового сплава и нержавеющей стали
В настоящее время методы сварки титанового сплава и нержавеющей стали в основном включают лазерную сварку, плазменную сварку, электронно-лучевую сварку, сварку взрывом, сварку трением и диффузионную сварку.
Титан, основной компонент титановых сплавов, и железо, основной компонент нержавеющей стали, являются материалами с высокой температурой плавления, но их температуры плавления различаются на 140°C. В процессе сварки, когда нержавеющая сталь достигает расплавленного состояния, титановый сплав все еще находится в твердом состоянии. В это время материал из нержавеющей стали легко проникает в границу зерен зоны перегрева, вызывая потерю материала из нержавеющей стали, сжигание легирующих элементов или испарение, что затрудняет сварку сварного соединения.
Кроме того, титан химически активен и легко реагирует с железом, хромом , никелем и другими легирующими элементами в нержавеющей стали с образованием интерметаллических соединений. При соединении легко образуются хрупкие фазы и большие внутренние напряжения в стыках, что приводит к трещинам в стыках.
В настоящее время предстоит решить еще много проблем при сварке титанового сплава и нержавеющей стали. Но нельзя отрицать, что исследования по сварке титанового сплава и нержавеющей стали имеют большие экономические преимущества.
Заключение
Спасибо, что прочитали нашу статью, и мы надеемся, что она поможет вам лучше понять свариваемость сплава между титановым сплавом и нержавеющей сталью . Если вы хотите найти дополнительную информацию о титане и титановом сплаве, мы хотели бы посоветовать вам посетить Advanced Refractory Metals (ARM) для получения дополнительной информации.
Штаб-квартира в Лейк-Форест, Калифорния, США, Advanced Refractory Metals ( ARM) — ведущий производитель и поставщик тугоплавких металлов по всему миру.Он предоставляет клиентам высококачественные тугоплавкие металлы и сплавы, такие как титан , титановые сплавы , вольфрам, молибден, тантал, рений, и цирконий по очень конкурентоспособной цене.
Советы по сварке титана
Многие из наших новых розочек подчеркивают важность хорошего знания своего ремесла, выполнения работы в меру своих способностей и получения как можно большего образования, чтобы преуспеть в сварочной работе.Многие также отмечают, что сварка TIG/GTAW — хороший способ для женщин-сварщиков, потому что она «чистая» и требует ловкости и терпения — две вещи, в которых женщины особенно хороши. Я бы добавил, что сварка титана (или других специальных металлов) будет хорошим навыком для вашего резюме. Сварка титана популярна в аэрокосмической и оборонной промышленности, энергетике, морской промышленности, перерабатывающих заводах и даже в производстве велосипедов. И, если вы можете сварить титан, вы можете сделать хорошую монету.
Многие сварщики думают, что титан сложно сваривать, но на самом деле, как и все остальное, для этого нужны знания и практика. Титан называют реактивным металлом, потому что он не любит загрязнения, и на самом деле, загрязненный титановый сварной шов может стать хрупким (чего вам определенно не хочется, когда вы едете по неровной дороге на горном велосипеде).
Джим Уотсон из Arc-Zone в воскресенье днем 
Титан желателен, потому что он прочен, легок и устойчив к коррозии, но сварщик должен позаботиться о том, чтобы сварить его правильно.
Первый шаг к сварке титана — это убедиться, что ваш производственный цех чист. Вам не обязательно нужна высокотехнологичная белая чистая комната, и вам не нужно будет надевать маленькие бумажные пинетки, но место, где вы будете заниматься сваркой, должно быть очищено от влаги, пыли, жира и любых других загрязнений. может достичь. Вам также следует избегать сквозняков — турбулентный воздух может втягивать кислород, что может повредить сварной шов. Некоторые люди используют продувочные камеры, закрывающие зону сварки.
Надувные газовые камеры для продувки Arc-Zone
Вы также должны убедиться, что поверхности ваших суставов гладкие и чистые.Вы можете использовать щетку из нержавеющей стали, но убедитесь, что она предназначена только для вашей титановой сварки, иначе вы получите перекрестное загрязнение, и не используйте стальной напильник, наждачную бумагу или стальную вату, которые могут оставить частицы в вашей основе. металл. Также вы можете очистить основной металл денатурированным спиртом и безворсовой тряпкой.
Щетка для зачистки нержавеющей стали Arc-Zone
Я упомянул сквозняки, потому что загрязнение кислородом является одной из наиболее распространенных причин некачественных сварных швов из титана, поэтому вам необходимо защищать переднюю, а часто и заднюю сторону сварного шва до тех пор, пока температура зоны сварки падает ниже 800° F (427° C).Как правило, вы будете использовать аргон в качестве защитного газа, и вам нужно убедиться, что ваш газ из надежного источника и что все провода и фитинги были протестированы. То же самое и с горелкой TIG/GTAW: убедитесь, что все ваши фитинги подходят, а изоляторы и уплотнительные кольца горелки обеспечивают надлежащее уплотнение. И, наконец, вам понадобится сверхбольшая насадка с газовой линзой или выпрямителем потока газа, или большая насадка для экономии газа, и вы захотите отрегулировать скорость потока для хорошего покрытия и отсутствия турбулентности.
Экономия газа с большим соплом Arc-Zone
Некоторые люди делают свои собственные защитные колпачки**, и хотя это может быть хорошо, если вы бездельничаете в своем собственном магазине, в более профессиональном применении вы можете использовать замыкающие и вспомогательные щиты, специально разработанные для стабильной работы.Это особенно важно в автоматизированном приложении или любом сварочном процессе, требующем согласованности и воспроизводимости.
Вспомогательный экран Arc-Zone
Если вы свариваете трубу и трубу, вам необходимо обеспечить подачу защитного газа с обратной стороны. Существует несколько продуктов, которые помогут вам очистить спину: надувные камеры, водорастворимые продувочные заглушки, продувочная пленка, специальные ленты, продувочные прокладки… Arc-Zone предлагает широкий ассортимент продуктов, которые помогут вам, включая кислородные датчики, знать, если ваша чистка успешна.
Водорастворимая продувочная заслонка Arc-Zone
Как и в случае любого специализированного процесса сварки, практика будет вашим другом… поделитесь своими советами по успешной сварке титана и дайте нам знать, если у вас есть вопросы — здесь, в Arc-Zone, мы будем рады помочь вам!
ДРУГИЕ РЕСУРСЫ ОНЛАЙН:
Arc-Zone’s Weld Titanium Like a PRO (. pdf)
От наших друзей из Miller: «Титан 101: лучшие методы сварки TIG (GTA)»
От сотрудников Weldcraft: «Надежная сварка титановых труб методом TIG»
Больше на YouTube:
**Видео Роди Уолтера из Groovy Cycleworks о том, как изготовить нестандартный титановый сварочный стакан

**Г-н. TIG о том, как сваривать титан (обратите внимание на самодельный ленточный противогаз)

Titanium вопрос для всех высококвалифицированных ветеранов. — Сварка/Fab Общее обсуждение
Хилл Билли,

это датчик O2 к титановому выхлопу?

Нет! стержень из кремниевой бронзы не совместим с Ti и SS. Однако, чтобы дать вам шанс провести свой эксперимент в бою, попробуйте DC Negative, и он будет работать намного лучше.

Ниже перечислены приемлемые стержни для сварки Ti/TIG. **** Примечание! Стержни очень дорогие, начинаются с цены около 275 долларов США до фунта стерлингов ****
.

Наименование Температура C/F Состав Solidus Liquidus
Ag-5Al — 780/1436 — 810/1490
Ti-20Zr-20Cu-20Ni — 842/1548 — 848/1558
Ti-15Ni-15Cu — 830/1526 — 850/1562
Ag-26,7Cu-4,5Ti — 830/1526 — 850/1562
Ag-9Pd-9Ga — 845/1553 — 880/1616
Ti-15Cu-15Ni — 902/1656 — 932/1710
Аг-21.3Cu-24.7Pd — 900/1652 — 950/1742

Титан — это то, что я называю «тепловым монстром», что означает, что он потребляет вдвое больше тепла, чем нержавеющая сталь той же толщины. Если ваш сварной шов должен иметь 100% проплавление, ваши прихваточные швы должны иметь 100% провар, очень сложно сварить валик со 100% проплавлением и пройти по прихваточному шву, который не на 100%, и удерживать 100% проплавление на протяжении всей сварки. шарик. Титан очень неумолим по отношению к этому; например, если вам не удалось проникнуть при первом проходе, вы не сможете исправить это, приварив его обратно, как вы можете сделать со сталью или нержавеющей сталью, сварной шов придется удалить и переделать.

Используйте торированный вольфрам, вы можете использовать лантанированный, но если у вас много титана для сварки, вам может понадобиться торированный вольфрам. Это ваши единственные два варианта, вы, возможно, читали в одном из моих постов, что у нас были проблемы с Tri-mix; Ну, титан — это металл, с которым у нас было больше всего проблем.
Всегда подсоединяйте провод заземления к РАБОТЕ с помощью положительного зажима (зажим типа «C»), никогда не используйте пружинный зажим. Это может привести к внутреннему ожогу в том месте, где был подключен зажим заземления, и его нельзя увидеть визуально, когда вы закончите, но все же, когда вы вводите его в эксплуатацию, деталь выходит из строя не в месте сварки.Когда мы делаем более крупные теплообменники, мы фактически привариваем от двух до четырех отводов на теплообменнике и прикручиваем провод заземления к детали, поэтому, даже если у вас есть ожог, вы отрезаете вывод в конце работы.
Будьте осторожны, когда начинаете сварку, титан при переходе от комнатной температуры к температуре плавления 3000 градусов становится очень магнитным. При комнатной температуре это не так, и при 3000 градусов это не так, только во время перехода, поэтому держите ваш наполнительный стержень вне зоны, пока вы не установите ванну.Присадочный стержень во время сварки становится очень липким, потому что вы должны все время держать его под экраном, и это делает присадочный стержень очень горячим, поэтому, если вы прикоснетесь к чему-либо, он прилипнет к нему, и я имею в виду, хорошо приклеился. Это важная причина, по которой вам нужна большая чашка, 1 дюйм или больше. Это позволяет держать присадочный стержень более холодным, но все еще под защитным экраном.

Сэм
Руководство по сварке титана: подготовка материалов
Несмотря на то, что титан на 45 % легче стали и на 60 % тяжелее алюминия, сварка этого прочного материала может оказаться непростой задачей.Фактически, многие недостатки титана являются причиной его плохой репутации в сварочном бизнесе. При постоянных температурах сварка может привести к загрязнению материала нитридами, карбидами и оксидами, что может привести к снижению сопротивления, хрупкости и ударной вязкости. Однако при высокой температуре титан может стать очень реактивным по отношению к химическим веществам в окружающей среде.
Хлор из чистящих составов или человеческого пота может вызвать коррозию в процессе сварки. Таким образом, сварщик должен быть защищен от локального загрязнения, так как трение от угловых шлифовальных кругов может привести к сильному нагреванию и способствовать попаданию загрязняющих веществ в сварной шов.
Санитарная обработка при работе с материалами
Наиболее важным шагом является выбор качественного титана для надлежащей подготовки материала и ухода за ним. Вам нужно будет хранить все материалы в сухом, чистом месте и следить за тем, чтобы они были запечатаны и завернуты, когда они не используются. Фактически, все сварщики также должны использовать чистые перчатки при работе с материалами, так как даже чистые руки могут испортить материал. Загрязнение смазочными материалами, смазочно-охлаждающей жидкостью, грязью, краской и другими веществами может привести к охрупчиванию – основной причине разрушения сварного шва.
Подготовка поверхности
При использовании качественных материалов, таких как титан класса 5, сварщики должны понимать использование различных комбинаций механических свойств, простоты изготовления, формуемости, коррозионной стойкости и свариваемости. В свою очередь, сварщики должны понимать, как подготовить идеальное основание и предотвратить три основные ошибки при сварке титана, в том числе:
Использование неподходящего присадочного металла
Недостаточное качество защиты сварочной ванны
Неправильная очистка металла
Правильный способ распределения газа
Газовые вольфрамовые горелки могут охлаждаться водой или вспомогательным средством, в зависимости от предпочтительного оборудования.Для сварки титана достаточно 2% оксидированного вольфрама, чтобы выдержать необходимый ток. Чтобы обеспечить достаточное покрытие, в большинстве учреждений используются собственные кошельковые блоки из листов нержавеющей стали и пористой меди.