Titanove zlitine se pogosto uporabljajo v letalstvu, ladjedelništvu, medicinskih napravah in na drugih področjih zaradi svoje visoke trdnosti, nizke gostote in odlične odpornosti proti koroziji. Vendar pa je varjenje titanove zlitine nagnjeno k razpokam in drugim napakam, ki resno vplivajo na kakovost varjenja in strukturne lastnosti. Za sistemsko reševanje tega problema je potrebno izvajati celovit nadzor z različnih vidikov, kot so procesna zaščita, termični nadzor, ujemanje materialov in predobdelava zvarov.
Strogo izvajajte postopek zaščite pri varjenju
Titanova zlitina ima visoko aktivnost proti kisiku, dušiku, vodiku in drugim plinom pri visokih temperaturah, ti elementi pa tvorijo krhke okside, nitride in hidride, ko vdrejo v zvar, kar povzroči zmanjšanje plastične žilavosti spoja in povzroči razpoke. Zato mora celoten postopek varjenja potekati pod zaščito inertnega plina:
- Lokalna zaščita: šobe varilne pištole z velikim-premerom se uporabljajo za zagotovitev, da plin argon pokrije varilni bazen in sosednja toplotno-prizadeta območja, pretok zraka pa mora biti gladek in enakomeren, da se prepreči turbulenca, ki povzroča zaplet zraka.
-Zaščita zadaj: po varjenju uporabite pokrov za košnjo, da nadaljujete z argonsko zaščito, dokler temperatura zvara in toplotno-prizadetega območja ne pade pod 200 stopinj, da preprečite visoko-temperaturno oksidacijo.
-Zaščita hrbtne strani: Za soležne zvare na srednjih in težkih ploščah je treba na hrbtno stran namestiti zračne blazine ali argonsko zaščito, da zagotovite, da dvostransko-območje oblikovanja ni onesnaženo.
Čistost zaščitnega plina mora biti večja ali enaka 99,99 %, rosišče mora biti nižje od -50 stopinj, pretok zraka v zaščitenem območju pa mora biti strogo nadzorovan.
Izvedite termično kontrolo varilnega procesa
Titanova zlitina ima nizko toplotno prevodnost, kopičenje varilne toplote pa lahko zlahka povzroči groba zrna v toplotno-prizadetem območju in poveča nagnjenost k razpokam. Vnos toplote pri varjenju in hitrost hlajenja je treba nadzorovati s prisilnim hlajenjem:
- Vodno{1}}hlajena bakrena podložna plošča: Bakrena podložna plošča s hladilnim umivalnikom je nameščena na hrbtni strani zvara, da pospeši odvajanje toplote in omeji čas zadrževanja pri visoki temperaturi.
-Nadzirajte temperaturo med plastmi: pri varjenju več plasti in večkratnih prehodih je treba temperaturo med plastmi nadzorovati pod 150 stopinj, da preprečite nastanek pregretega tkiva.
- Optimizirani varilni parametri: nizek vnos toplote se uporablja za zmanjšanje širine toplotno-prizadetega območja, hkrati pa zagotavlja penetracijo.
Razumna izbira varilnih materialov in metod
Ujemanje varilnega materiala
Sestava varilne žice mora biti skladna ali podobna osnovni kovini, pri čemer je treba dati prednost ustreznim razredom, kot je ER Ti-6Al-4V. Za spoje, ki zahtevajo visoko žilavost, je mogoče uporabiti nekoliko nižjo trdnost in boljšo plastičnost za izboljšanje odpornosti proti razpokam.
Izbira metode varjenja
-Varjenje z volframovim inertnim plinom (GTAW/TIG): Primerno za tanke, srednje in težke plošče, s stabilnim oblokom in enostavnim doseganjem visoko{1}}kakovostnih zvarov. Za nadaljnje zmanjšanje vnosa toplote je priporočljivo pulzno TIG varjenje.
-Varjenje s plazemskim oblokom (PAW): primerno za srednje težke plošče, s koncentriranim virom toplote in visoko učinkovitostjo varjenja. Če se uporablja mešanica argona-vodika, je treba vsebnost vodika strogo nadzorovati znotraj manj kot ali enako 5 %, da preprečite razpoke, ki jih povzroča vodik.
-Varjenje z laserskim/elektronskim žarkom: primerno za natančne komponente, z ozkim-območjem izpostavljenosti toploti in majhnimi deformacijami, vendar visokimi stroški opreme, ki jih je treba izvajati v visokem vakuumu ali zaščitni atmosferi.
Izbolj-pripravo pred varjenjem in nadzor postopka
Čiščenje in zdravljenje sklepov
Pred varjenjem je treba površino spoja in varilne žice temeljito odstraniti s površine oksidne lestvice, maščobe, vlage in drugih onesnaževalcev. Priporočeni so naslednji koraki:
- Mehansko čiščenje: uporabite žično krtačo iz nerjavečega jekla ali rezkajte, da odstranite oksidni film;
- Kemično čiščenje: luženje z raztopino dušikove kisline + fluorovodikove kisline, nato spiranje z deionizirano vodo in sušenje;
- Posnemanje acetona ali alkohola.
Po čiščenju je treba varjenje zaključiti v 4 urah, da preprečite sekundarno onesnaženje.
Pregled montaže in plinske zaščite
Montažna vrzel mora biti strogo nadzorovana, na splošno ne več kot 0,5 mm. Pred varjenjem se plin pred-odvaja, da se zagotovi, da zaščitni plin pokrije območje zvara in je pretok zraka enakomeren. Za preverjanje zaščitnega učinka se lahko uporabijo testi dima ali detektorji kisika.
Nadzor varilnega okolja
Varjenje je treba izvajati v čistem, posebnem prostoru brez vetra, z relativno vlažnostjo pod 60 %, da preprečite vdor vlage iz okolja v območje obloka.
Pregled in obdelava po-varjenju
Priporočljivi so vizualni pregled, testiranje s penetrantom (PT) ali rentgenski pregled (RT), ultrazvočno testiranje (UT) pa je mogoče dopolniti za pomembne komponente. Po potrebi se po varjenju izvede-žarenje brez napetosti, temperatura žarjenja je na splošno 550~650 stopinj, zračno hlajenje po izolaciji pa je treba izvesti pod vakuumsko ali argonsko zaščito.
Ključ do kakovosti varjenja titana je v nadzoru celotnega procesa: od pred{0}}čiščenja varjenja, zaščite pred plinom, upravljanja vnosa toplote do izbire metode, specifikacije postopka je treba strogo upoštevati. S sistematičnim načrtovanjem procesa in nadzorom procesa je mogoče občutno zmanjšati nagnjenost k zvarnim razpokam in pridobiti zanesljive varjene spoje iz titanove zlitine, ki ustrezajo potrebam visoko-proizvodnje opreme.