Aliajele de titan sunt utilizate pe scară largă în industria aerospațială, construcții navale, dispozitive medicale și alte domenii datorită rezistenței lor ridicate, densității scăzute și rezistenței excelente la coroziune. Cu toate acestea, sudarea aliajelor de titan este predispusă la fisuri și alte defecte, care afectează grav calitatea sudurii și proprietățile structurale. Pentru a rezolva această problemă în mod sistematic, este necesar să se efectueze un control cuprinzător din diverse aspecte, cum ar fi protecția procesului, controlul termic, potrivirea materialului și pretratarea sudurii.
Implementați cu strictețe procesul de protecție la sudare
Aliajul de titan are activitate ridicată împotriva oxigenului, azotului, hidrogenului și altor gaze la temperaturi ridicate, iar aceste elemente vor forma oxizi, nitruri și hidruri fragile la invadarea sudurii, ducând la scăderea tenacității plastice a îmbinării și inducând fisuri. Prin urmare, întregul proces de sudare trebuie efectuat sub protecția gazului inert:
- Protecție locală: duzele pentru pistolul de sudură cu diametru mare-sunt utilizate pentru a se asigura că gazul argon acoperă bazinul de sudură și zonele afectate de căldură-adiacente, iar fluxul de aer trebuie să fie neted și uniform pentru a evita turbulențele care cauzează încurcarea aerului.
-Protecție din spate: după sudare, utilizați o hotă de cosit pentru a continua protecția cu argon până când temperatura zonei de sudură și-încălzirea afectată scade sub 200 de grade pentru a preveni oxidarea la-temperatura ridicată.
-Protecția spatelui: pentru sudurile cap la cap pe plăci medii și grele, pe spate trebuie instalate perne de aer sau protecție cu argon pentru a se asigura că zona de formare-dublă a feței este lipsită de poluare.
Puritatea gazului de protecție ar trebui să fie mai mare sau egală cu 99,99%, punctul de rouă ar trebui să fie mai mic de -50 de grade, iar debitul de aer din zona protejată trebuie controlat strict.
Implementați controlul procesului termic de sudare
Aliajul de titan are o conductivitate termică scăzută, iar acumularea de căldură de sudare poate provoca cu ușurință granule grosiere în zona afectată de căldură-și crește tendința de fisurare. Aportul de căldură de sudare și viteza de răcire trebuie controlate prin răcire forțată:
- Placă de suport de cupru răcită cu apă-: o placă de suport din cupru cu o chiuvetă de răcire este setată pe partea din spate a sudurii pentru a accelera exportul de căldură și pentru a limita timpul de rezidență la temperaturi ridicate.
-Controlați temperatura dintre straturi: atunci când sudați mai multe straturi și mai multe treceri, temperatura dintre straturi trebuie controlată sub 150 de grade pentru a evita formarea de țesut supraîncălzit.
- Parametrii de sudare optimizați: aportul scăzut de căldură este utilizat pentru a reduce lățimea-zonei afectate de căldură, asigurând în același timp pătrunderea.
Selecția rezonabilă a materialelor și metodelor de sudare
Potrivirea materialului de sudare
Compoziția sârmei de sudură ar trebui să fie în concordanță sau similară cu metalul de bază și ar trebui să fie preferate grade potrivite, cum ar fi ER Ti-6Al-4V. Pentru îmbinările care necesită rezistență ridicată, o rezistență puțin mai mică și o plasticitate mai bună pot fi utilizate pentru a îmbunătăți rezistența la fisurare.
Alegerea metodei de sudare
-Sudura protejată cu gaz inert de tungsten (GTAW/TIG): potrivită pentru plăci subțiri și medii și grele, cu arc stabil și ușor de realizat-suduri de înaltă calitate. Se recomandă sudarea TIG în impulsuri pentru a reduce și mai mult aportul de căldură.
-Sudura cu arc cu plasmă (PAW): potrivită pentru plăci medii și grele, cu sursă de căldură concentrată și eficiență ridicată de sudare. Dacă se folosește un amestec de argon-hidrogen, conținutul de hidrogen trebuie controlat strict în mai puțin sau egal cu 5% pentru a preveni fisurile cauzate de hidrogen.
-Sudura cu laser/prin fascicul de electroni: potrivită pentru componente de precizie, cu o zonă afectată de căldură-îngustă și deformare mică, dar costuri ridicate ale echipamentelor, care trebuie efectuate în vid înalt sau atmosferă protectoare.
Îmbunătățiți pregătirea pre-sudării și controlul procesului
Curățarea și tratarea articulațiilor
Înainte de sudare, suprafața îmbinării și a sârmei de sudură trebuie îndepărtate complet de pe suprafața soltarului de oxid, grăsime, umiditate și alți contaminanți. Se recomandă următorii pași:
- Curățare mecanică: utilizați o perie de sârmă din oțel inoxidabil sau o freză pentru a îndepărta pelicula de oxid;
- Curățare chimică: decapare cu soluție de acid azotic + acid fluorhidric, apoi clătire cu apă deionizată și uscare;
- Acetonă sau alcool degresare.
După curățare, sudarea trebuie finalizată în 4 ore pentru a evita poluarea secundară.
Inspectie montaj si protectie gaze
Distanța de asamblare trebuie controlată strict, în general nu mai mult de 0,5 mm. Înainte de sudare, gazul este pre-descărcat pentru a se asigura că gazul de protecție acoperă zona de sudare și că fluxul de aer este uniform. Testele de fum sau detectoarele de oxigen pot fi folosite pentru a verifica efectul de protecție.
Controlul mediului de sudare
Sudarea trebuie efectuată într-o zonă specială curată, fără vânt, cu umiditatea relativă controlată sub 60% pentru a evita intrarea umidității ambientale în zona arcului.
Inspecție și tratament după-sudare
Se recomandă inspecția vizuală, testarea cu penetranți (PT) sau inspecția cu raze X-(RT), iar testarea cu ultrasunete (UT) poate fi completată pentru componentele importante. Dacă este necesar, recoacerea fără stres se efectuează după sudare, temperatura de recoacere este în general de 550 ~ 650 de grade, iar răcirea cu aer după izolație trebuie efectuată sub vid sau protecție cu argon.
Cheia calității sudurii cu titan constă în controlul întregului proces: de la curățarea pre-sudării, protecția gazelor, gestionarea aportului de căldură până la selectarea metodei, specificațiile procesului trebuie aplicate cu strictețe. Prin proiectarea sistematică a procesului și controlul procesului, tendința de a suda fisuri poate fi redusă semnificativ și pot fi obținute îmbinări sudate fiabile din aliaj de titan pentru a satisface nevoile producției de echipamente-de ultimă generație.