Τα κράματα τιτανίου χρησιμοποιούνται ευρέως στην αεροδιαστημική, τη ναυπηγική, τις ιατρικές συσκευές και άλλους τομείς λόγω της υψηλής αντοχής, της χαμηλής πυκνότητας και της εξαιρετικής αντοχής στη διάβρωση. Ωστόσο, η συγκόλληση κράματος τιτανίου είναι επιρρεπής σε ρωγμές και άλλα ελαττώματα, τα οποία επηρεάζουν σοβαρά την ποιότητα συγκόλλησης και τις δομικές ιδιότητες. Προκειμένου να λυθεί συστηματικά αυτό το πρόβλημα, είναι απαραίτητο να πραγματοποιηθεί ολοκληρωμένος έλεγχος από διάφορες πτυχές όπως η προστασία διεργασίας, ο θερμικός έλεγχος, η αντιστοίχιση υλικών και η προεπεξεργασία συγκόλλησης.
Εφαρμόστε αυστηρά τη διαδικασία προστασίας συγκόλλησης
Το κράμα τιτανίου έχει υψηλή δραστηριότητα έναντι οξυγόνου, αζώτου, υδρογόνου και άλλων αερίων σε υψηλές θερμοκρασίες και αυτά τα στοιχεία θα σχηματίσουν εύθραυστα οξείδια, νιτρίδια και υδρίδια όταν εισβάλουν στη συγκόλληση, με αποτέλεσμα τη μείωση της πλαστικής σκληρότητας του συνδέσμου και την πρόκληση ρωγμών. Επομένως, ολόκληρη η διαδικασία συγκόλλησης πρέπει να πραγματοποιείται υπό την προστασία αδρανούς αερίου:
- Τοπική προστασία: Χρησιμοποιούνται ακροφύσια πιστολιού συγκόλλησης μεγάλης-διαμέτρου για να διασφαλιστεί ότι το αέριο αργού καλύπτει τη δεξαμενή συγκόλλησης και τις παρακείμενες ζώνες που επηρεάζονται από τη θερμότητα- και ότι η ροή αέρα πρέπει να είναι ομαλή και ομοιόμορφη για να αποφευχθεί η αναταραχή που προκαλεί εμπλοκή αέρα.
-Πίσω προστασία: Μετά τη συγκόλληση, χρησιμοποιήστε μια κουκούλα κοπής για να συνεχίσετε την προστασία αργού έως ότου η θερμοκρασία της επηρεαζόμενης ζώνης συγκόλλησης και θερμότητας-πέσει κάτω από τους 200 βαθμούς για να αποτρέψετε την οξείδωση σε υψηλή- θερμοκρασία.
-Προστασία πλάτης: Για συγκολλήσεις άκρων σε μεσαίες και βαριές πλάκες, θα πρέπει να τοποθετηθούν μαξιλάρια αέρα ή προστασία αργού στο πίσω μέρος για να διασφαλιστεί ότι η περιοχή διαμόρφωσης διπλής όψης-είναι απαλλαγμένη από ρύπανση.
Η καθαρότητα του προστατευτικού αερίου πρέπει να είναι μεγαλύτερη ή ίση με 99,99%, το σημείο δρόσου πρέπει να είναι μικρότερο από -50 μοίρες και ο ρυθμός ροής αέρα στην προστατευόμενη περιοχή θα πρέπει να ελέγχεται αυστηρά.
Εφαρμογή ελέγχου θερμικής διαδικασίας συγκόλλησης
Το κράμα τιτανίου έχει χαμηλή θερμική αγωγιμότητα και η συσσώρευση θερμότητας συγκόλλησης μπορεί εύκολα να προκαλέσει χοντρούς κόκκους στη ζώνη που επηρεάζεται-και να αυξήσει την τάση για ρωγμές. Η εισροή θερμότητας συγκόλλησης και ο ρυθμός ψύξης πρέπει να ελέγχονται με εξαναγκασμένη ψύξη:
- Νερό-πλάκα στήριξης από χαλκό με ψύξη: Μια πλάκα στήριξης χαλκού με ψυκτικό νεροχύτη τοποθετείται στο πίσω μέρος της συγκόλλησης για να επιταχύνει την εξαγωγή θερμότητας και να περιορίσει τον χρόνο παραμονής σε υψηλή θερμοκρασία.
-Έλεγχος της θερμοκρασίας μεταξύ των στρωμάτων: Κατά τη συγκόλληση πολλών στρωμάτων και πολλαπλών περασμάτων, η θερμοκρασία μεταξύ των στρωμάτων θα πρέπει να ελέγχεται κάτω από 150 μοίρες για να αποφευχθεί ο σχηματισμός υπερθερμανθέντος ιστού.
- Βελτιστοποιημένες παράμετροι συγκόλλησης: Η είσοδος χαμηλής θερμότητας χρησιμοποιείται για τη μείωση του πλάτους της επηρεαζόμενης ζώνης θερμότητας-και διασφαλίζεται η διείσδυση.
Λογική επιλογή υλικών και μεθόδων συγκόλλησης
Ταίριασμα υλικού συγκόλλησης
Η σύνθεση του σύρματος συγκόλλησης θα πρέπει να είναι συνεπής ή παρόμοια με το βασικό μέταλλο και θα πρέπει να προτιμώνται οι αντίστοιχες ποιότητες όπως ER Ti-6Al-4V. Για αρμούς που απαιτούν υψηλή σκληρότητα, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ελαφρώς χαμηλότερη αντοχή και καλύτερη πλαστικότητα για τη βελτίωση της αντοχής στις ρωγμές.
Επιλογή μεθόδου συγκόλλησης
-Συγκόλληση θωρακισμένης με αδρανές αέριο βολφραμίου (GTAW/TIG): Κατάλληλη για λεπτές, μεσαίες και βαριές πλάκες, με σταθερό τόξο και εύκολες στην επίτευξη συγκολλήσεων- υψηλής ποιότητας. Συνιστάται η παλμική συγκόλληση TIG για περαιτέρω μείωση της εισροής θερμότητας.
-Συγκόλληση τόξου πλάσματος (PAW): κατάλληλη για μεσαίες και βαριές πλάκες, με συγκεντρωμένη πηγή θερμότητας και υψηλή απόδοση συγκόλλησης. Εάν χρησιμοποιείται μείγμα αργού-υδρογόνου, η περιεκτικότητα σε υδρογόνο θα πρέπει να ελέγχεται αυστηρά σε λιγότερο από ή ίσο με 5% για την αποφυγή ρωγμών που προκαλούνται από το υδρογόνο.
-Συγκόλληση με δέσμη λέιζερ/ηλεκτρονίου: κατάλληλη για εξαρτήματα ακριβείας, με στενή ζώνη-που επηρεάζεται από τη θερμότητα και μικρή παραμόρφωση, αλλά υψηλό κόστος εξοπλισμού, το οποίο πρέπει να πραγματοποιείται υπό υψηλό κενό ή προστατευτική ατμόσφαιρα.
Βελτιώστε την προετοιμασία πριν από{0}}συγκόλληση και τον έλεγχο της διαδικασίας
Καθαρισμός και θεραπεία αρθρώσεων
Πριν από τη συγκόλληση, η επιφάνεια του συνδέσμου και του σύρματος συγκόλλησης πρέπει να αφαιρεθούν επιμελώς από την επιφάνεια της κλίμακας οξειδίου, το γράσο, την υγρασία και άλλους ρύπους. Συνιστώνται τα ακόλουθα βήματα:
- Μηχανικός καθαρισμός: Χρησιμοποιήστε μια συρμάτινη βούρτσα ή φρέζα από ανοξείδωτο χάλυβα για να αφαιρέσετε το φιλμ οξειδίου.
- Χημικός καθαρισμός: τουρσί με διάλυμα νιτρικού οξέος + υδροφθορικού οξέος, στη συνέχεια έκπλυση με απιονισμένο νερό και στέγνωμα.
- Αποχέτευση με ακετόνη ή αλκοόλ.
Μετά τον καθαρισμό, η συγκόλληση πρέπει να ολοκληρωθεί εντός 4 ωρών για να αποφευχθεί η δευτερογενής ρύπανση.
Επιθεώρηση συναρμολόγησης και προστασίας αερίου
Το κενό συναρμολόγησης θα πρέπει να ελέγχεται αυστηρά, γενικά όχι περισσότερο από 0,5 mm. Πριν από τη συγκόλληση, το αέριο εκκενώνεται εκ των προτέρων για να διασφαλιστεί ότι το προστατευτικό αέριο καλύπτει την περιοχή συγκόλλησης και ότι η ροή αέρα είναι ομοιόμορφη. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν τεστ καπνού ή ανιχνευτές οξυγόνου για την επαλήθευση του αποτελέσματος προστασίας.
Έλεγχος περιβάλλοντος συγκόλλησης
Η συγκόλληση πρέπει να γίνεται σε καθαρό, χωρίς αέρα ειδικό χώρο, με σχετική υγρασία ελεγχόμενη κάτω από 60% για να αποφευχθεί η είσοδος υγρασίας του περιβάλλοντος στην περιοχή του τόξου.
Μετά-επιθεώρηση και επεξεργασία συγκόλλησης
Συνιστάται η οπτική επιθεώρηση, η διεισδυτική δοκιμή (PT) ή η επιθεώρηση ακτίνων Χ (RT) και η δοκιμή υπερήχων (UT) μπορεί να συμπληρωθεί για σημαντικά εξαρτήματα. Εάν είναι απαραίτητο, πραγματοποιείται ανόπτηση χωρίς πίεση μετά τη συγκόλληση, η θερμοκρασία ανόπτησης είναι γενικά 550~650 μοίρες και η ψύξη του αέρα μετά τη μόνωση πρέπει να πραγματοποιείται υπό κενό ή προστασία αργού.
Το κλειδί για την ποιότητα της συγκόλλησης τιτανίου βρίσκεται στον έλεγχο ολόκληρης της διαδικασίας: από τον προ{0}καθαρισμό συγκόλλησης, την προστασία αερίου, τη διαχείριση εισόδου θερμότητας έως την επιλογή μεθόδου, οι προδιαγραφές της διαδικασίας πρέπει να εφαρμόζονται αυστηρά. Μέσω του συστηματικού σχεδιασμού της διαδικασίας και του ελέγχου της διαδικασίας, η τάση για ρωγμές συγκόλλησης μπορεί να μειωθεί σημαντικά και μπορούν να επιτευχθούν αξιόπιστοι συγκολλημένοι σύνδεσμοι από κράμα τιτανίου για την κάλυψη των αναγκών της κατασκευής εξοπλισμού υψηλού επιπέδου.