Сварка титану - опис технології та покрокова інструкція

Загальна інформація

Не знаючи властивостей і особливостей металу і його сплавів, зрозуміти всі нюанси зварювання досить складно.

• Щільність титану (г / см³) - 4,51.
• Міцність (МПа): металу - в межах 267 - 337, сплавів - до 1 230.
• Температура плавлення (С): 1 668.

Специфічні властивості металу

• Здатність титану до самозаймання в кисневому середовищі.
• Низька теплопровідність.
• Перевищення значення температури понад 400 С ініціює активність металу.
• Титан інтенсивно поглинає водень і бурхливо реагує на контакт з азотом.
• Під впливом вуглекислого газу, водяної пари швидко окислюється.

Крім цього, необхідно враховувати і те, що метал може знаходитися в одній з двох стабільних фаз, які позначають латинськими буквами α і β. Чим вони характеризуються?

• Фаза α - в такому стані титан знаходиться при температурі навколишнього середовища. Структура - дрібнозернистий, і метал повністю інертний до швидкості охолодження.
• Фаза β - в такий стан титан переходить при температурі від 880 ° С. Зерно стає крупніше, і з'являється чутливість до охолодження (швидкості процесу).

Зазначені фази можна стабілізувати, ввівши в метал певні добавки і легуючі елементи - O, N, Al (для α) або V, Cr, Mn (для β). Тому титанові сплави, в залежності від виду присадок, діляться на групи:

Сам по собі титан (в чистому вигляді) практично не використовується. Причина - недостатня міцність. Тому говорячи про його зварюванні, завжди мається на увазі, що мова йде про будь-яке сплаві. Тобто метал + легуючий елемент.

Основні способи зварювання титану

Не всі поширені технології застосовні до цього металу і його сплавів. Головна причина - хімічна активність титану. Попадання в робочу зону сторонніх сполук (нітридів, оксидів, карбідів) різко знижують якість шва.

Використовувані для зварювання титану методики

• Дуговим флюсом.
• Холодна.
• Електронним променем (плазмово-дугова).
• У середовищі аргону. Найбільш популярний варіант, хоча є і деякі інші.

Особливості зварювання титану

• Висока швидкість технологічної операції. Це пов'язано з тим, що тривалий термічний вплив на окремій ділянці призводить до зміни структури матеріалу через збільшення розміру зерен. Як наслідок - метал стає ламким (крихким).
• Повна ізоляція від атмосфери. Причому не тільки робочої зони (зварювальної ванни), а й тих ділянок, які розігріваються до +625 (і більше) ºС.

Сварка титану (сплавів) аргоном

• Висока якість зварного з'єднання.
• Робота на малих токах. Отже, можна зварювати деталі невеликої товщини (тонкостінні), так як ймовірність прожога практично виключена.
• Можливість нарощування обсягу деталі на дефектних ділянках (наприклад, в місцях утворення раковин).
• Отримання шва з будь-якими параметрами, що дозволяє обробляти (з'єднувати) як великогабаритні зразки, так і порівняно дрібні.

Підготовка зварюються зразків (кромок)

Механічна обробка та знежирення, при необхідності - травлення кислотою. Завдання - повне видалення плівки оксидів приблизно на 20 мм від підлягають з'єднанню крайок. Специфіка в тому, що вся робота повинна проводитися в захисних рукавичках (рукавицях). Дотик деталей руками неприпустимо через можливе забруднення сплаву.

Якщо механічного очищення недостатньо, то вдаються до газокисневої (за допомогою пальника).

Що можна використовувати:

• Наждачний папір.
• Шабери.
• Щітки металеві з дротом з «нержавійки» перетином 0,25 (± 5) мм або інші відповідні пристосування (абразивні матеріали).
• Розчин фтору, кислота соляна (підігріті до 60 - 65 ºС).

Критерії оцінки якості підготовки

• Відсутність на зразку задирок, тріщин, вкраплень і так далі.
• Рівний сріблястий відтінок титанового сплаву.

Вона вибирається відповідно до групи сплаву, що підлягає зварюванню (див. Вище). На бирці (або упаковці) обов'язково є необхідна інформація, так як вся продукція маркується.

Перед застосуванням дріт зачищається (якщо необхідно, шкіркою не вище № 12) ізнежирюється. Її можна готувати і заздалегідь, але в цьому випадку вона герметизується (наприклад, загортається в п / е) і поміщається в щільно закривається пенал (тубу). Але зберігання в таких умовах - не більше 5 діб.

Для зварювання титану будь-яка не підходить. Використовуються моделі з соплом з кераміки і спеціальної (газової) лінзою.

процес зварювання

• Електрод - вольфрамовий.
• Струм - постійний, прямоїполярності.
• Подача дроту - безперервна.

Зварювання титану вручну можлива, якщо виходить організувати місцеву захист робочої зони. Згадуємо - метал досить швидко окислюється. Запобігання від цього лицьового боку забезпечується газовим струменем (аргон + гелій). А як бути з тильного? Найбільш поширений варіант - накладки з міді або сталі, які щільно притискаються до місця стику зварювальних кромок. Але це може бути застосовано, якщо обробляються деталі простої конфігурації.

Складні в цьому плані зразки, коли шов досить часто змінює напрямок, зварюються в спеціальних камерах, в режимі напів-або повністю автоматичному. В такому закритому обсязі можна контролювати і підтримувати на необхідному рівні газове середовище. Попередньо робочі камери вакуумміруются, після чого заповнюються аргоном. Майстер веде зварювання в спеціальному скафандрі.

Перед початком операції перевіряється якість очищення кромок. Досить провести по ділянках майбутньої робочої зони серветкою або ганчіркою білого кольору, щоб зрозуміти, чи необхідна ще одна, додаткова, «фінішна» підготовка металу.

Сварка ведеться встик, присадка використовується лише для зразків з товщиною стінок понад 1,5 мм. Перетин плавиться дроту, яка при цьому застосовується - від 1,2 до 1,8 мм. Захисне середовище дещо інша - аргону менше (близько 20%), а гелію більше (відповідно, близько 80%). Хоча ці дані - приблизні. Цим забезпечується зниження пористості та отримання більш широкого шва.

Результат роботи візуально оцінити нескладно. Сріблястий відтінок - шов хороший, жовтуватий або з синявою - якість не на висоті.

Залишається додати, що при зварюванні титану, так само як і інших металів і сплавів, повинні неухильно виконуватися всі вимоги по ТБ.