Сварка титану

Висока міцність і велика корозійна стійкість, при малій питомій вазі, забезпечують титану і його сплавів все більш широке застосування в різних областях людської діяльності. У наш час титан використовується не тільки в авіа- і космостроеніі, хімічної промисловості та інших високотехнологічних галузях, а й у виробництві пристроїв побутового призначення. Сварка титану - завдання, стикатися з якої звичайному майстрові трапляється не так вже й рідко.

Сварка титану в спеціальній камері

зварюваність

На зварюваність титану накладають відбиток дві особливості - висока хімічна активність металу в відношенні газів, що містяться в повітрі (кисню, азоту та водню) і його підвищена схильність до зростання зерна при температурі вище 800-850 ° C.

При нагріванні до температури 350 ° С і вище титан активно поглинає кисень, утворюючи різні окисли з високими твердістю, міцністю і низькою пластичністю. У міру окислення оксидна плівка змінює забарвлення від жовто-золотистою до темно-фіолетового, що переходить в білу. Ці кольори в околошовной зоні характеризують якість захисту титану при зварюванні.

При температурі вище 500 ° С титан активно взаємодіє з азотом з утворенням нітридів, що підвищують твердість і міцність металу, але знижують його пластичність.

Що стосується водню (водень утворюється в результаті розкладання води на водень і кисень під впливом високої температури дуги), то під його впливом, з титаном відбувається дуже шкідливе явище, зване водневої крихкості. Хімічна природа цього процесу полягає в утворенні в захололому і холодному металі, що містить розчинений водень, гідридів титану, що підвищують крихкість металу і спричиняють виникнення в ньому тріщин. На практиці це призводить до того, що через деякий час після зварювання (іноді досить тривалий) приварена деталь, що не мала, здавалося б, ніяких дефектів, просто відвалюється - сама по собі або після легкого удару.

Зростання зерна, що має місце при високих температурах, також негативно позначається на міцності титану. Йому сприяє низька теплопровідність титану, що збільшує час перебування шва і околошовной металу в зоні високих температур. Щоб знизити зростання зерна, зварювання необхідно виконувати при мінімально можливої погонной енергії.

Крім усього перерахованого, титан має високу температуру плавлення (1660 ° С), тому при зварюванні потрібно потужний, концентрований джерело теплоти.

І все ж основна проблема зварювання титанових сплавів - це надійний захист металу, що нагрівається вище 300-400 ° C, від водню, кисню та азоту, що містяться в повітрі.

Способи зварювання титану

Для зварювання титану та його сплавів можуть застосовуватися різні способи зварювання. Всі способи припускають захист зони зварювання від повітря. Сварка з захистом інертними газами є найбільш широко застосовується. Спосіб захисту залежить від конфігурації і розмірів деталі, що зварюється. Це може бути місцева захист в вигляді струменя газу, що виходить з сопла пальника, і різних накладок на зварювану деталь або захист з використанням спеціальних камер. Останні можуть бути локальними (безлюдними), куди містяться тільки деталь, зварювальний оснащення і пальник, і населеними. Населені камери вакуумируют, заповнюються аргоном, потім через шлюзи в них входять зварювальники в скафандрах.

Сварка титану в спеціальній камері

Діаметр плавиться вибирається залежно від величини струму зварювання з урахуванням робочого струму електрода. Витрата аргону для захисту зони зварювання 5-8 л / хв, для захисту кореня шва - 2 л / хв.

При зварюванні електрод розташовують під кутом 70-80 ° до поверхні деталі, присадний матеріал - під кутом 90-100 ° до осі електрода. Виліт електрода повинен бути 6-8 мм, довжина дуги - в межах 1-2 мм. Для кращого захисту шва, присадні дріт слід вести перед пальником, а не за нею.

Положення електроду і присадного дроту

Пальник переміщають рівномірно, без поперечних коливань. Присадний матеріал вводиться в зону зварювання також рівномірно і без поперечних рухів. Його кінець спирається на край зварювальної ванни. Під час зварювання не можна виводити нагрітий кінець прутка із зони газового захисту.

Подачу захисного газу припиняють тільки через 5-10 сек після потемніння шва, коли його температура опуститься нижче 400 ° С.

Щоб уникнути перегріву біляшовних ділянок і зростання зерна металу, зварювання необхідно виконувати при мінімально можливому струмі.

Дефекти зварювання титану

При дотриманні технології зварювання титану, міцність зварного з'єднання досягає 80% від міцності основного металу. Дефекти швів можуть знизити показники міцності на 40-60 і більше відсотків. Найбільш частими з них є пори і холодні тріщини.

Основна причина утворення пір - газові домішки (головним чином водню), розчинені в присадний і основному металі. Щоб отримувати безпористі шви, потрібно забезпечувати чистоту зварювальних матеріалів і основного металу і виконувати зварювання на оптимальних режимах.

Холодні тріщини можуть виникати відразу після зварювання або після закінчення якогось часу - іноді тижнів і навіть місяців. Основною причиною їх виникнення є водневе охрупчивание.

Про якість газового захисту, здійсненої в процесі зварювання, можна судити за зовнішнім виглядом шва. Сріблястий колір (1) говорить про хороший захист і якісному шві, світлий солом'яний відтінок (2) свідчить про незначні порушення захисту. Інші кольори - коричневий, блакитний, сірий з нальотом - кажуть про поганий захист шва.

Зовнішній вигляд швів після зварювання титану

При використанні змісту даного сайту, потрібно ставити активні посилання на цей сайт, видимі користувачами і пошуковими роботами.