Jak i co gotować tytan? Spawanie tytanu: technologia i funkcje

Części i projekty z tytanu często znajdują zastosowanie w wysoce wyspecjalizowanych dziedzinach, w tym w budowie statków powietrznych i przemyśle kosmicznym. Tak wysokie zaufanie do metalu wynika z unikalnej kombinacji cech. Dzięki niewielkiej masie właściwej ma wysoką wytrzymałość, właściwości antykorozyjne i ochronne dzięki wpływom chemicznym. I to nie wszystkie cechy charakteryzują tytan. Spawanie tytanu z tych samych powodów staje się wyzwaniem nie tylko dla mistrza nowicjuszy, ale także dla profesjonalistów.

Cechy materiału spawalniczego

Fizyczne i chemiczne właściwości tytanu ograniczają stosowanie niektórych zaawansowanych technologicznie metod spawania, co zmusza rzemieślników do modyfikowania odpowiednich, ale początkowo mniej wydajnych metod. Główną trudnością w stosowaniu najbardziej powszechnych metod spawania jest podwyższona temperatura ogrzewania tego metalu. W szczególności możliwa jest efektywna praca z nim przy efektach cieplnych rzędu 1500-1700 ° C. Na poziomie 500 ° C kęsy najczęściej zachowują podstawowe właściwości wytrzymałościowe. Cechy technologiczne spawania tytanu są również determinowane przez negatywne czynniki wpływające na strukturę od strony powietrza atmosferycznego. W stanie normalnym współczynnik ten nie ma znaczenia, ale w warunkach temperatury powyżej 400 ° C gorące strefy wymagają dodatkowej ochrony. A to nie wspominając o głównej izolacji samej jeziorka spawalniczego. Gdy temperatura wzrasta, pojawiają się trudności innego rodzaju. Zatem po osiągnięciu temperatury 900 ° C następuje wzrost ziaren i tworzenie dużych porów, co dodatkowo wpływa na właściwości wytrzymałościowe przedmiotu obrabianego.

Ogólne informacje o metodach spawania

Podstawowe metody spawania tytanu można nazwać ręcznymi metodami łukowymi i automatycznymi. Jeśli chodzi o optymalne media, hel i argon są uważane za najbardziej skuteczne. Należy jednak pamiętać, że w pierwszym przypadku do medium należy włączyć strumień nie będący tlenem. Spawanie elektrodrążarem jest również powszechne. Zwykle stosuje się go w pracach z grubymi półfabrykatami, które wymagają, oprócz wysokiej hartowania termicznego. Przy odpowiedniej organizacji, spawanie kontaktowe zapewnia również dobry wynik. Proces ten wymaga w szczególności urządzenia równoważonego gazem. Jeśli zastosować w pracy podszewki, to zapewnione zostanie wysokiej jakości spawanie tytanu. Na przykład technologia wytapiania implikuje organizację specjalnej ochrony tylnej części obrabianego przedmiotu za pomocą gazów argonowych. Z kolei wykładzina może zapewnić tej stronie dodatkową ochronę w warunkach obciążenia wysokotemperaturowego, którego zagrożenia zostały wymienione powyżej.

Przygotowanie metalu do operacji spawalniczych

Przed operacją tytan musi być odpowiednio przygotowany. Na tym etapie przetwarzane są krawędzie elementów pustych, tworzona jest ochrona przeciwległych stron (za pomocą tych samych okładzin), jak również zdejmowanie paska dodatku. Ponadto dokładne czyszczenie zewnętrznej warstwy obrabianego przedmiotu. Podczas spawania jego cząstki mogą wnikać w strukturę szwu, przez co stanie się kruchy i nieodpowiedni do pracy w odpowiedzialnych konstrukcjach mechanicznych. W przypadku obróbki grubych elementów od 5 cm wymagane jest cięcie krawędzi, przy czym kąt cięcia powinien wynosić 60 °. Jeśli planujesz spawać tytan i jego stopy, które wcześniej były poddawane cięciu plazmą lub gazem, będziesz musiał oczyścić powierzchnie szwów eliminując warstwę o grubości 3-4 mm. Uniwersalną miarą końcowego przygotowania przed pracą będzie eliminacja zanieczyszczeń zewnętrznych, filmów olejowych i tlenków. W tym celu stosuje się drobnoziarniste materiały ścierne, pilniki i odtłuszczanie za pomocą rozpuszczalników. Następnie pozostałe ślady usuwania są usuwane suchą szmatką.

Ręczne spawanie łukowe

W zaangażowanym procesie elektroda wolframowa z zasilaniem DC. Strefa wokół szwu, podstawa szwu i obszary proksymalne, na które wpływa ciepło, są narażone na ochronę. Izolację zapewniają daszki, dysze i porowate materiały odporne na ciepło, do których doprowadzany jest gaz. Podszewka jest pożądana do użycia miedzi lub stali. Jeśli rura jest przetwarzana, gaz jest wdmuchiwany bezpośrednio do cylindra. Jeśli chodzi o tryb optymalny, dla prądu elektrody 2 mm może wynosić około 90 A. Jest to początkowy poziom dla obróbki półfabrykatów o grubości 4-5 mm. Konkretne wartości mogą się różnić w zależności od tego, jak tytan był domieszkowany. Spawanie tytanu odbywa się na krótkim łuku bez manipulacji oscylacyjnych. Elektroda pochyla się w kierunku przeciwnym do kierunku ruchu - to znaczy kąta natarcia. Nie raptownie zakończ operację. Aby zapobiec tworzeniu się tlenków, wszystkie urządzenia ochronne pozostają w swoich pierwotnych miejscach nawet po wyłączeniu elektrod.

Automatyczne spawanie

W pracy wykorzystuje się również elektrodę wolframową. W przypadku stosowania elektrody niestacjonarnej, podłączony prąd musi mieć kierunkową biegunowość. Optymalna wielkość wylotu palnika wynosi 14-15 mm. Technika wykonania jako całość odpowiada metodzie ręcznej, ale ważne jest, aby wziąć pod uwagę, że ze względu na zwiększoną aktywność tego metalu, operacje zapłonu i tłumienia podczas pracy z palnikiem muszą być wykonywane z dala od spoiny. Automatyczne spawanie tytanu z argonem po hartowaniu powinno zapewnić dopływ gazu przez co najmniej 1 minutę.

Spawanie elektrodrążem

Mniej popularna metoda, ale może być bardziej efektywna w pracy z poszczególnymi stopami. Na przykład podczas spawania domieszkowanego 5% tytanu dodatkami aluminium i cyny. Transformator trójfazowy służy jako źródło zasilania, które wskazuje na duże obciążenia podczas pracy. Wystarczy odnotować wytrzymałość prądu podczas spawania grubych odkuwek - średnio 1500-1600 A. Dalej, przebieg operacji zależy od tego, która tytanowa elektroda się rozpuści. Spawanie tytanu elektrodą płytkową o wymiarach 12x60 mm zapewnia optymalną jakość spoiny, która zgodnie z jej charakterystyką odpowiada podstawowej strukturze przedmiotu obrabianego. W przetwarzaniu prasowanych części często używa się tych samych elektrod, ale o średnicy 8 mm. Decyzja ta może wydawać się uzasadniona ze względu na niewymagający charakter struktury metalowej, ale właściwości wytrzymałościowe szwu zostaną obniżone - średnio o 85% nienaruszonej struktury.

Spawanie oporowe

W tym przypadku wiele zależy od szybkości pracy. Praktyka pokazuje, że na przykład w przypadku dużych detali preferowany jest tryb 2 mm / s. Zwiększenie tej wartości zmniejszy wytrzymałość przedmiotu obrabianego, a dodatnia funkcja gazu ochronnego zostanie zminimalizowana. Wynik dobrej jakości można uzyskać, jeśli wcześniej wykonano głębszą obróbkę mechaniczną powierzchni przedmiotu. Dzięki odpędzaniu gruboziarnistego papieru ściernego wraz z łatwym frezowaniem zapewnione zostanie stabilne i równomierne spawanie tytanu. Recenzje wskazują również, że osiągnięto dobre wyniki w spawaniu oporowym w warunkach zrównoważonego osadu. Należy go wybrać spośród następujących obliczeń: średnio o 20% wyższy niż w przypadku obróbki stali węglowej.

Funkcje spawania na zimno

Brak efektów termicznych, w których faktycznie występują procesy destrukcyjne w strukturze tytanu, sprawia, że ​​metoda ta jest prawie idealna, ale są tu również pewne niuanse. Spawanie na zimno wytwarzane pod wysokim ciśnieniem, które deformuje kryształy struktury, w wyniku ich przemieszczenia i utworzenia wspólnego stopu. Bezpośrednie zgrzewanie zachodzi na siebie za pomocą specjalnych mechanizmów mocujących. Mechaniczne efekty mechaniczne wyróżniają tę metodę, która wymaga wyższych kosztów finansowych. Istnieje kolejna wada, która charakteryzuje się spajaniem na zimno. Tytan, w konstrukcji którego są szwy utworzone przez takie lutowanie, jest mniej niezawodny i może być stosowany tylko w konstrukcjach, które nie oznaczają dużego wysiłku fizycznego.

Możliwe wady spawania

Jedną z najpoważniejszych wad jest powstawanie porów. Są to zanieczyszczenia gazowe w strukturze metalu, w których powstawaniu zaangażowany jest wodór. Wadę tę można wyeliminować dzięki dwóm warunkom - wykonaniu wysokiej jakości kompleksowego czyszczenia przed spawaniem i zapewnieniu skutecznej ochrony podgrzanego metalu podczas obróbki. Innym problemem może być pojawienie się tlenków, które przemieszczają się z miejsca utworzenia szwu do całej struktury. Nawiasem mówiąc, zimne spawanie tytanu całkowicie zabezpiecza przed tym niedoborem. Informacje zwrotne od samych użytkowników pokazują, że to długotrwałe utrzymywanie ochrony przed gazem argonowym pomaga zapobiec tej usterce podczas obróbki cieplnej po zakończeniu procesu. Wskaźnikiem do usunięcia zabezpieczenia będzie normalizacja temperatury szwu.

Wniosek

Jeśli porównasz spawanie tytanu z podobnymi operacjami na innych metalach, znajdziesz wiele różnic. Przede wszystkim odnoszą się do procesu organizacyjnego. Wykonawca jest zobowiązany do właściwego przygotowania metalu, a także dbania o uchwyty, które będą chronić główny bezszwowy tytan. Spawanie tytanu podlega zasadom obróbka cieplna a wybór optymalnego trybu dla funkcji elektrody jest bardziej prawdopodobne, aby zapewnić przyzwoity wynik siły. W rzeczywistości, jak wysoka jakość tworzonego szwu może być oceniona przez jego barwę już podczas spawania. Tak więc srebrny kolor wskazuje na wysoką ochronę, a w konsekwencji na wzmocnienie struktury szwu. Szew w kolorze słomy jest mniej trwały, ale nie jest za późno, aby naprawić tę sytuację, poprawiając na przykład zasilanie gazem. Fakt, że w trakcie udzielania ochrony poważne błędy zostały popełnione, powie brązowy kolor.