Cварка титана и его сплавов — особенности и технологии

Металлы И Сплавы

ТитанТитан представляет собой лёгкий металл серебристо-белого цвета, который отличается высокой прочностью и отличной пластичности, жаропрочностью на уровне 600-700 ˚С, а также высокой стойкостью к воздействию агрессивных сред и коррозионным процессам.

Основными сферами применения титановых сплавов стали:

  • Машиностроение и авиация.
  • Производство оборудования, предназначенного для работы с ядерным топливом.
  • Криогенные установки.
  • Агрегаты химической промышленности.
  • Судостроение (речное и морское).

Сварка титана и его сплавов неизменно связана с определёнными химическими и физическими особенностями материалов.

Основной проблемой в этой связи становится то, что сварной шов при использовании традиционных технологий будет склонен к медленному разрушению путём образования трещин из-за высокого содержания водорода, причём явление усиливается при повышении концентрации таких веществ как кислород или азот.

Сварка титана: методы борьбы с трещинообразованием

  1. Соблюдение всех технологических процедур, предусмотренных нормативными документами, для того чтобы предотвратить попадание в зону ведения сварки вредных газов или паров воды. С этой целью предусмотрено выполнение тщательной подготовки рабочего поля, качественная зачистка детали и сварочного материала, а также обеспечивается качественная защита металла.
  2. Проведение процедуры снятия с заготовки остаточного сварочного напряжения.
  3. Для максимального снижения эффекта трещинообразования рекомендуется с (α + β)-сплавами работать в сравнительно мягком режиме (при скорости охлаждения поверхности 10-20 ˚С/с), в то время как α- и псевдo α-сплавы – в жёстком.
  4. В присадочном и основном свариваемом материале необходимо снизить процентное содержание газов: водорода до уровня менее 0,008%, азота – менее 0,04%, а кислорода – менее 0,1-0,12.
  5. Защита металла от насыщения газами.

Особенности и технология сварки титана

Сварка аргонная дуговаяОсновными способами сварки титана, получившими наибольшее распространение стали:

  • Контрактная сварка.
  • Дуговая сварка в инертных газах с использованием плавящегося или неплавящегося электрода.
  • Электроннолучевая технология.
  • Электрошлаковая сварка.

Аргонодуговая сварка титана

Чаще всего в качестве инертного газа используется аргон высшего сорта (реже гелий или его смесь с аргоном).

При этом свариваемые детали для защиты металла от насыщения газами могут быть:

  • Помещены в герметичный бокс с контролируемыми параметрами среды (такая сварка титана используется только для особо ответственных деталей и соединений).
  • В воздухе, но с использованием специализированных камер, которые защищают зону выполнения работ (с обратной стороны детали в процессе работ подаётся защитный газ).
  • На воздухе одновременно с подачей через специальные удлиненные насадки из сопел инертного газа, что позволяет обеспечить достаточную площадь защитной зоны, одновременно с подачей газа на обратную сторону свариваемой детали.

В качестве присадки используется проволока для сварки титана (она необходима при работе с деталями толщиной от 1,5 мм). При этом альфированный насыщенный кислородом слой обязательно необходимо счистить и с основного металла и с присадочного материала. Кроме того, проволока подвергается четырёхчасовому вакуумному обжигу при температуре 900-1000 ˚С.

Сваривать с применением этой методики можно детали толщиной до 15 мм на постоянном токе при прямой полярности.

Сварка титана со сталью

Сварка титана со стальюСоединение стальных и титановых сварных конструкций позволяет существенно снизить вес изделий, что часто имеет принципиально важное значение при проектировании. Но в то же время эти материалы существенно отличаются по своим химическим свойствам и физическим особенностям, поэтому в последние годы ведутся всё более интенсивные разработки технологий и методик ведения сварочных работ для получения соединений высокой надёжности и долговечности. Особенно много сложностей при необходимости выполнения сварки титана с нержавейкой.

Наиболее часто используется:

  • Сварка титана взрывом с использованием промежуточных прокладок из никеля, серебра, меди, ванадия, сплавов тугоплавких металлов.
  • Диффузионная сварка, позволяющая получить механически прочные соединения, но прочность в зоне шва будет всё же ниже, в сравнении с основным материалом.
  • Клинопрессовая сварка в аргоне с прокладкой из меди или алюминия обеспечивает соединение высокого качества.
  • Ультразвуковая и контактная сварка (лучшие результаты могут быть получены при использовании в качестве материала для прослойки серебра и ниобия соответственно).
  • Сварка плавлением получила наибольшее распространение (в частности широко используется аргонодуговая и электроннолучевая сварка титана).

Лазерная сварка титана

Множество проблемных моментов, связанных с процессом сварки титановых сплавов, можно решить с использованием концентрированных источников энергии – лазерных лучей. При этом для получения качественного сварочного соединения необходимо проведение тщательной подготовки кромок свариваемых элементов обработкой методом фрезеровки или точения.

Для того чтобы удалить газонасыщенную плёнку с поверхности – пескоструйную обработку с дальнейшим травлением химическими веществами, осветлением поверхности и её промывкой. При строгом соблюдении допустимых параметров зазора между кромками будет обеспечено формирование шва высокого качества.

Оцените статью
Добавить комментарий