Заваряване на титан: екраниране, параметри и контрол на цвета на заваръчния шев
Aug 12, 2025
Защо заваряването на титан изисква специален контрол
Титанът е химически много активен при повишена температура. При стайна температура той е защитен от стабилен пасивен оксиден филм, но след като металът се нагрее над приблизително 400 градуса, той започва да абсорбира кислород, азот, водород и въглерод от атмосферата със скорост, която се повишава рязко с температурата. В разтопения басейн афинитетът е достатъчно силен, че незащитеният метален титан ще се окисли и нитридира за секунди.
Това поведение е причината заваряването на титан да се управлява от контрол на атмосферата, а не само от дъгова техника. Титанът също така има ниска топлопроводимост, така че топлината на дъгата остава концентрирана близо до заваръчния шев и относително нисък коефициент на топлинно разширение, което ограничава изкривяването и спомага за производството на чисти, здрави съединения, когато екранирането е подходящо.
Как интерстициалните елементи променят свойствата на заваръчния шев
| елемент | Ефект върху заваръчния шев | Контролна мярка |
|---|---|---|
| Кислород | Интерстициален твърд разтвор, изкривяване на решетката, по-висока якост и твърдост, но по-ниска пластичност и издръжливост | Защитен газ с висока-чистота, заден щит, прочистване от страната на корена |
| Азот | Подобен укрепващ ефект с бърза загуба на пластичност; богатите на азот-заварки стават златисти и след това сини | Елиминирайте навлизането на въздух, наблюдавайте чистотата на газа в горелката |
| Водород | Рязък спад на ударната якост, образуване на хидриди, крехкост на ставите | Обезмаслете напълно, ограничете водорода в пълнителя и основния метал |
| въглерод | Укрепване при ниски нива, твърди крехки карбиди и напукване над границата на разтворимост | Отстранете маслото и греста, затворете въглерода на границата на степента |
Тъй като кислородът и азотът повишават твърдостта, като същевременно унищожават якостта, външният вид на заваръчния шев е практичен индикатор за процеса: промяната на цвета от сребристо към златисто към синьо към сиво проследява количеството абсорбирано замърсяване. Повечето видове титан ограничават въглерода до 0,10% максимум, а обичайните търговски-степени на чистота се поддържат до максимум 0,08%, така че детайлът и телта за пълнене трябва да бъдат без масло и маркираща смес преди заваряване.
Защитен газ и защита от движение
Самото екраниране на горелка не е достатъчно за титан. Заваръчната вана е защитена от факелния газ, но втвърденият ръб и съседната топлинно-засегната зона остават над прага на замърсяване за няколко секунди след преминаване на дъгата. Те трябва да останат под инертен газ, докато се охладят.
Използвайте аргон с чистота 99,99% или по-добра като факелен газ, изчерпващ газ и поддържащ или продухващ газ.
Поставете теглещ щит, който следва факела и покрива засегнатата от -топлинна{0}}засегната зона от двете страни.
Прочистете вътрешността на съединенията на тръбата и съда, докато остатъчният кислород достигне ниските части на милион.
Проверете точката на оросяване и дебита на изхода и избягвайте турбуленция, която вкарва въздух в щита.
Никога не позволявайте прекъсване на дъгата, докато електродът е все още горещ и открит; post-flow трябва да продължи след изгасването на дъгата.
Подготовка и почистване на фугите преди заваряване
Чистотата не е задължителна. Оксидната скала, флуидът за рязане, отпечатъците от пръсти, мастилото на маркерите и машинните стружки въвеждат въглерод, водород или кислород в заваръчния шев.
Подгответе скосените шевове чрез машинна обработка, а не шлайфане, така че да не останат абразивни частици или вградено замърсяване в повърхността на фугата.
Обезмаслете с подходящ разтворител, след това отстранете оксидния слой с телена четка от неръждаема стомана или почистване с киселина и избършете на сухо.
Работете с подготвените фуги само с чисти ръкавици; не използвайте същите инструменти, които са били използвани за въглеродна стомана.
Съхранявайте телта за пълнене в оригиналната й опаковка до непосредствено преди употреба и я избършете преди подаване.
Добавъчният метал се избира от класификацията AWS A5.16, например ERTi-2 за основен метал от клас 2 или ERTi-5 за Ti-6Al-4V, и трябва да бъде съобразен с класа на основния метал и с изискваната здравина и пластичност на съединението.
Параметри на заваряване и дъгова практика
Титанът обикновено се заварява чрез заваряване с газова волфрамова дъга с постоянен ток с отрицателен електрод или чрез плазмена дъга, електронен лъч или лазерни процеси за производствена работа. Основните правила са последователни във всички тях: нисък входящ топлинен поток, без тъкане, без прекомерни вариации на скоростта на движение и непрекъснато екраниране.
| Практикувайте | Препоръка |
|---|---|
| Стартиране на дъгата | Използвайте високо{0}}честотно стартиране на дъга; никога не удряйте дъгата върху детайла извън съединението |
| Заваряване на прихващане | Избягвайте, когато е възможно, или направете пълни-захващания, които ще бъдат погълнати от крайната заварка |
| Заваръчна позиция | Позиция надолу или равна, където дизайнът на ставата позволява |
| Внасяне на топлина | Поддържан нисък, с мъниста и минимално тъкане |
| Междупроходна температура | Оставя се да падне, преди да бъде депозиран следващият пропуск |
| Електрод | Ториран или цериен волфрам, правилно смлян и незамърсен от контакт с басейна |
Дъговите удари, пръските и резките промени в скоростта на движение създават локално замърсяване или неравномерно втвърдяване. Когато фугата трябва да бъде преместена, частично завършената заварка все още трябва да бъде защитена, докато се охлади под прага на окисление.
След{0}}термична обработка на заваръчния шев и приемане на цвета на заваръчния шев
След{0}}термичната обработка след заваряване трябва да се избягва винаги, когато проектът го позволява, тъй като всеки термичен цикъл повишава риска от допълнително замърсяване и растеж на зърната. Ако се изисква облекчаване на напрежението, температурата обикновено се поддържа под около 650 градуса и атмосферата на пещта трябва да бъде вакуум или инертен газ с висока-чистота. Детайлът трябва да бъде чист, преди да влезе в пещта, тъй като остатъчното масло ще се разложи и ще отложи въглерод.
Цветът на заваръчния шев е стандартният-критерий за приемане на първа линия на титанови изделия. Последователността преминава от сребристо-бяло, което означава без окисляване, през светло сламено, след това наситено сламено и синьо, до сиво или бяло, което означава силно окисление. Сребърни и светли сламени заварки показват приемливо екраниране. Дълбоката слама може да бъде толерирана за не-критични задачи. Сините и сивите повърхности показват замърсена, твърда и крехка заварка и такива съединения обикновено се отстраняват и -заваряват отново, вместо да се приемат.
Подкрепящите проверки включват преминаване на твърдостта през заваръчния шев и засегнатата от топлина -зона, изпитване на огъване, радиографско или пенетрантно изследване на завършената връзка и, за оборудване под налягане, изпитване под налягане, изисквано от приложимия строителен кодекс.
ЧЗВ
В: Защо цветът на заваръчния шев на титан има толкова голямо значение?
Цветът отразява окисляването: среброто означава правилно екраниране, златото или сламата показват леко окисляване, а синьото или сивото показват силно замърсяване с намалена пластичност и издръжливост.
В: Каква чистота на защитния газ е необходима за заваряване на титан?
Аргон с чистота 99,99% или по-добра се използва за горелка, забавен и поддържащ газ, като вътрешността на съединението се продухва до много ниско ниво на остатъчен кислород.
Въпрос: Трябва ли титаниевите заварки да бъдат шлифовани или машинно обработени?
Скосовете се обработват, а не се шлифоват, така че абразивните частици и вградените замърсявания да не се пренасят във фугата.
Въпрос: Необходима ли е термична обработка след{0}}заваряване на титан?
Избягва се там, където приложението позволява; когато е указано облекчаване на напрежението, температурата обикновено се поддържа под около 650 градуса във вакуум или инертна атмосфера.
Въпрос: Кой добавъчен метал се използва за Ti-6Al-4V?
ERTi-5 пълнител към класификацията AWS A5.16 съвпада с основния метал Ti-6Al-4V, докато нелегираните съединения от степен 2 обикновено използват ERTi-2.
Въпрос: Какво се случва, ако титанът абсорбира водород по време на заваряване?
Издръжливостта на удар спада рязко и образуването на хидрид прави съединението крехко, поради което преди заваряване се налагат ограничения на водорода и пълно обезмасляване.
