Сварка титану аргоном – технологія, особливості, обладнання

Розглянемо, в чому полягає технологія зварювання титану аргоном і чим вона відрізняється від інших видів зварювання. Варити титан важко, головним чином, з тієї причини, що його для розплавлення доводиться розігрівати до високої температури. При цьому даний метал стає хімічно дуже активним до газам, що містяться в складі повітря. Так, при температурі близько 400 ° C повітря сприяє утворенню окису титану у вигляді плівки на поверхні деталі. Що стосується водню (якого не так вже й багато в атмосферному повітрі), то від нього страждають властивості самого титану. Так що зварювання титану вимагає ізоляції його від навколишнього повітря.

Вихідні дані і історія питання

Мало хто знає, що один з найміцніших металів на Землі – титан – досить поширений в природі. Його простіше знайти, ніж цинк або мідь. Цей тьмяний метал сіруватого відтінку плавиться при 1700 ° C, але після нагрівання до 400 ° C починає проявляти бурхливу хімічну активність. Його технічна цінність полягає у високій коррозіостойкості і порівняно невеликий теплоті при зварюванні.

Ще цікавіше особливість кристалічної решітки титану. Залежно від температури, він може існувати в альфа або бета фазі. Титан і його сплави вчені-хіміки розділили на α, α + β і β групи. Особливість їх зварювання сильно розрізняється.

Не оминути питання про насичений альфірованном шарі, що виникає навіть при звичайній температурі на поверхні титану. Це розчинений кисень! Плівка буває золотистого, фіолетового і навіть білого кольору. Ну а взаємодія з атмосферним азотом призводить до зростання міцності, але титан починає кришитися. Водень ж породжує тріщини і пори в швах.

Підготовка до зварювання

Приступаючи до зварювання титану, потрібно зачистити деталі сталевий щіткою або наждаком, а також знежирити їх поверхню спиртом або ацетоном, так само як при зварюванні алюмінію Як правило, на поверхні титанових виробів вже є оксидна плівка. Її слід видалити. Для цього знадобиться розчин азотної і фтористої кислоти. Даний процес ще називають травленням, триває він всього пів хвилини. Важливо контролювати, щоб температура не піднялася вище 60 градусів. Вище ми вже згадували про присадні матеріали. Додамо паладій і ванадій, а найдоступніший з них – алюміній.

електроди

Матеріалом електрода в даному випадку є тугоплавкий метал вольфрам, а вставок – тантал, ніобій і бронза. Тут зварюються бронза і сталь, тантал і титан; вольфрамовий електрод залишається НЕ плавиться; захистом служить аргонове атмосфера або інша контрольована суміш інертних газів.

Як зварити титан

Над цією технічною проблемою першим задумався Вільям Джон Арбегаст, інженер з США. Саме він розробив технологію зварювання титану та його сплавів в аргоне.Чем варять титан?

Ознайомимося з дугового зварювання титану. Її здійснюють в середовищі, що складається з суміші двох інертних газів: аргону і гелію. Вони і захищають місце зварювання металу від згубного повітря, не завдаючи ніякої шкоди самі по собі. Блискуча ідея! Але реалізувати її на практиці виявилося непростим завданням … Вирішили, що суміш буде надходити з сопла пальника, а щоб збільшити захищену потоком площа, застосували спеціальні насадки. А як же бути з протилежною стороною зіткнення деталей? Щоб надійно заварити, тут на допомогу прийшли планки з міді з жолобом для надходження аргону.

А як бути, якщо конструкція деталей, що зварюються складна? В такому випадку не обійтися без спеціальної камери з заданою атмосферою (згадувана вище суміш). Вона може бути невеликою, у вигляді локальної насадки з тканини, для конкретного вузла. Або жорсткої, побільше, з металу, в які попередньо ставлять деталі і всю необхідну для зварювання оснащення. Але в будь-якому випадку зварник повинен добре бачити місце зварювання і вільно виконувати всі необхідні маніпуляції, що забезпечують спеціальні рукавиці і ілюмінатори.

Захисна камера для зварювання титану

Нарешті, для зварювання найбільших деталей зварювальний камера може досягати розмірів пристойної житлової кімнати, виконаної в металі, герметичною і зі шлюзами. Усередині встановлюється все необхідне, натомість откачанного повітря простір заповнюється аргоном, а зварювальники на час виконання робіт перетворюються в космонавтів зі справжніми скафандрами!

Технології зварювання титану

Також зварювання титану аргоном можлива під флюсами АНТ з фтору електрошлаковим способом або на прокладці з міді. Діаметр електрода становить тут 2 – 5 мм, а його виліт – до 22 мм. Завдяки дії флюсу якість шва виходить ще вище: у його структурі практично відсутні пори. Окремого розгляду заслуговує часто зустрічається в металургії зварювання титану і сталі. Тут з’являються нюанси, які диктують додаткові жорсткі вимоги до технології процесу. Так, що утворюються в зварювальному шві фази типу FeTi є крихкими за своєю природою.

Сварка титану аргоном зі сталлю проводиться в захисному газі аргоні вольфрамовим електродом або через проміжні вставки. Комбіновані вставки виконуються з танталу і бронзи. При цьому бронза зварюється зі сталлю аргонодугового зварюванням не плавляться електродом, а тантал з титаном зварюється в камерах з контрольованою атмосферою. Використовуються також комбіновані вставки з бронзи і ніобію. При цьому зварювання здійснює вольфрамовий електрод в камері з контрольованою атмосферою.

У будь-якому випадку неприпустимий перегрів, з ним борються різними способами: електромагнітним і ультразвуковим впливом, імпульсами і коливаннями променя або електрода.

Ссылка на основную публикацию