Titaaniseoksia käytetään laajalti ilmailussa, laivanrakennuksessa, lääketieteellisissä laitteissa ja muilla aloilla niiden suuren lujuuden, alhaisen tiheyden ja erinomaisen korroosionkestävyyden vuoksi. Titaaniseoshitsaus on kuitenkin altis halkeamille ja muille vikoja, jotka vaikuttavat vakavasti hitsauksen laatuun ja rakenteellisiin ominaisuuksiin. Tämän ongelman systemaattinen ratkaiseminen edellyttää kattavaa valvontaa eri näkökulmista, kuten prosessin suojauksesta, lämpöohjauksesta, materiaalien sovituksesta ja hitsin esikäsittelystä.
Suorita tiukasti hitsaussuojausprosessi
Titaaniseoksella on korkea aktiivisuus happea, typpeä, vetyä ja muita kaasuja vastaan korkeissa lämpötiloissa, ja nämä alkuaineet muodostavat hauraita oksideja, nitridejä ja hydridejä tunkeutuessaan hitsiin, mikä heikentää liitoksen plastisen sitkeyttä ja aiheuttaa halkeamia. Siksi koko hitsausprosessi on suoritettava inertin kaasun suojassa:
- Paikallinen suojaus: Halkaisijaltaan suuria-hitsauspistoolin suuttimia käytetään varmistamaan, että argonkaasu peittää hitsausaltaan ja viereiset lämpö{2}}vyöhykkeet, ja ilmavirran tulee olla tasaista ja tasaista, jotta vältetään turbulenssi, joka aiheuttaa ilman takertumista.
-Takasuojaus: Hitsauksen jälkeen käytä leikkuusuojaa argonsuojauksen jatkamiseen, kunnes hitsauksen ja lämpö-alueen lämpötila laskee alle 200 asteen korkean lämpötilan hapettumisen estämiseksi.
-Selkäsuojaus: Keskiraskaiden ja raskaiden levyjen päittäishitsauksissa takaosaan tulee asentaa ilmatyynyt tai argonsuojaus varmistaakseen, että kaksipuoleinen muovausalue ei ole saastunut.
Suojakaasun puhtauden tulee olla suurempi tai yhtä suuri kuin 99,99%, kastepisteen tulee olla alle -50 astetta ja ilman virtausnopeutta suojatulla alueella on valvottava tiukasti.
Ota käyttöön hitsauksen lämpöprosessin ohjaus
Titaaniseoksella on alhainen lämmönjohtavuus, ja hitsauslämmön kerääntyminen voi helposti aiheuttaa karkeita rakeita lämmön{0}}vaikutusalueelle ja lisätä halkeilua. Hitsauslämmön syöttöä ja jäähdytysnopeutta on säädettävä pakkojäähdytyksellä:
- Vesijäähdytteinen kuparinen taustalevy: Kuparinen taustalevy, jossa on jäähdytysallas, asetetaan hitsin takaosaan lämmön poistumisen nopeuttamiseksi ja korkean lämpötilan viipymisajan rajoittamiseksi.
-Kerrosten välisen lämpötilan hallinta: Kun hitsaat useita kerroksia ja hitsaat useita hitsauksia, kerrosten välisen lämpötilan tulee olla alle 150 astetta, jotta vältetään ylikuumenevan kudoksen muodostuminen.
- Optimoidut hitsausparametrit: Alhaista lämmöntuottoa käytetään vähentämään lämpö-vaikutusvyöhykkeen leveyttä varmistaen samalla tunkeutumisen.
Kohtuullinen hitsausmateriaalien ja -menetelmien valinta
Hitsausmateriaalin sovitus
Hitsauslangan koostumuksen tulee olla epäjaloa metallia vastaava tai samanlainen, ja sopivia laatuja, kuten ER Ti-6Al-4V, tulisi suosia. Korkeaa sitkeyttä vaativissa liitoksissa voidaan käyttää hieman pienempää lujuutta ja parempaa plastisuutta halkeamankestävyyden parantamiseksi.
Hitsausmenetelmän valinta
-Suojattu volframikaasuhitsaus (GTAW/TIG): Soveltuu ohuille, keskiraskaille ja raskaille levyille, joilla on vakaa kaari ja helppo saavuttaa korkealaatuisia-hitsauksia. Pulssi-TIG-hitsausta suositellaan lämmöntuoton vähentämiseksi entisestään.
-Plasmakaarihitsaus (PAW): sopii keskiraskaille ja raskaille levyille, keskitetty lämmönlähde ja korkea hitsaustehokkuus. Jos käytetään argon-vetyseosta, vetypitoisuutta tulee valvoa tiukasti enintään 5 %:n sisällä vedyn aiheuttamien halkeamien estämiseksi.
-Laser/elektronisädehitsaus: soveltuu tarkkuuskomponentteihin, joissa on kapea lämmön-vaikutusalue ja pieni muodonmuutos, mutta korkeat laitekustannukset, jotka on suoritettava suuressa tyhjiössä tai suojakaasussa.
Paranna esi{0}}hitsauksen valmistelua ja prosessin ohjausta
Saimien puhdistus ja hoito
Ennen hitsaamista liitoksen ja hitsauslangan pinta on poistettava perusteellisesti oksidihilseestä, rasvasta, kosteudesta ja muista epäpuhtauksista. Seuraavia vaiheita suositellaan:
- Mekaaninen puhdistus: Käytä ruostumattomasta teräksestä valmistettua teräsharjaa tai jyrsintä oksidikalvon poistamiseen.
- Kemiallinen puhdistus: peittaus typpihapolla + fluorivetyhappoliuoksella, sitten huuhtelu deionisoidulla vedellä ja kuivaus;
- Asetonin tai alkoholin kuoriminen.
Puhdistuksen jälkeen hitsaus on suoritettava 4 tunnin kuluessa toissijaisen saastumisen välttämiseksi.
Asennus- ja kaasusuojatarkastus
Asennusväliä on valvottava tarkasti, yleensä enintään 0,5 mm. Ennen hitsausta esipurkataan kaasu, jotta varmistetaan, että suojakaasu peittää hitsausalueen ja ilmavirta on tasainen. Suojausvaikutuksen tarkistamiseen voidaan käyttää savutestejä tai happitunnistimia.
Hitsausympäristön valvonta
Hitsaus tulee suorittaa puhtaalla, tuulettomalla erityisalueella, jonka suhteellinen kosteus on säädetty alle 60 %, jotta ympäristön kosteus ei pääse kaaren alueelle.
Hitsauksen jälkeinen-tarkastus ja käsittely
Silmämääräistä tarkastusta, penetranttitestausta (PT) tai röntgentutkimusta (RT) suositellaan, ja ultraäänitestausta (UT) voidaan täydentää tärkeiden komponenttien osalta. Tarvittaessa suoritetaan jännitteetön hehkutus hitsauksen jälkeen, hehkutuslämpötila on yleensä 550-650 astetta ja ilmajäähdytys eristyksen jälkeen on suoritettava tyhjiö- tai argonsuojauksessa.
Avain titaanihitsauksen laatuun on koko prosessin hallinnassa: esi-hitsauksen puhdistuksesta, kaasusuojauksesta, lämmönsyötön hallinnasta menetelmän valintaan, prosessin määrityksiä on noudatettava tiukasti. Systemaattisen prosessisuunnittelun ja prosessinhallinnan avulla voidaan vähentää huomattavasti taipumusta hitsaushalkeamiin ja saada luotettavia titaaniseoksesta valmistettuja hitsausliitoksia, jotka vastaavat huippuluokan laitevalmistuksen tarpeita.