Vodič za zavarivanje titana

Zavarivanje titana i vodič za odabir žice za punjenje

Titanium (Ti) is a silver colored metal. It has a strong affinity for oxygen and forms an oxide layer on a clean surface. This leads to natural passivation and ensures corrosion resistance to salt or oxidizing acid solution.

Čisti titan je vrlo duktilan i ima malu čvrstoću. Mala količina aluminija, kisika i dušika u alfa fazi povećava njegovu snagu. Ima malo toplinsko širenje i vodljivost što poboljšava njegovu zavarljivost.

Availability of materials and features:

Titan ima sljedeće četiri glavne vrste:

1. Legura čistog titana nazvana CP (bez legure): Uobičajene kvalitete su ASTM Gr. 1, 2, 3 i 4.
2. alfa legura titana,
3. Alfa-beta legura titana: Primjer – stupanj 5 (Ti-6Al-4V)
4. Beta legura titana.

Pogledajte ovaj kratki interaktivni video o Vodiču za zavarivanje titana:

Titan ima posebne prednosti visokog omjera čvrstoće i težine i dobre otpornosti na koroziju. To je diktiralo njegova glavna područja primjene u zrakoplovima – zbog omjera snage i težine.

Kemijska tvornica – zbog visoke otpornosti na koroziju Titan, kao i željezo, ima dva alotropa, tj. može postojati u dva različita oblika.

Zapamtit ćemo da je željezo na sobnoj temperaturi imalo kubičnu kristalnu strukturu usmjerenu na tijelo, zvanu ferit, a zagrijavanjem se to promijenilo u kubični oblik usmjeren na površinu, nazvan austenit.

Također će se zapamtiti da se kubični oblik usmjeren na tijelo vratio daljnjim zagrijavanjem.

Titan ima tijesno zbijenu heksagonalnu strukturu, zvanu alfa faza, na sobnoj temperaturi, a ona se mijenja u kubični oblik usmjeren na tijelo, zvan beta faza, iznad oko 883°C.

Legure se skrućuju kao beta, a pod sporim hlađenjem, to će prijeći u alfa fazu nukleacijom i rastom. Brzo hlađenje daje metastabilnu alfa fazu.

Ova reakcija je slična reakciji martenzita u čeliku, ali ne stvara isti raspon poželjnih svojstava koji daju čelični martenziti i kaljeni martenziti.

Komercijalne legure titana su ili alfa faza, koja može ali ne mora biti ojačana legirajućim elementima čvrste otopine, ili alfa faza u beta matrici gdje je beta matrica zadržana kombinacijom ‘beta stabilizirajućih’ legirajućih elemenata i toplinske obrade .

Glavni legirajući elementi su aluminij i vanadij. Aluminij ojačava čvrstu otopinu i povećava otpornost na koroziju uobičajenog filma titan oksida.

Vanadij je beta stabilizator i proširuje temperaturni raspon i uvjete hlađenja u kojima se beta može zadržati. Kisik se također koristi kao legirajući element.

Kisik se obično smatra štetnom nečistoćom, ali pažljivom kontrolom razine kisika može se koristiti za povećanje čvrstoće titana bez pretjeranog smanjenja njegove žilavosti.

Vodik je štetniji. Vodik se može apsorbirati na sobnoj temperaturi iz kupki za dekapiranje ili iz vodika koji se oslobađa na katodi ako titan tvori galvanski par, recimo s ugljičnim čelikom. U tom slučaju, ugljični čelik će korodirati, a katodna reakcija, tj. ona koja se odvija na titanu, je oslobađanje vodika.

Problemi sa zavarljivošću

1. Krtost je glavni problem kod zavarivanja titana i stoga se mora zaštititi od oksidacije tijekom zavarivanja.
2. Iznad 400 °C njegova otpornost na oksidaciju brzo opada. Stoga ga treba zaštititi inertnim plinom (argonom) kako bi se izbjegla kontaminacija KISIKOM i DUŠIKOM.
3. Kisik, dušik i vodik u obliku nečistoća titan pokupi tijekom zavarivanja ako zavareni bazen nije zaštićen od atmosfere. Topljivost vodika se povećava s porastom temperature metala. npr. 8% na 300°C. Stoga je ključno osigurati zaštitu od argona na bazenu za zavarivanje, kao i za povlačenje. Uključivanje vodika i kisika u zavar smanjuje žilavost.
4. Vodik i kisik se preuzimaju iz vlage iz okoline. Preostalo ulje, sredstvo za čišćenje zalijepljeno za površinu uzrokuje skupljanje vodika i ugljika.
5. Titan se ne može zavarivati ​​topljenjem izravno na nehrđajući čelik, ugljični čelik i legure aluminija zbog stvaranja krhkih spojeva s tim legurama.

Čišćenje titana prije zavarivanja

1. Prije zavarivanja komponentu treba temeljito očistiti i osušiti.
2. Ulje, otiske prstiju, mast, boju/boju treba očistiti.
3. Ostaci klorida i čišćenja (ostaci sredstva za čišćenje) na titanu mogu dovesti do pucanja uslijed korozije kada se zagrije na više od 300°C tijekom zavarivanja. Dakle, neophodno je temeljito očistiti.
4. Za ispiranje dijelova od titana ne smije se koristiti obična voda iz slavine. Treba koristiti demineraliziranu (DM) vodu.
5. Prije zavarivanja, laki oksidni sloj na rubovima zavara treba ukloniti dekapiranjem u vodenoj otopini od 2-4 % fluorovodične kiseline i 30-40 % dušične kiseline, nakon čega slijedi ispiranje DM vodom i sušenje.
6. Nakon čišćenja dijelovima treba rukovati rukavicama koje ne ostavljaju dlačice čak i tijekom zavarivanja.
7. Svaki mehanički postupak treba biti popraćen kiseljenjem kako bi se osiguralo potpuno uklanjanje kamenca ili bilo kakve kontaminacije.
8. Za kontrolu poroznosti kod zavarivanja, rubove treba ostrugati, povući turpijanjem, četkati žicom. Ovo je potrebno za uklanjanje zarobljene prljavštine, malih pukotina.
9. Ovo čišćenje potrebno je provesti neposredno prije početka zavarivanja. Gdje god je potrebno duže skladištenje, potrebno je pohraniti dijelove u zapečaćene vrećice koje sadrže silikagel ili ih držati u prostoriji s kontroliranom vlagom.
10. Učvršćenja koja se koriste za zavarivanje zahtijevaju isti postupak čišćenja kao i dijelovi od titana.
11. Poželjno je imati odvojeno područje za izradu titana.
12. Voda/vlaga je potencijalni izvor kisika i vodika i sva oprema, šablone, uređaji itd. ne bi trebali sadržavati vlagu.
13. Fleksibilne komore za zavarivanje ili kućišta mogu se koristiti za zavarivanje malih komponenti i projektnih mjesta gdje je to moguće.

Priprema spoja za zavarivanje

Ispravna priprema zavarenog spoja bitna je za elektrolučno zavarivanje legura Ti.

• Kvadratno rezani rub može se koristiti za sve sučeone i kutne varove za debljine do 1 mm.
• Deblji limovi i cijevi trebaju biti isporučeni s jednom V pripremom s uključenim kutom od 90° i 0-0,5 mm korijenske strane. Ovo je bitno za postizanje dosljednog prodiranja tijekom zavarivanja korijenskog prolaza.
• Kiselinsko luženje rubova zavara i kupona za zavarivanje može se koristiti za uklanjanje metala onečišćenog kisikom s površine titana.
• Površina pripreme za zavarivanje i susjedni metal kritični su za kvalitetu spoja i trebaju se temeljito očistiti prije zavarivanja.
• Površinu treba pregledati kako bi se vidjelo je li potrebno završno poliranje. Glatkoća rubova zavara važna je za smanjenu poroznost kod elektrolučnog zavarivanja.

Zaštita tijekom zavarivanja legura titana i razmatranje zavarivanja za zavarivanje titana

• Zbog osjetljivosti titana na krtost kisikom, vodikom i dušikom, cijeli zavareni spoj i njegovo okruženje (oko 25 mm posvuda) ne bi smjeli ostati iznad 300°C i ovo područje treba biti zaštićeno Argon Trailingom tijekom zavarivanja do ohladila se ispod 300°C kao najbolja praksa.
• Trailing shield je potreban za korištenje za zavarivanje vrsta titana. Zaštita od plinske čaše možda neće biti odgovarajuća, stoga se na plamenik za zavarivanje mora postaviti stražnji štit kako bi se osigurao dodatni argon koji održava vruću zonu zavarivanja zaštićenom argonom dulje nego da je samo sa mlaznicom plamenika. Ova dodatna zaštita daje vremena metalu da se ohladi ispod temperature na kojoj oksidira.

• Za zavarivanje titana mora se koristiti plin argon visoke čistoće. Preporučena čistoća argona je 99,999%.
• Preporuča se provjeriti čistoću plina argona za svaku seriju boca. Stoga se preporuča zavariti komad ploče prije proizvodnog zavara i provjeriti taj komad na savijanje (promjer savijanja -8 t) & vizualno na poroznost. (Kisik smanjuje duktilnost).
• Treba voditi računa da vlaga i zrak ne propuštaju (kroz neispravan sustav – npr. regulatore, spojeve cijevi itd.).
• Tokarenje, glodanje, planiranje – Ovo su najpopularnije metode koje se koriste za pripremu rubova. Treba paziti da se materijal ne pregrije tijekom obrade.

Promjena boje u titanu

Boja zavara često se koristi kao mjera razine kontaminacije u zavarivanju titana.

1. Srebrnasto sjajna boja ukazuje na ispravnu zaštitu i poželjno je imati ovu boju. Zadovoljavajući zavar.
2. Svijetla i tamna brončana/smeđa boja označava vrlo malu količinu kontaminacije.
3. Svijetlo i tamnoplava boja označava veliku količinu kontaminacije. Neprihvatljivo.
4. Sivo-plava, siva i bijela boja označavaju vrlo jaku kontaminaciju. Neprihvatljivo.
5. Kada se nekoliko prolaza treba nanijeti u zavareni spoj utora, nikakva kontaminacija između prolaza/slojeva nije prihvatljiva.
6. Promjena boje se javlja tijekom zavarivanja i nije uvijek znak loše zaštite. Uistinu, tamno smeđe ‘vozne staze’ paralelne s rubom zavara često se susreću kod zavarivanja taljenjem.
   1. Vlaga dolazi od nepravilnog čišćenja i sušenja spojeva prije zavarivanja
   2. Nepravilno zavarivanje i širok otvor korijena. Ispitivanje tvrdoće može se koristiti za pružanje potpornih dokaza za kontaminaciju kao alternativa kriterijima boje jer će kontaminirani zavari pokazati veću tvrdoću.

Poroznost u Ti zavaru je uzrokovana sljedećim:

1. Vlaga koja nastaje nepravilnim čišćenjem i sušenjem spojeva prije zavarivanja
2. Nepravilno zavarivanje i širok otvor korijena.
3. Poroznost se povećava sa smanjenjem brzine zavarivanja.

Tehnike TIG zavarivanja:

1. Izvor napajanja za TIG zavarivanje trebao bi biti opremljen beskontaktnim lučnim udarom kako bi se spriječilo bilo kakvo onečišćenje zavara volframom do kojeg dolazi ako se koristi tehnika dodira. Ako volframova elektroda dotakne zavar, oboje se moraju pažljivo ispitati prije ponovnog pokretanja. Sav volfram u zavaru mora biti iskopan.
2. Izvor energije bi također trebao biti sposoban prekinuti luk po završetku zavarivanja bez zaustavljanja protoka inertnog plina.
3. Veća veličina plinske mlaznice koja se koristi kako bi se osigurala odgovarajuća zaštita zavarene kupke.
4. Preporuča se 6-10 sekundi prije protoka i 25-30 sekundi nakon protoka.
5. Za Ti zavarivanje preporuča se tehnika žica.
6. Unos topline treba držati na najmanjoj mogućoj razini i nikad više od 1,0 KJ/mm.
7. Za Ti zavarivanje nije potrebno predgrijavanje.

Predgrijavanje i međuprolazna temperatura za zavarivanje titana

1. Maksimalna međuprolazna temperatura treba biti što je moguće niža i ni u kojem slučaju ne smije biti viša od 80°C.
2. Tehnika zavarivanja u stupnjevima se mora slijediti kako bi se izbjeglo lokalno pregrijavanje zone zavarivanja.

Plinovi za zaštitu i pročišćavanje za zavarivanje titana

Titan je reaktivan metal, što ga čini elementom koji lako reagira s kisikom i stvara titanov oksid čak i na sobnoj temperaturi. Sloj titan oksida ima višu temperaturu taljenja od osnovnog metala, pa se mora očistiti prije zavarivanja.

Ako se titan zagrije, pretvara se u vrlo reaktivan materijal koji se lako spaja s drugim elementima/plinovima kao što su kisik, vodik i ugljik kako bi se formirali njihovi oksidi.

Ovo stvaranje oksida čini titan lomljivim i stoga se mora primijeniti zaštita od stvaranja oksida prilikom zavarivanja. Iz tog razloga, zavar & ZUT su zaštićeni inertnim plinom dok temperatura ne padne ispod 800°F. Za zavarivanje:

1. Koristite čiste i nehlapljive cijevi za dovod plina za pročišćavanje i zaštitu.
2. Zaštitni plinovi ne smiju sadržavati druge plinove kao što su dušik, kisik, ugljični dioksid ili vodik koji mogu uzrokovati stvaranje oksida.
3. Svi plinovi koji se koriste za zaštitu ili pročišćavanje moraju imati točku rosišta od -60°F (-51°C) ili bolju, a sadržaj kisika ne smije prelaziti 50 ppm.

Where is titanium used?

Titan je poznat po svojoj snazi ​​i izdržljivosti, što ga čini jednim od najtraženijih materijala u modernoj proizvodnji. Njegova se uporaba proširila na širok raspon industrija, od zrakoplovnih aplikacija do medicinskih implantata. Ovaj svestrani metal nudi proizvođačima pouzdano i isplativo rješenje za mnoge komponente i proizvode.

Široko se koristi u zrakoplovnoj industriji zbog svoje male težine i jakih svojstava; komponente od titana često se nalaze u zrakoplovnim motorima i konstrukcijama zrakoplova.

Automobilska industrija također intenzivno koristi titan u komponentama motora kao što su ispušni sustavi, dijelovi ventilskog sklopa, brtve, svjećice i klipnjače.

Titan je također popularan u dekorativne svrhe; proizvođači nakita često ga odabiru za prstenje, ogrlice i druge predmete zbog njegove prirodne ljepote i otpornosti.

Slični postovi

Open this in UX Builder to add and edit content