Зварювання титану і сплавів — складний процес, так як міцний і легкий титан, розпечений до 400°З, стає легко руйнуються під дією парів азоту і кисню.
Зварювання повинна виконуватись з дотриманням певних умов, які не допускають впливу на матеріал навколишнього середовища.
Зварювання титанового матеріалу і його сплавів буває таким: аргоно-дуговий, плазмено-дуговий, холодна та ін Розглянемо основні технології.
Зміст:
- Аргонодугове зварювання напівавтоматом
- Холодний і плазмовий метод
- Можливі дефекти
Аргонодугове зварювання напівавтоматом
Зварювання титану та сплавів аргоном і зварювання напівавтоматом затребувані, так як дозволяють виконати складну і тонку обробку матеріалу.
Технологія являє собою чисту і якісну для зварювання будь-яких матеріалів, особливо це стосується тих, до яких не застосовується традиційна зварювання.
При дотриманні всіх умов і вимог зварювальний шов буде стійкий до корозії, а при порушенні умов якість шва буде значно нижче.
Аргон використовується для піддування з метою захисту металу від середовища.
Аргоном можна обробляти великі вироби, невеликі деталі з титану і сплавів.
Також зварювання аргоном може працювати від малого струму, завдяки цьому можлива обробка металу товщиною 0,5 мм
Аргоном відновлюються титанові вироби, які втратили обсяг.
Аргоно-дугове зварювання складається з наступних операцій:
- видалення оксидної плівки з оброблюваного виробу, зачистка кромок газокислородом;
- вироби обробляються розчином фтору і соляною кислотою при 65°.
Щоб виключити реакцію титану і сплавів з навколишнім середовищем, робоче місце захищається з зовнішньої і внутрішньої сторони.
Для цього використовуються сталеві або мідні прокладки, прижимаемые до шву. Ще використовуються захисні козирки або спеціальні насадки.
Так само ділянку зварювання з двох сторін захищається бескислородными флюсами з вмістом фтору. Якщо захист була забезпечена якісно, то на шві утворюється оксидна плівка.
Перед роботою титан очищається сталевою щіткою від бруду та корозії і знежирюється розчинником. Вкрай не рекомендується зварювати необезжиренные елементи і працювати з такими елементами без рукавиць.
Технологія зварювання титану та сплавів аргоном здійснюється на постійному струмі, що видається спеціальним струмопровідним пристроєм – з керамічним пальником соплом з електродом з вольфраму.
Відео:
Контактуючи зі стислою електродугою, металева кромка починає плавитися, в результаті чого утворюється ванна з температурою до 6000°.
Тиск стислої дуги забезпечує відтискування рідкого титана, і дуга горить у вікні, поглиблення, покращуючи плавлення.
Аргоно-дугове технологія грунтується на застосуванні джерела живлення постійного струму DC прямої полярності, а для зварювання напівавтоматом – зворотної полярності.
Пальник забезпечується датчиком дистанційного регулювання подачі струму для запобігання порушення процесу.
Аргон надійно захищає внутрішню і зовнішню сторони робочого місця від впливу азоту, водню, кисню, а також виконує первинну захист рідкої зварювальної ванни, вторинну захист кристаллизирующегося металу і простору біля шва.
Для захисту рідкої зварювальної ванни обов’язковою умовою є правильно обрана пальник, яка обов’язково повинна мати керамічне сопло і газову лінзу.
При роботі напівавтоматом, і аргоном, якщо товщина оброблюваного металу більше 15 мм, то потрібно присадочная дріт.
З тонким металом зварювання здійснюється без присадки і без зазору встик.
Відео:
Титан, товщина якого перевищує 15 мм, зварюється дугою в один прийом, тим самим забезпечується рівний цілісний шов, що не потребує зачистці, герметичний, міцний і довговічний.
Для визначення ефективності і витрати аргону робиться пробний шов. Якісний шов буде сріблястим, а синій або жовтий відтінок говорить про передчасне зняття аргону.
Для забезпечення захисту кристаллизирующегося титану і простору близько шва використовується спеціальна насадка на пальник, що забезпечує рівномірний розподіл аргону всередині обладнання.
Перед складанням заготовки ділянку шва піддається абразивній обробці. Будь-які дефекти на шві, наприклад, тріщини і задирки, повинні бути відсутніми.
Аргонодугове зварювання титану та сплавів має певні особливості, враховуючи які можна створити шов хорошої якості.
Попередньо необхідно продути пальник, захисну насадку і прокладку для зворотного боку шва.
Підпалювання стислій електричної дуги здійснюється осцилятором. Для погашення стислій електричної дуги досить плавно знизити силу струму.
Попередньо нагріти метал потрібно в тому випадку, якщо присутня волога. Довжина електродуги без присадного дроту повинна бути однаковою по діаметру з електродом.
З дротом довжина електродуги повинна становити 1-1,5 діаметра електрода. Зварювання титану аргоном і напівавтоматом представлена на відео в статті.
Холодний і плазмовий метод
Холодна технологія або холодна зварка передбачає зварювання титану та його сплавів шляхом здавлювання.
Холодна зварка представляє руйнування кристалічної решітки, замість якої виникає нова решітка допомогою з’єднання шарів титану. Холодна зварка виконується в твердому стані на вулиці.
Метод дозволяє отримати надійне з’єднання без складних технологій, не використовуючи різні непрості пристосування.
Холодна зварка білого титану відрізняється тим, що обробка проводиться під дією тиску без зовнішнього нагріву. Холодна зварка може здійснюватися при будь-якій температурі повітря.
Зварювання листів проводиться внапуск зі спеціальними фіксують затискачами, які пізніше знімаються, і листи з’єднуються.
Зварювання плазмовою дугою характеризується високою температурою до 30000° і наявністю плазмотрона – головної частини технології.
У зв’язку з високими показниками плавлення, порівняно з аргоно-дугового зварювання, зварювання плазмовою дугою володіє наступними перевагами:
- висока продуктивність;
- тепловий вплив тільки на зону шва;
- невелика кількість захисного газу;
- стабільне горіння малоамперной електродуги;
- низький вплив довжини електродуги на якість шва.
Плазмова дуга виникає від плазмотрона. Є 2 типу плазмотрона: з дугою прямого і непрямого дії.
Для першого плазмотрона характерне утворення дуги між електродом з вольфраму, вбудованим в газову камеру і оброблюваним титаном.
Сопло плазмотрона — електрично нейтральна частина, завдяки якій забезпечується стиснення дуги.
Для даного типу плазмотрона характерно поєднання струменя з дугою, завдяки чому забезпечується високотемпературний режим і теплова потужність. Дана технологія досить популярна.
Створити электродугу між електродом і титаном непросто. Тому при підведенні до титану плазмотрона, в першу чергу, потрібно створити дугу між електродом і соплом, так звану, чергової дугу.
Потім з’єднуючи чергової дугу і факел титанової деталі, автоматично утворюється основна дуга між електродом і титаном.
Відео:
Для другого типу плазмотрона характерно створення електродуги між електродом і соплом.
В основному використання такого виду плазмотрона необхідно для нагріву, напилення і т. д.
Плазмове зварювання з дугою застосовується для тонкого металу менше 1 мм, а також для складних випадків, наприклад, для зварювання титану з легованої нержавейкой. Всі роботи по зварюванні титану і сплавів представлені на відео.
Можливі дефекти
При зварюванні титану можливі дефекти. Згідно ГОСТ, дефекти з’являються з-за недотримання технічних умов, порушення технології, після чого конструкція стає непридатною.
По ГОСТ дефекти бувають наступних видів:
- тріщини;
- пори;
- тверді освіти;
- несплавления;
- неправильний шов;
- інші дефекти.
Тріщини-розриви у шві або прилеглих місцях, згідно ГОСТ, неприпустимі, так як створюється центр руйнування.
Освіта розривів пояснюється високим вмістом в розплавленому металі вуглецю, нікелю, водню, фосфору. При зварюванні лазером ймовірність утворення тріщин зводиться до нуля.
Для усунення тріщин потрібно засвердлити кінці дефекту, потім усунути тріщину механічним шляхом і строжкой, після цього ділянку зачищається і заварюється.
Пори, згідно ГОСТ — це порожнини, заповнені газом. Утворюються з-за високої газоутворення.
Місце з порами потрібно переварити, попередньо зачистивши механічним шляхом, так як дефект послаблює конструкцію.
Тверді включення по ГОСТ – це чужорідні металеві і неметалеві речовини в шві, що знижують міцність шва і концентрують напруга, тому місце з дефектом вирубують до здорового ділянки і видаляють строжкой, потім заварюють.
Відео:
Несплавления по ГОСТ — це відсутність з’єднання між металом і швом. Утворюються при дуговому зварюванні з-за нерасплавления частини крайки стику.
Це може статися, якщо неправильно вибрана форма кута, погано зачищені кромки, неправильно вибраний режим зварювання. Такі дефекти знижують міцність шва. Місце дефекту потрібно вирубати, зачистити і знову заварити.
Порушення форми по ГОСТ — відхилення форми шва від встановлених вимог.
Причинами виникнення можуть послужити коливання напруги в мережі, неправильний кут нахилу і ін. Наслідком можуть бути внутрішні дефекти шва.
Для усунення місце дефекту заварюється тонким швом електродом невеликого діаметру.