Przyczyny wad spawania rur tytanowych
Utlenianie i zanieczyszczenie: Tytan jest wrażliwy na tlen i łatwo reaguje z tlenem w wysokich temperaturach, tworząc tlenki. Jeśli podczas procesu spawania nie zostaną podjęte odpowiednie środki ochronne, tlen zawarty w powietrzu może spowodować utlenienie powierzchni tytanu i utworzenie warstwy tlenku, co wpłynie na jakość spawania. Ponadto obszar spawania może zostać zanieczyszczony, na przykład w wyniku obecności zanieczyszczeń w materiale spawalniczym lub w środowisku.
Gradient temperatury: Tytan ma wysoką przewodność cieplną i podczas spawania będzie tworzył duży gradient temperatury. Gradienty temperatury mogą prowadzić do koncentracji naprężeń i powstawania pęknięć termicznych, szczególnie w obszarach szybko ochładzających się.
Wychwytywanie wodoru: Tytan jest materiałem, który łatwo absorbuje wodór. Jeśli podczas procesu spawania wodór zostanie zaabsorbowany przez tytan, może to prowadzić do kruchości wodorowej spowodowanej wychwytywaniem wodoru. Kruchość wodorowa może prowadzić do powstawania pęknięć.
Zmiany strukturalne: Tytan jest podatny na wzrost ziaren i zmiany strukturalne w wysokich temperaturach. Może to spowodować zmniejszenie wytrzymałości w obszarze spoiny, wpływając na ogólną wydajność spoiny.
Naprężenia szczątkowe: Naprężenia resztkowe powstające podczas procesu spawania mogą powodować odkształcenia i pęknięcia rury tytanowej. Może to być spowodowane szybkim chłodzeniem, różnymi współczynnikami rozszerzalności cieplnej materiałów i nierównomiernym skurczem podczas spawania.
Wady spawania rur tytanowych spowodowane są warstwą ochronną argonu utworzoną przez pistolet do spawania łukowego argonem podczas spawania rur tytanowych. Otaczający obszar nie ma działania ochronnego, ale spoina rury tytanowej i otaczający ją obszar w tym stanie nadal mają dużą zdolność pochłaniania azotu i tlenu z powietrza. Tlen zaczyna się wchłaniać w temperaturze 400 stopni, a azot zaczyna się wchłaniać w temperaturze 600 stopni. Powietrze zawiera dużą ilość azotu i tlenu.
Wraz ze stopniowym wzrostem stopnia utlenienia zmienia się kolor spoiny rury tytanowej i zmniejsza się plastyczność spoiny. Srebrzystobiały (nieutleniony) Złocistożółty (TiO, tytan zaczyna absorbować wodór w temperaturze ok. 250 st. Lekko utleniony) Niebieski (Ti2O3 lekko utleniony) Szary (TiO2 silnie utleniony).
Jednorodność składu chemicznego wlewków ze stopu tytanu jest podstawową gwarancją niezawodności obrabianych materiałów i części skrawających ze stopu tytanu o dobrej wydajności.
Jeśli chodzi o istniejące stopy tytanu, głównymi pierwiastkami stopowymi są Al, Mo, Sn, Si, Zr, Cr, Cu, V i Fe. Bardzo konieczne jest zrozumienie i opanowanie zasad rozmieszczenia tych pierwiastków stopowych we wlewku w warunkach topienia i krystalizacji łuku spawalniczego w próżni oraz podjęcie odpowiednich środków procesowych, aby zapewnić ich równomierne rozmieszczenie we wlewku.
Badania anatomiczne przeprowadzono na pięciu gatunkach tytanu: Ti-6Al-4V, Ti-2.5Cu, Ti-6.5Al-3.5Mo{{8 }}.5Sn-0.3Si, Ti-2.5Al-11Sn-5Zr-1Mo-0.25Si i Ti{{19 }}.5 Al-2.5Mo-1.5Cr-0.5Fe-6.3Si wlewek ze stopu, zbadaj rozkład pierwiastków stopowych w różnych warunkach wytapiania i zbadaj metody segregacji i eliminacji pierwiastka stopu aluminium Cu.
Elementy stopu rurki tytanowej są dzielone na kilka części i dodawane do gąbki tytanowej podczas dociskania bloku elektrody jednostkowej. Elektrody topialne o przekątnej 450 mm spawane są z wewnętrznych bloków elektrod jednostkowych. Elektrody topliwe zostały jednokrotnie wytopione, a następnie dwukrotnie przetopione w próżniowym białym piecu łukowym topiącym się i przeprowadzono trzy próby przetapiania. Zgodnie z charakterystyką struktury krystalicznej wlewków stalowych do próżniowego pieca łukowego, rozcięto typową formę wlewnika stalowego. Kadłubowy. Na górze profilu wiercimy otwory o średnicy co 30-50 mm wiertłem φ1,5 mm w celu analizy maksymalnej zawartości pierwiastków stopowych. Przeprowadzono topienie próżniowe (1×10^(-3) mmHg) i wypełnienie argonem (ciśnienie 80-120 mmHg), topienie wysokiej i niskiej mocy topnienia oraz badania porównawcze wlewków φ220 mm i φ622 mm na Ti{ {10}}.5Cu stop.
Aby ograniczyć występowanie tych wad, należy podjąć pewne działania, takie jak zastosowanie gazu obojętnego do ochrony podczas procesu spawania, kontrolowanie prędkości spawania i gradientu temperatury, wstępne podgrzewanie przedmiotu obrabianego w celu zmniejszenia gradientu temperatury, stosowanie odpowiednich materiałów spawalniczych , przyjęcie odpowiednich procesów spawalniczych itp. . Ponadto ścisła kontrola zawartości wodoru podczas spawania i odpowiednia obróbka cieplna po spawaniu są również ważnym sposobem ograniczenia defektów.
