Вход в систему Поиск по сайтуОтправить сообщение по электронной почте

Дугове зварювання та різання металів

 
   


Дугова зварка титану та його сплавів

В контексте

Бурхливий розвиток низки галузей промисловості вимагало застосування нових конструкційних матеріалів, серед яких титан займає перше місце. Рідкісне поєднання в ньому високих механічних і спеціальних властивостей зумовили безперервно розширюється застосування його в авіапромисловості, суднобудуванні, хімічному машинобудуванні та інших важливих галузях виробництва.

Титан має малу питому вагу, високу температуру плавлення (1660 град.), Більшу корозійну стійкість в багатьох агресивних середовищах і високу міцність при нормальних і високих температурах.

Завдяки цьому в певних умовах експлуатації титан і його сплави мають незаперечні переваги перед широко відомими конструкційними матеріалами, такими, як алюмінієві і магнієві сплави, кислотостійкі і теплостійких аустенітні сталі та ін

Технічний титан містить домішки, з яких найважливішими є азот, кисень, водень, вуглець (табл. 1). Ці домішки підвищують міцність і знижують пластичність і в'язкість металу, що в зварних швах викликає утворення холодних тріщин.

Таблиця 1. Хімічний склад, структура і механічні властивості деяких титанових сплавів.
Марка сплаву Хімічний склад,% Структура Механічні властивості
Ti Al Мо Мп V Сг Sn Fe Si С O 2 H 2 N 2 d т кГ / мм 2 d в кГ / мм 2 відносне подовження, % коефіцієнт втрат,% коефіцієнт наплавлення HB
не більше
ВТ-1 Основа 0,3 0,15 0,1 0,015 0,015 0,04 альфа 38-60 45-70 20 - 25 45 - 50 130 - 250
ВТ-3 Основа 4-5.2 2-3 0,3 0,2 0,1 0,02 0,015 0,05 альфа + бета 85 - 105 95 - 115 10-16 25 - 40 3 - 6 260 - 340
ВТ-3-1 Основа 4 - 5,2 1 - 2 1,5 - 2,5 0,5 0,2 0,1 0.02 0,015 0,05 альфа + бета 85-110 95 - 120 10 - 16 25 - 40 3 - 6 260 - 340
ВТ-4 Основа 4 - 5 0,3 0,15 0,05 0,015 0,15 0,03 альфа + бета 70-80 85 - 105 15 - 22 20 - 30 3 - 5
ВТ-5 Основа 4 - 5,5 0,3 0,15 0,05 0,015 0,015 0,04 альфа 70-85 80 - 95 10-15 30 - 45 3 - 6 269
ВТ-5-1 Основа 4 - 5,5 2-3 0,3 0,15 0,1 0,015 0,015 0,04 альфа 65 - 85 75 - 95 12 - 25 20-25 4 - 9 240
ВТ-6 Основа 3 - 6,5 3,5 - 4,5 0,3 0.15 0.05 0,015 0,015 0,04 альфа + бета 80-90 90 - 120 10 - 15 30 - 45 4 - 8 320
ВТ-8 Основа 5,8 - 6,8 2.8-3,8 0,4 0.2 0,1 0,02 0,015 0,04 альфа + бета 95 - 110 105 - 125 9-16 30 - 55 3 - 6 310
ВІД-4 Основа 2 - 3,5 1 - 2 0.4 0,15 0.1 0,015 0,015 0.04 альфа + бета 55 - 65 70 - 90 12 - 20 25 - 55 3,5 - 6,5 200 - 300
отч-1 Основа 1 - 2,5 0,8 - 2 0,4 0,15 0.1 0,015 0,015 0.04 альфа + бета 50 - 65 60 - 75 20-40 30 - 50 5,0 - 1,0 210 - 250

Для забезпечення гарної зварюваності в технічному титані обмежують вміст цих домішок. Титан має дві Аллотропических форми: альфа-титан, що має гексагональну решітку і існуючий до 882 o C - цьому сприяють легуючі домішки алюмінію, олова, цирконію; бета-титан - високотемпературна модифікація з кубічної об'емноцентрірованной гратами - цьому сприяють легуючі домішки алюмінію, молібдену, ванадію, марганцю, заліза, хрому.

У залежності від ступеня легування титану зазначеними елементами сплав при охолодженні до кімнатної температури зберігає деякий кількістю або повністю бета-фазу. Таким чином по мікроструктурі сплави титану можуть бути поділені на однофазні сплави, що мають при кімнатній температурі альфа-і бета-фазу, і на двофазні сплави, що мають при кімнатній температурі фази альфа + бета.

Практичне застосування знаходять сплави, що мають у своєму складі або тільки альфа-фазу, або двофазні альфа + бета фази.

Зварювання титану зв'язана з певними труднощами, головною з яких є велика хімічна активність титану при високих температурах по відношенню до азоту, кисню і водню.

Тому необхідною умовою для отримання якісного з'єднання при зварюванні є надійний захист від газів повітря не тільки зварювальної ванни, але і остигаючих ділянок металу шва і зони термічного впливу аж до температури 400 o C. Необхідно також захищати зворотний бік шва навіть і тому випадку, якщо вона не розплавляється, а тільки нагрівається вище 400 o C.

Певні труднощі виникають у зв'язку з великою схильністю титану до зростання зерна при нагріванні до високих температур, особливо в області бета-фази. Для запобігання цьому зварювання слід робити з можливо мінімальної погонною енергією.

Частим дефектом зварних швів титанових сполук є холодні тріщини. Холодні тріщини виникають в тому випадку, якщо шов має знижені пластичні властивості внаслідок насичення газами. При цьому холодні тріщини у швах можуть утворитися з часом.

Основною причиною появи холодних тріщин є велика розчинність водню в титані при високих температурах. При значному зниженні розчинності з пониженням температури випадання водню з твердого розчину при охолодженні, а також з повністю остиглого металу супроводжується утворенням гідридів, що призводять до крихкості титану, і виникнення у шві великих внутрішніх напружень, і, як наслідок - тріщин.

Для запобігання металу шва від насичення воднем рекомендується застосовувати електродну або присадні дріт, попередньо піддану вакуумному отжигу. Вміст водню в такій дроті не перевищує 0,004-0,006%.

Для з'єднання деталей з титану і його сплавів застосовуються: ручна аргоно-дугове зварювання неплавким електродом; автоматична аргоно-дугове зварювання дротом з титану; автоматична дугова зварка під флюсом; електрошлакове зварювання з подачею на поверхню шлакової ванни інертного газу.

Схема ручного зварювання титану неплавким електродом
рис.1. Схема ручного зварювання титану неплавким електродом

Деякі технологічні вказівки зі зварювання титану та його сплавів вольфрамовим електродом в аргоні наведені нижче.

  1. Зварювання виробляти постійним струмом при прямій полярності.
  2. Запалювання дуги виробляти дотиком вольфрамового електрода про виріб, що зварюється, причому тільки при наявності газового захисту.
  3. при наплавленні валика вольфрамовий електрод розташовувати йод кутом 70-85 o до поверхні виробу, що зварюється, а присадний матеріал під 90-100 o до осі електрода (рис.1) .
  4. Виліт вольфрамового електрода повинен бути рівним 6-8 мм. Довжина дуги повинна підтримуватися постійною в межах 1-2 мм.
  5. присадочний матеріал вводити в зону зварювання рівномірно, без поперечних коливань, спираючись кінцем стержня на край зварювальної ванни. Нагрітий кінець присадочного стержня не повинен виводитися з зони газового захисту.
  6. Пальник переміщати рівномірно-поступально без поперечних коливань.
  7. Гасити дугу слід вимиканням зварювального струму кнопкою, розташованої на пальнику, попередньо заплавах кратер.
  8. Припиняти подачу захисного газу через пальник і відведення її від виробу здійснювати лише через 5-10 сек після потемніння шва.
  9. при багатопрохідної зварюванні після кожного проходу виробляти ретельну зачистку зварних швів від окисної плівки.
  10. Захист зворотної сторони шва виробляти добре підганяють мідними і сталевими підкладками, які залишаються підкладками з технічного титану, піддувом аргону в спеціальні канавки в підкладках, або в встановлювані кишені уздовж зварного шва.

При виконанні кутових і нахлесточіих сполук великогабаритних виробів, коли піддув аргону утруднений, зварювання можна робити без захисту зворотної сторони шва, виконуючи зварювання на ділянках довжиною 15-20 мм з перервами при мінімальному розігріві зварюваних елементів.

Таблиця 2. Режими ручного аргоно-дугового зварювання титану та його сплавів.
Товщина зварюються крайок, мм Сила струму, а Діаметр присадочного матеріалу (Дріт), мм Діаметр мундштука, мм Витрата аргону через пальник, л / хв
0,5 15-30 1,0 8-10 8-12
1,0 50-60 1,5 8-10 8-12
2,0 80-100 2,0 10-12 10-14
3,0 120-140 3,0 10-12 10-14
4,0 120-150 3,0 12-16 12-16
5,0 130-160 3,0 12-16 12-16
7,0 140-180 3-4 12-16 12-16
Примітки.
  1. Напруга на дузі 12-16 В.
  2. Швидкість накладення проходу 20-25 см / хв.
Таблиця 3. Режими автоматичного зварювання титану плавиться
Товщина металу, мм Метод зварювання Діаметр електродного дроту, мм Струм, А Напруга дуги, В Швидкість подачі електродного дроту, м / ч Швидкість зварювання, м / ч
2,5
Внимание! © X51.project 2007-2017гг.
Дозволяється копіювання та інше використання матеріалів сайту при умові встановлення гіперпосилання, не забороненої до індексації пошуковими системами, на матеріал або головну сторінку сайту Дугове зварювання та різання металів.
 
Вверх | Дугове зварювання та різання металів | Администрирование | Контакты | Поиск | Карта раздела