Титановый сплав класса 5 (Ti‑6Al‑4V) является наиболее часто используемым титановым сплавом в промышленности и строительстве. Хотя он обладает хорошей свариваемостью по сравнению со многими высокопрочными сплавами, он обладает высокой химической активностью при повышенных температурах, поэтому строгий контроль процесса необходим для получения прочных и надежных сварных соединений. Ниже приведены важные меры предосторожности при сварке титанового сплава Grade 5.
Во-первых, чистота имеет решающее значение.
Титан сильно реагирует с кислородом, азотом, водородом и углеродом при температурах сварки, что приводит к охрупчиванию, пористости и растрескиванию. Все поверхности,-включая сварное соединение, присадочную проволоку и близлежащий основной материал-должны быть тщательно очищены. Масло, смазку, воду, пыль и рабочие жидкости необходимо удалить с помощью очистки растворителем с последующей обдувкой сухим воздухом. Загрязнение стальными инструментами, частицами железа или меди также может вызвать дефекты, поэтому настоятельно рекомендуется использовать специальные инструменты и приспособления для сварки титана.
Во-вторых, обязательна эффективная газовая защита.
В отличие от стали или алюминия, титан требует защиты не только во время сварки, но и до тех пор, пока сварной шов и зона термического влияния не остынут ниже 300 градусов. Обычно используется аргон высокой чистоты (99,99% и выше). Для покрытия всей области высоких температур часто применяется висячий экран, большая газовая линза или закрытая камера. Недостаточная защита приводит к обесцвечиванию, что указывает на поглощение атмосферных газов и серьезную потерю пластичности и ударной вязкости.
В-третьих, важен контроль тепловложения и межпроходной температуры.
Чрезмерное тепловложение способствует росту зерен в сварном шве и зоне термического влияния, снижая прочность соединения и усталостные характеристики. Высокая температура между проходами также увеличивает риск поглощения и окисления водорода. Как правило, температура между проходами должна поддерживаться ниже 150 градусов. Предпочтительны процессы с низким и средним тепловложением, такие как GTAW (TIG), PAW и лазерная сварка. Процессы с высоким тепловложением, такие как сварка под флюсом, используются редко.
В-четвертых, необходимо правильно подобрать присадочный металл.
Для большинства конструкционных сварных швов часто используется присадочный металл ERTi‑5 (технически чистый титан) для повышения пластичности и снижения чувствительности к образованию трещин. Если требуется соответствующая прочность, можно использовать наполнитель Ti‑6Al‑4V (ERTi‑6Al‑4V), но необходима более строгая очистка и защита во избежание растрескивания при затвердевании.
В-пятых, предотвращение загрязнения и проблем с разнородными металлами.
Следует избегать прямого контакта с углеродистой сталью, медью, латунью или бронзой. Титан имеет низкую теплопроводность и высокую температуру плавления, поэтому сварочные ванны затвердевают медленно. Неправильная геометрия или ограничение могут привести к деформации сварного шва и остаточным напряжениям. Снятие напряжений после сварки может применяться для критических компонентов, но только при полной защите инертным газом.
Наконец, крайне важны послесварочный осмотр и контроль качества.
Визуальный осмотр на предмет изменения цвета и пористости является стандартным. Капиллярное тестирование (PT) или радиографическое тестирование (RT) может использоваться для критических применений. Механические испытания, включая испытания на изгиб и растяжение, подтверждают соответствие соединения требованиям пластичности и прочности.
В итоге,Успешная сварка титанового сплава Grade 5 зависит от исключительной чистоты, надежной защиты инертным газом, контролируемого тепловложения, соответствующего присадочного металла и строгой технологической дисциплины. При соблюдении правильных процедур сварные соединения могут обладать превосходной прочностью, пластичностью и устойчивостью к коррозии.
