Во-первых, Ti‑6Al‑4V можно успешно сваривать с использованием таких процессов, как GTAW (TIG), GMAW (MIG), плазменно-дуговая сварка и электронно-лучевая сварка (EBW).Самой большой проблемой при сварке титана является его чрезвычайно высокая химическая активность при повышенных температурах. При температуре выше примерно 500 градусов титан быстро поглощает кислород, азот и водород из воздуха, что приводит к охрупчиванию, увеличению твердости и снижению пластичности и ударной вязкости. Поэтому сварочная ванна, высокотемпературная зона сварки и задняя сторона должны быть полностью защищены инертным газом (аргоном или гелием). При правильной защите и очистке можно стабильно получать надежные, бездефектные сварные швы.
Далее снижение прочности после сварки.В состоянии после сварки металл шва и зона термического влияния (ЗТВ) претерпевают микроструктурные изменения: альфа-бета-структура при быстром охлаждении превращается в крупнозернистый мартенсит, что приводит к более высокой твердости, но меньшей пластичности по сравнению с основным металлом.
Для отожженного основного материала предел текучести и предел прочности сварного соединения обычно составляют от 85% до 95% основного металла.Другими словами, снижение прочности относительно небольшое, обычно от 5% до 15%. Зона сварного шва имеет более высокую прочность, но меньшее удлинение; общее соединение по-прежнему может отвечать большинству структурных требований.
Если основной материал находится в состоянии, обработанном на раствор и состаренном (STA), эффект упрочнения сварного шва и ЗТВ во время сварки теряется, что приводит к более очевидному снижению прочности, обычно примерно на 15–25%. Поэтому сварка обычно выполняется на отожженном материале, а не на полностью состаренном материале.
Что касается послесварочной термообработки (PWHT), это зависит от требуемых характеристик и применения:
Некритические конструктивные элементы:Для деталей, для которых допустима умеренная пластичность и вязкость, термообработка после сварки не требуется. Свойства после сварки часто достаточны.
Отжиг для снятия напряжений:Обычно проводится при температуре 530–590 градусов в течение 1–2 часов. Это снижает остаточные сварочные напряжения без существенного снижения прочности, улучшая стабильность размеров и устойчивость к деформации.
Полный отжиг:Выполняется при температуре 700–800 градусов для восстановления пластичности и ударной вязкости путем преобразования мартенсита в более мягкую и стабильную альфа-бета-структуру. Это немного снижает прочность, но значительно улучшает удлинение и ударопрочность.
В итоге,Титановый сплав Grade 5 обладает хорошей свариваемостью в условиях строгой защиты инертным газом. Сварка отожженного основного металла приводит к небольшому снижению прочности от 5% до 15%. Термическая обработка после сварки не является обязательной, но рекомендуется для снятия напряжений или восстановления пластичности в приложениях с высокой надежностью.
