Анализ процесса аргонодуговой сварки титановых сплавов и контроль качества

Качество поверхности сварного изделия и сварочной проволоки непосредственно определяет механические свойства сварного соединения. Перед сваркой образец и сварочная проволока должны пройти обработку кислотной промывкой с последующим ополаскиванием чистой водой и сушкой. Тогда сварку следует провести немедленно. При отсутствии кислотной промывки органическими растворителями, такими как ацетон, этанол, четыреххлористый углерод или метанол, можно тщательно протереть канавку титановой пластины и участки в пределах 50 мм с обеих сторон, поверхность сварочной проволоки и части оснастки, контактирующие с титановой пластиной, тщательно удалив оксидные окалины, масляные пятна и другие органические вещества.

Для дуговой сварки титана и титановых сплавов следует выбирать источник питания для аргонодуговой сварки постоянного тока с нисходящей внешней характеристикой и высокочастотной функцией зажигания дуги. Во избежание окисления и загрязнения сварного шва при охлаждении сварочный аппарат следует настроить на время задержки подачи газа не менее 15 секунд. В этом примере выбран импульсный аргонодуговой сварочный аппарат постоянного тока с инвертором IGBT типа WSM-315, который может удовлетворить вышеуказанные требования.

Сварочные материалы

СваркаПараметры процесса и контрольные точки

Разумные параметры процесса являются ключом к обеспечению качества сварки. Во время работы необходимо точно контролировать расход и скорость газообразного аргона, чтобы избежать турбулентного потока, ослабляющего защитное действие. Ручная вольфрамовая сварка в инертном газе подходит для сварки тонких титановых пластин и титановых пластин средней-толщины. При правильном выборе параметров можно достичь удовлетворительного качества сварки. Кроме того, все процессы очистки должны быть завершены как можно скорее, а сварка должна быть проведена незамедлительно, чтобы предотвратить вторичное загрязнение.

При сварке титана и титановых сплавов вероятность образования горячих трещин в соединении крайне мала. Это связано с тем, что материалы содержат очень мало примесей, таких как сера, фосфор и углерод, из которых трудно образовывать эвтектики с низкой -точкой плавления-, а диапазон эффективных температур кристаллизации узок, с небольшой усадкой при затвердевании. Однако в зоне термического-воздействия могут возникать холодные трещины, которые появляются уже через несколько часов или даже дольше после сварки и поэтому называются замедленными трещинами.

Образование замедленных трещин тесно связано с поведением водорода: во время процесса сварки водород диффундирует из высоко-ванны расплава в зону более низкой-температуры-воздействия тепла, увеличивая содержание водорода в этой области. Он образует хрупкие фазы TiH₂, и в то же время соединения водорода выпадают в осадок, вызывая большие микроструктурные напряжения из-за объемного расширения. Кроме того, атомы водорода накапливаются в областях высоких-напряжений, что в конечном итоге приводит к зарождению и распространению трещин.

Пористость — еще один распространенный дефект при сварке титановых сплавов. Его фундаментальная причина также связана с водородом. Растворимость водорода в -Ti чрезвычайно низка и составляет всего около 0,002% (массовая доля) при комнатной температуре. Когда сварной шов или зона термического-воздействия охлаждаются ниже 300 градусов, пере-насыщенный водород выпадает в осадок в виде гидрида титана (фаза), что сопровождается объемным расширением и межкристаллитным напряжением. Это может привести к появлению межзеренных микротрещин. Эти микротрещины под действием внешних сил расширяются в макроскопические трещины, а наличие пористости существенно снижает усталостную прочность соединения.

Подводя итог, можно сказать, что ключом к успеху сварки титановых сплавов является предварительная-очистка сварного шва, предотвращение окисления и абсорбции водорода на протяжении всего процесса, защита аргоном высокой-чистоты, разумная конструкция канавок и точный контроль процесса. Ручная сварка в инертном газе вольфрама в сочетании с защитной защитной крышкой является эффективным решением в современной инженерной практике, позволяющим стабильно получать сварные соединения высокого-качества, соответствующие требованиям эксплуатации.