Титан: зварювання титану (технологія). Зварювання аргоном титану

В авіації, суднобудуванні, машинобудуванні та в деяких інших галузях промисловості для виготовлення складних і відповідальних вузлів використовують такі дорогі матеріали, як титан. Він хороший не тільки своєю невеликою вагою, а й тим, що даний метал не піддається корозійних процесів. Давайте більш детально розглянемо, що ж таке титан. Зварювання титану - це досить цікава тема для розмови, про це і піде мова.

Трохи загальних відомостей

Просто так взяти і використовувати шматок титану виходить рідко. Найчастіше його попередньо обробляють. Варто розуміти, що зазвичай він піддається зварці. Але так як даний метал відноситься до важкооброблюваних, то фахівці зіткнулися з проблемою руйнування матеріалу при температурі від 400 градусів за Цельсієм під впливом водяної пари, кисню, а також азоту. Сам по собі процес є досить складним, оскільки необхідно дотримуватися велику кількість технологічних правил, та й не будь вид зварювання підходить для обробки даного металу. У будь-якому разі, сьогодні навчилися обробляти титан. Зварювання титану здійснюється декількома методами:

• електронним лучом;
• дуговим флюсом;
• аргоном.

В даний час популярністю користуються всі методи, але найбільшого поширення набула аргон зварювання з кількох причин, про які ми поговоримо трохи пізніше.

Титан і його сплави

Цей метал в природі досить поширений. Багато говорять про те, що його мало, але це дивлячись з чим порівнювати. У кожному разі, кількість титану в земній корі більше, ніж міді або свинцю. Це вельми міцний метал. У чистому вигляді його міцність досягає 337 МПа, а в сплаві порядку 1250 МПа. Температура плавлення титану - 1668 градусів за Цельсієм.

При нормальних температурах він стійкий до корозії і працює в агресивних середовищах. Проте при досягненні температури 400 градусів за Цельсієм його експлуатаційні властивості різко падають. Він вступає в бурхливу реакцію з азотом, починає окислюватися киснем і водяною парою, що сильно обмежує сферу його застосування. Примітно те, що матеріал абсолютно не схильний до утворення гарячих тріщин під час зварювання, проте його зерно стає крупніше, що погіршує технічні характеристики металу і якість шва. В принципі, ми трохи розібралися з тим, що таке титан. Зварювання титану - ось, що ще цікаво. Давайте про це і поговоримо.

Технологічні особливості зварювання

В даний час не можна говорити про те, що титан є рідкістю в тому чи іншому виробі. З ним працює досить багато виробників з найрізноманітніших галузей. Але необхідно розуміти, що титан - активний хімічний елемент. Це говорить про те, що використання звичайної зварювання неприпустимо. Обумовлено це тим, що в процесі потрапляють забруднення у вигляді карбідів і нітридів, які знижують експлуатаційні властивості матеріалу.

Тому основна умова при зварюванні - повна ізоляція від навколишнього середовища. До таких відноситься: кисень, азот, водень та інші. Крім того, зварювальні роботи повинні проводитися на відносно великих швидкостях. При тривалому нагріванні зерна в кристалічній решітці розширюються, що значно підвищує крихкість. У кожному разі, зварювання титану, технологія якої більш докладно буде розглянута нижче - складний і відповідальний процес. Ну а зараз підемо далі.

Зварювання аргоном титану

Аргоновий вид зварювання даного металу найбільш популярний серед фахівців у всьому світі. Обумовлено це тим, що тут не використовуються флюси і електроди, отже, виконуються більш тонкі і складні зварювальні роботи. Крім того, аргоновий метод отримання зварних з`єднань відноситься до високоякісних видів зварювання. При дотриманні технології виходить шов високої якості.

Не можна не сказати і про універсальність аргонової зварки. Вона полягає в тому, що тут є можливість обробки як великогабаритних конструкцій, так і деталей невеликого розміру. Шов при цьому виходить однаково якісний. Крім того, зварювання аргоном титану гарна ще й тим, що можна працювати на малому струмі, а це дозволяє зварювати матеріал товщиною від 0,5 мм. Аргон дозволяє відновлювати деталі, що втратили свої початкові обсяги.

Зварювання титану та його сплавів: технологія

Роботи повинні виконуватися кваліфікованим фахівцем при наявності відповідного обладнання. Крім того, даний процес багатоетапний. Всі стадії повинні йти в строго встановленій послідовності і виконуватися згідно нормам.

Перший етап - підготовчий. На цій стадії необхідно зачистити поверхню металу. При цьому вкрай важливо видалити оксидну плівку. Кромки зазвичай обробляють методом газокисневого різання. Деталь або заготовка обробляється фтором і кислотою (соляної). При цьому повинна підтримуватися постійна температура 60 градусів за Цельсієм. Тут вкрай важливо забезпечити захист оброблюваного металу від реакції з атмосферним повітрям як із зовнішньої, так і з тильного боку. Для цього підійдуть мідні або сталеві прокладки, які потрібно прикладати до шву. Крім прокладок допустимо використання захисних козирків і спеціальних насадок.

У процесі зварювання

Процес протікає на постійному струмі. В пальник встановлюється спеціальний вольфрамовий електрод. Коли метал вступає в контакт з електричною дугою, утворюється зварювальна ванна. Температура в ній нерідко досягає 6000 градусів за Цельсієм.

Під тиском зварювальної дуги розплавлений титан кілька відтісняється. Виходить так, що пальник горить в поглибленні. Це можна вважати перевагою, оскільки значно поліпшується проплавлять здатність. Крім того, постійно нагнітається аргон, який забезпечує надійний захист від впливу кисню, азоту та інших шкідливих домішок.

Ще дещо

Приблизно так і обробляється титан. Холодне зварювання увазі використання присадочного дроту тільки в тому випадку, якщо товщина металу перевищує 1,5 мм. Якщо ж товщина сягає 10-15 мм, то зварювання виконується зануреної дугою в один прохід. Якщо роботи були виконані з дотриманням технології, то шов не буде потрібно обробляти від шлаків. Він буде рівний і якісний. Такі сполуки відрізняються високою герметичністю і довговічністю.

Дугова та електронно-променеве зварювання

Дугове зварювання під флюсом з`явилася відносно недавно. Метод заснований на ізоляції матеріалу від зовнішнього середовища спеціальними флюсами. Флюс являє собою якусь пасту. Найчастіше використовують АНТ-А різних модифікацій. Особливість способу полягає в тому, що вдалося домогтися кращої структури кристалічної решітки, ніж при зварюванні в інертному середовищі. Тому переважно саме так обробляти титан. Зварювання титану таким методом не погіршує експлуатаційні характеристики деталі.

Електронно-променеве зварювання має велику кількість недоліків. Але є один істотний плюс, який полягає в повному захисті металу від зовнішнього середовища. Це дозволяє отримати дуже якісну кристалічну решітку. При цьому процес протікає при великій швидкості, що значно знижує енергоємність виконуваних робіт. Є ще й електрошлакове зварювання, яка на сьогоднішній день не отримала належного поширення. Її особливість полягає в тому, що в процесі використовуються електроди такого ж матеріалу, як і зварювана поверхню.

Висновок

Тепер ви маєте загальне уявлення про те, що таке зварювання. Титан, инверторная зварювання для якого широко використовується, має унікальні технічні характеристики. Саме тому його використовують там, де не підходить сталь або інші метали. Але висока вартість обладнання для виконання зварювальних робіт, енергоємність процесу, а також багато інших негативні фактори не сприяють розвитку використання даного металу. Проте деякі компанії постійно намагаються зробити якомога більше для того, щоб було простіше і легше отримати якісний шов. Приміром, лідером з продажу присадок є фірма «Ельф ФІЛЛІНГ» - «Титан». Холодне зварювання за допомогою даної компанії стає не такою складною і тривалою. Звичайно, новачок все одно не впорається з таким завданням, а ось фахівцеві буде куди простіше виконати свою роботу. В принципі, це все, що можна розповісти про зварювання такого металу, як титан.