Сварка титана — описание технологии и пошаговая инструкция

Как и чем варить титан

Легкие и прочные титановые сплавы широко используются из-за их коррозионной стойкости и прочности. Сварка титана осложняется химической активностью чугуна, он реагирует одновременно с компонентами воздуха: кислородом, азотом, водородом, образуя непластичные соединения, ухудшающие качество шва.

Особенности сварки материала

Физико-химические свойства титана ограничивают использование некоторых высокотехнологичных методов сварки, вынуждая мастеров изменять подходящие, но изначально менее производительные методы. Основная трудность при использовании наиболее распространенных способов сварки — повышение температуры нагрева этого металла. В частности, возможна эффективная работа с режимами термического воздействия порядка 1500-1700 ° С. При уровне 500 ° С детали чаще сохраняют свои основные прочностные свойства. Технологические характеристики сварки титана также определяются негативными факторами, влияющими на конструкцию со стороны атмосферного воздуха. Обычно этот фактор не важен, но в условиях температуры выше 400 ° C горячие участки требуют дополнительной защиты. И это не говоря уже об основной изоляции самой сварочной ванны. С повышением температуры возникают трудности иного рода. Следовательно, при достижении 900 ° C происходит увеличение зерен и образование расширенных пор, что еще больше влияет на прочностные свойства детали.

Свариваемость

Две характеристики накладывают отпечаток на свариваемость титана: высокая химическая активность металла по отношению к содержащимся в воздухе газам (кислород, азот и водород) и его большая склонность к росту зерна при температурах выше 800-850 ° C.

При нагревании до температуры 350 ° С и выше титан активно поглощает кислород, образуя различные оксиды с высокой твердостью, прочностью и низкой пластичностью. При окислении оксидная пленка меняет цвет с золотисто-желтого на темно-фиолетовый, становясь белым. Эти цвета в термически измененной зоне характеризуют качество защиты титана во время сварки.

При температурах выше 500 ° C титан активно взаимодействует с азотом с образованием нитридов, которые увеличивают твердость и прочность металла, но снижают его пластичность.

Что касается водорода (водород образуется в результате разложения воды на водород и кислород под воздействием высокой температуры дуги), то под его влиянием с титаном происходит очень вредное явление, называемое водородным охрупчиванием. Химическая природа этого процесса заключается в образовании гидридов титана в остывшем и холодном металле, содержащем растворенный водород, которые увеличивают хрупкость металла и вызывают в нем растрескивание. На практике это приводит к тому, что через некоторое время после сварки (иногда довольно долго) свариваемая деталь, которая вроде бы не имела дефектов, просто выпадает — сама по себе или после легкого удара.

Рост зерен, происходящий при высоких температурах, также отрицательно влияет на прочность титана. Этому способствует низкая теплопроводность титана, что увеличивает время пребывания сварного шва и металла, подвергшегося термическому воздействию, в высокотемпературной зоне. Чтобы уменьшить рост зерна, сварку следует проводить с минимальным тепловложением.

Помимо всего вышеперечисленного, титан имеет высокую температуру плавления (1660 ° C), поэтому для сварки требуется мощный и концентрированный источник тепла.

Тем не менее, основная проблема при сварке титановых сплавов — это надежная защита металла, нагретого выше 300-400 ° C, от водорода, кислорода и азота, содержащихся в воздухе.

Общие сведения о способах сварки

Основными методами сварки титана являются ручная дуговая сварка и автоматические методы. Что касается оптимальных средств, то наиболее эффективными считаются гелий и аргон. Но важно учитывать, что в первом случае требуется включение в среду некислородного потока. Распространен также метод электрошлаковой сварки. Обычно используется при работе с толстыми деталями, которые также требуют высокой термической закалки. При правильной организации контактная сварка тоже дает хороший результат. Для этого процесса, в частности, требуется сбалансированное газозащитное устройство. Если в работе использовать колодки, будет обеспечена качественная сварка титана. Технология литья, например, предполагает организацию специальной защиты тыльной стороны заготовки с помощью газообразного аргона. В свою очередь, покрытие может обеспечить этой стороне дополнительную защиту в условиях повышенного термического напряжения, опасности которого уже упоминались выше.

Свойства материала

Титан обладает рядом особых качеств, которые усложняют процесс сварки этого металла. Это включает:

• низкая степень теплопроводности;
• металл имеет свойство самовоспламеняться при нагревании до 400 градусов Цельсия, а также при контакте с кислородом;
• окисляется под действием углекислого газа;
• при нагревании до 600 градусов Цельсия образуются нитридные соединения. Кроме того, эти соединения образуются при контакте с азотом, при этом они имеют твердую, но очень хрупкую структуру;
• они имеют свойство поглощать водород при нагревании до 250 градусов Цельсия;
• при нагревании выше 800 градусов структура меняется (увеличивается размер зерна).

Критические температуры для металлического титана выше 400-500 градусов Цельсия. При нагревании до этого уровня отмечается повышение химической активности. При нем титан взаимодействует с атмосферным воздухом, что может негативно сказаться на сварном шве.

Кроме того, могут появиться вредные примеси — гидриды, нитриды, карбиды и другие, которые могут снизить прочность шва. Если нарушена технология сварки титана и не соблюдены правила и требования ГОСТа, это может привести к тому, что сварной шов отслоится даже после небольшого удара.

Если процесс сварки ведется по установленным нормам, показатель прочности шва будет на уровне 0,6-0,8 прочности свариваемого металла.

Какие возникают сложности при сварке титана и его сплавов

Характеристики сварки титана и его сплавов заключаются в том, что этот процесс представляет некоторые трудности, которые затрудняют этот процесс. При нагревании титансодержащие сплавы начинают активно взаимодействовать с воздухом. В этом случае процесс этого взаимодействия может происходить задолго до того, как будет достигнута температура титана, а точнее уже на уровне 450 градусов Цельсия.

Сварка титановых труб и других изделий из этого металла может быть осложнена следующими процессами:

• при взаимодействии титана с кислородом на поверхности свариваемой детали начинается активный процесс образования оксида титана и налетов, т.е появляется альфа-слой. Если такой слой возникает, это может вызвать образование трещин на поверхности свариваемого изделия. Чтобы этого не произошло, стоит придерживаться определенных норм, в которых указано максимально допустимое содержание кислорода: в любом титановом сплаве оно не должно быть больше 0,015 %;
• при нагревании титановые сплавы сильнее влияют на азот. Если уровень азота в титановом сплаве будет превышен, это может вызвать изменение физических свойств основы, то есть прочность сплава станет намного выше, но свойства пластичности снизятся в несколько раз. Согласно существующим нормам высший азотный индекс в титановом сплаве не должен превышать 0,04-0,05 %;
• самый вредный газ для титановых сплавов — водород. Если его содержание в составе металла выше нормы, это может вызвать сильную хрупкость, образование трещин на поверхности, расширение пор. Обычно содержание водорода в титановых сплавах не должно превышать 0,01-0,15 %.

Подготовка металла к сварочной операции

Перед операцией титан необходимо хорошенько подготовить. На этом этапе обрабатываются края перфорированных элементов, создается защита противоположных сторон (с использованием одинаковой толщины), а также очищается добавочная планка. Кроме того, тщательно очищается внешний слой изделия. Во время сварки его частицы могут проникать в структуру соединения, что делает его хрупким и непригодным для работы в ответственных механических конструкциях. При обработке деталей толщиной 5 см требуется проточка, в которой угол резания должен составлять 60 °. Если планируется сваривать титан и его сплавы, ранее подвергавшиеся плазменной или газовой резке, также потребуется очистка поверхностей швов с удалением слоя толщиной 3-4 мм. Универсальной мерой заключительной подготовки перед работой будет удаление внешних загрязнений, масляных пленок и окислов. Для этой процедуры используйте мелкий абразив, подпилите и обезжирьте растворителями. Затем оставшиеся следы зачистки удаляются сухой тряпкой.

Технология сварки

Подготовка состоит из зачистки краев, удаления оксидов на максимальном расстоянии 2 см от края и обезжиривания (титан необходимо очищать в перчатках, чтобы не осталось следов от пальцев). Затем металл протравливается горячей (60 ° C) смесью соляной кислоты (350 мл растворяется в 650 мл) и фторида натрия (50 г). Состав наносится на 10 минут.

Для сварки титана и его сплавов используют:

• холодный метод;
• дуга с электродами;
• контакт;
• радиус.
• Рассмотрим их подробнее.

Ручная дуговая сварка

В процессе используется вольфрамовый электрод с подключенным источником постоянного тока. Область вокруг шва, корень шва и прилегающие участки термического воздействия защищены. Изоляция обеспечивается термостойкими козырьками, соплами и пористыми материалами, в которые подается газ. Рекомендуется использовать медные или стальные колодки. Если трубка обработана, газ попадает прямо в рот. Что касается оптимального режима, то для электрода 2 мм сила тока может составлять около 90 А. Это стартовый уровень для работы с деталями толщиной 4-5 мм. Конкретные значения могут варьироваться в зависимости от того, как был прикреплен титан. Сварка титана выполняется на короткой дуге без колебательных манипуляций. Электрод наклонен в направлении, противоположном его движению, то есть вперед под углом. Операция не может быть остановлена ​​внезапно. Чтобы избежать образования оксидов, все защитные устройства остаются на своих местах даже после отсоединения электродов.

Автоматическая сварка

В работе также используется вольфрамовый электрод. Если используется неплавящийся тип электрода, подключенный ток должен иметь направленную полярность. В этом случае оптимальный размер выходных отверстий горелки составляет 14-15 мм. Техника выполнения в целом соответствует ручному способу, но важно учитывать, что из-за повышенной активности этого металла операции включения и выключения при работе с горелкой необходимо проводить вдали от шва. Автоматическая сварка титана аргоном после закалки должна обеспечивать подачу газа не менее 1 мин.

Электрошлаковая сварка

Менее распространенный метод, но может быть более эффективным с отдельными сплавами. Например, при сварке 5% легированного титана с добавками алюминия и олова. В качестве источника питания используется трехфазный трансформатор, что свидетельствует о высоких нагрузках во время работы. Достаточно отметить силу тока при сварке толстых поковок — в среднем 1500-1600 А. Кроме того, ход операции зависит от электрода, которым плавится титан. Сварка титана пластинчатым электродом размером 12×60 мм гарантирует оптимальное качество сварки, которое по характеристикам соответствует основной конструкции детали. При обработке формованных деталей часто используются те же электроды, но диаметром 8 мм. Такое решение может показаться оправданным из-за нетребовательной структуры металла, но прочностные свойства сварного шва будут снижены — в среднем 85% от показателя неповрежденной структуры.

Контактная сварка

Есть несколько способов варить титан с помощью электродов, которые подают ток, образующий дугу внутри металла:

1. Стыковое соединение применяется для соединения элементов с площадью поперечного сечения от 150 до 104 мм2. Сила постоянного тока от 1,5 до 50 А, максимальный выступ электродов 20 см.
2. По пунктам метод применим для перекрытия титанового сплава. В результате получается прочный, но не тугой шов. В зависимости от толщины пластин сжимающая сила электродов составляет от 1,9 до 6,8 кН; диаметр острия от 4 до 8 мм; импульсный ток от 7 до 12 кА.
3. Валик — непрерывный ряд овальных стежков, образующих шов. Роликовые электроды катятся по поверхности, сваривают металл до 3 мм.
4. Принцип действия конденсатора аналогичен роликовому, в батарее конденсаторов формируется импульс, достигающий 2100 В. Дуга сжигает титан толщиной до 1,5 мм, оксиды, портящие соединение, испаряются.

Электронно-лучевая сварка

Мелкозернистый шов на титане толщиной до 160 мм создается мощной спицей. Электронно-лучевая сварка титана удобна при установке выхлопных труб. Таким образом сплавы стали и титана объединяются для образования прочных соединений.

Основные способы сварки материала

В связи с необходимостью защиты стыка от вредного воздействия окружающего воздуха, а также из-за склонности титана и титановых сплавов к потере прочности при длительном термическом воздействии популярны только такие виды сварки материалов:

• электрическая дуга в среде защитного газа — подразумевает быструю сварку шва неплавящимся или расходуемым электродом в камере, заполненной аргоном, гелием или другими инертными газами;
• электрошлаковая сварка: защищает стык с помощью тугоплавких фторидных флюсов, растворяемых переменным током низкого напряжения;
• электронно-лучевые и лазерные технологии — позволяют производить сварку в полностью изолированной безвоздушной среде при отсутствии прямого контакта с деталями, высокая концентрация тепловой энергии гарантирует быстрое проплавление и меньшую ширину шва;
• альтернативные виды — включают сварку титана и его сплавов давлением, трением, взрывом и другими методами, предполагающими проплавление прилегающих поверхностей под действием механических сил.

Сварка под флюсом и точечная контактная сварка титана используются ограниченно. Среди их достоинств — относительная простота, дешевизна и невысокая трудоемкость технологий, но качество шва существенно уступает рассмотренным выше методам.

В машиностроении широко распространена практика сварки изделий из титана или титановых сплавов со сталью. Это осложняется вероятностью появления хрупких химических соединений — титанидов железа (FeTi и Fe2Ti). Проблема решается выбором специальных способов сварки аргонового шва с вольфрамовым электродом, а также методом комбинированных вставок, когда между титановой деталью и стальной деталью помещается промежуточный слой бронзы или тантала. Особо сложные соединения требуют комбинированного использования бронзы и ниобия, которые объединяются в камере с контролируемой атмосферой.

Технология сварки титана аргоном

Аргонодуговая сварка титана и его сплавов завоевала максимальную популярность благодаря оптимальному соотношению доступности технологического процесса и качества получаемых швов. Он широко применяется как при серийном производстве деталей из титановых заготовок, так и в специальных корпусах.

Необходимое оборудование

Технология позволяет использовать любой электродуговой сварочный аппарат, способный обеспечить жесткую вольт-амперную характеристику (обычно сила тока не менее 140 А). Используются вольфрамовые электроды, характеристики которых обсуждаются ниже. Поскольку свойства металла требуют постоянной защиты стыка инертными газами, равномерная подача газа с необходимой интенсивностью особенно затруднена.

Распространены три метода газовой защиты:

• струя: аргон подается в зону сварки прямой струей через специализированные сопла и отражатели, вытесняя атмосферный воздух;
• местный — предполагает использование небольших герметичных камер, наполненных газом, которыми можно управлять с помощью гибких манипуляторов;
• комплексный — промышленный метод, при котором детали помещаются в камеру с контролируемой атмосферой (например, УБС-1, ВКС-1, ВУАС-1), требует использования сварочного скафандра.

важно помнить, что необходимо защищать не только сварочную ванну, но и заднюю часть стыка, а также любые прилегающие участки, которые нагреваются до высоких температур в процессе сварки.

Выбор электродов

Для дуговой сварки титана, аргона и титановых сплавов используются вольфрамовые электроды малого диаметра.

Если толщина стыка не превышает 3 мм, то используются электроды диаметром 1,5-2,0 мм без пломбировочного материала. Во всех остальных случаях толщина электрода соответствует толщине стыка; использование присадочной проволоки обязательно.

При первых признаках износа или повреждения электрод заменяют. Работа с неисправным электродом не только отрицательно сказывается на технических характеристиках сварных швов, чувствительных к режиму работы, но и может быть опасна для сварщика.

Примерная стоимость вольфрамовых электродов на Яндекс.Маркете

Присадочная проволока

Выбор присадочного материала зависит от марки титана или сплава, толщины деталей, толщины электрода, параметров сварки, эффективности применяемого метода защиты стыка от атмосферного воздуха. В большинстве случаев вы можете следовать этой таблице:

Марка материала	Марка присадочной проволоки
VT1-00, VT1-0, OT4-0, OT4-1, OT4, VT5, VT5-1	ВТ1-00св, ВТ2, ВТ2В, ВТ20-1св, ВТ20-2св
VT6, VT3-1, VT9, VT14, VT16, VT20	ВТ15, СПТ-2, СП-15
ВТ22 (с последующей термообработкой)	ВТ20-1св, ВТ20-2св, СПТ-2
ПТ-7М, ПТ-3В, ПТ-1М	ВТ1-00св, СПТ-2, СП-15

При этом следует учитывать, что металлы марок ОТ4, ВТ5, ВТ5-1 требуют применения щадящих режимов сварки, в том числе с минимальным тепловложением. Для большинства других материалов требуются режимы быстрого охлаждения.

Процесс сварки

Наличие и способ проточки, а также параметры сварки зависят от толщины стыка. Эта зависимость обычно выглядит так:

Толщина металла, мм	Подготовка края	Сила сварочного тока, А	Напряжение дуги, В	Диаметр присадочной проволоки, мм	Количество проходов, шт.
1-3	Отсутствующий	40-90	10–14	1,2–2,0	1
3-10	Прямой скос с одной стороны под углом 35-45°	120-200	10-15	1,5–2,5	2–12
10-20	Радиальный бак с наклонными сторонами 15°	180–280	12–16	2,5–3,0	12–26
Более 20	Прямые скосы с двух сторон под углом 30-35°	230–280	13–16	2,5–3,0	Не менее 24

Электродуговая сварка титана и сплавов выполняется в нижнем положении. Техника мало чем отличается от классической дуговой сварки, общий алгоритм действий включает следующее:

1. Крепление чистых и обезжиренных заготовок к опорной поверхности с зазором, соответствующим конфигурации детали и режиму сварки (для листов толщиной 2,0-3,0 мм зазор составляет 0,5-1,5 мм).
2. Подача аргона в стык или в камеру защиты. При струйном способе защиты общий расход газа на продувку рабочей стороны и тыльной стороны шва составляет 12-16 л / мин для листов толщиной 2,0-3,0 мм.
3. Ударьте бант в начале шва. Происходит не ранее, чем через 15 секунд после выпуска струи аргона или сразу после вытеснения атмосферного воздуха из защитной камеры.
4. Последовательная сварка шва. Выполняется плавным и достаточно быстрым осевым перемещением, боковое смещение должно быть минимальным. Обычно электрод движется вперед под углом, а присадочная проволока подается перпендикулярно ему.
5. При необходимости заново сварите шов. Может быть выполнено до 40 последовательных проходов.
6. Разрыв арки и завершение работы. В этом случае подача аргона продолжается до тех пор, пока металл в зоне стыка не остынет до 250-300 (для изделий небольшой толщины — около 45-60 секунд).

Режимы стыковой сварки титана

Режимы сварки определяются, прежде всего, площадью поперечного сечения свариваемых деталей. Метод позволяет сваривать детали сечением от 150 до 10 000 мм 2. При этом остальные характеристики меняются в зависимости от сечения:

• осадочное давление 2,9-9890 МН / м 2 ;
• выступ 25-200 мм;
• запас плавучести 8-40 мм;
• допуск обвала 3-15 мм;
• скорость рефлюкса 6-2,5 мм / сек;
• рабочий ток 1,5-50 А.

Точечная сварка титана

Этот метод позволяет получить плотный стык листового металла толщиной до 4 мм. Широко применяется для корпусов механизмов и защитных кожухов, для сборки различных опорных рам и т.д. Электрод должен быть достаточно прочным, чтобы выдерживать высокое сжимающее усилие листов. Для сваривания длинных швов с целью повышения производительности используется несколько электродов, расположенных на том же шаге, что и стежки.

Способы точечной сварки титана определяются толщиной ламината:

• толщина листа 0,8-2,5 мм;
• контактная поверхность 4-8 мм;
• давление электрода 1,9-6,8 кН;
• длительность импульса 0,1-0,4 с;
• продолжительность сжатия 0,1-0,4 с;
• импульсный ток 7-12 кА.

Шовная роликовая сварка титана

этот метод используется для создания герметичных сварных швов. Электроды используются в виде силовых роликов, которые катятся по шву и сжимают листы заготовок между собой. К ним периодически подводятся мощные импульсы тока так, чтобы зоны проплавления овальной формы перекрывали друг друга на 10-15%. Цепочка таких точек сварки образует сплошной герметичный шов. Метод позволяет сваривать листы толщиной от 0,2 до 3 мм и очень популярен при изготовлении герметичных емкостей для сосудов низкого давления, таких как топливные баки, сильфоны и т.д.

Режимы конденсаторной стыковой сварки титановых труб

Конденсаторный метод является подвидом непрерывной сварки и отличается от него тем, что энергия электрического импульса накапливается в батарее, состоящей из мощных конденсаторов, а модуль управления периодически подводится к электродам. Заготовки труб диаметром до 23 мм и толщиной стенки до 1,5 мм можно сваривать даже без защитной атмосферы, так как мощный импульс сжигает окислители в зоне сварки.

Режим сварки также определяется диаметром трубы и толщиной ее стенки. Емкость конденсаторной батареи составляет от 5000 до 7000 мкФ, импульсное напряжение — от 800 до 2100 вольт, а сила сжатия — от 8 до 24 кН.

очень важно соблюдать расстояние труб от оболочек (от 1 до 1,8 мм), так как при его превышении более чем на 2,2 мм концы смещаются и происходит неполное проплавление сварного шва.

Разнородная сварка

Практическое применение находит при сварке титановой стали. При такой сварке важно выбрать сварочные материалы и методы, предотвращающие образование в сварном шве хрупких фаз FeTi и Fe2Ti.

Сварка титана со сталью выполняется в среде защитного газа аргона с вольфрамовым электродом или через промежуточные вставки. Комбинированные вставки изготовлены из тантала и бронзы. В этом случае бронзу приваривают к стали аргонодуговой сваркой неплавящимся электродом, а тантал с титаном — в камерах с контролируемой атмосферой. Применяются также комбинированные вставки из бронзы и ниобия. В этом случае сварка выполняется вольфрамовым электродом в камере с контролируемой атмосферой.

Холодный и плазменный метод

Холодная технология или холодная сварка подразумевает сварку титана и его сплавов прессованием.

Холодная сварка — это разрушение кристаллической решетки, на месте которой образуется новая решетка путем соединения слоев титана. Холодная сварка производится в твердом состоянии на открытом воздухе.

Метод позволяет получить надежное соединение без сложных технологий, без использования различных сложных устройств.

Холодная сварка белого титана отличается тем, что обработка осуществляется под действием давления без внешнего нагрева. Холодную сварку можно производить при любой температуре воздуха.

Сварка листов производится внахлест специальными зажимами крепления, которые впоследствии снимаются и листы соединяются.

Плазменная сварка характеризуется высокими температурами до 30 000 ° и наличием плазменной горелки, являющейся основной частью технологии.

Из-за высоких скоростей плавления по сравнению с аргонодуговой сваркой плазменная дуговая сварка имеет следующие преимущества:

• высокая производительность;
• тепловое воздействие только на область шва;
• небольшое количество защитного газа;
• стабильное горение маломощной электрической дуги;
• низкое влияние длины дуги на качество шва.

Плазменная дуга создается плазмотроном. Плазмотрон бывает двух типов: прямой и непрямой.

Первый плазмотрон характеризуется образованием дуги между вольфрамовым электродом, встроенным в газовую камеру, и обрабатываемым титаном.

Сопло плазмотрона представляет собой электрически нейтральную деталь, за счет которой происходит сжатие дуги.

Этот тип плазмотрона отличается совмещением струи с дугой, что гарантирует режим высокой температуры и тепловой мощности. Эта технология довольно популярна.

Создать электрическую дугу между электродом и титаном непросто. Поэтому при подведении титанового плазмотрона в первую очередь необходимо создать дугу между электродом и соплом, так называемую пилотную дугу.

Затем, соединив пилотную дугу и горелку титановой детали, основная дуга автоматически образуется между электродом и титаном.

Видео:

Для второго типа плазмотрона характерно создание электрической дуги между электродом и соплом.

В основном использование плазмотрона этого типа необходимо для нагрева, напыления и т.д.

Плазменно-дуговая сварка применима для тонких металлов толщиной менее 1 мм, а также для сложных применений, таких как сварка титана с легированной нержавеющей сталью. Все работы по сварке титана и сплавов представлены в видео.

Особенности холодной сварки

Отсутствие тепловых эффектов, при которых, собственно, и наблюдаются деструктивные процессы в структуре титана, делает этот метод практически идеальным, но и здесь есть свои нюансы. Холодная сварка выполняется под высоким давлением, в результате чего кристаллы конструкции деформируются, смещая их и образуя общий сплав. Сварка внахлест осуществляется с помощью специальных запорных механизмов. Энергичное механическое воздействие также отличает этот метод, требующий более высоких финансовых затрат. Есть еще один недостаток, характеризующий холодную сварку. Титан, в структуре которого есть швы, образованные такой сваркой, менее надежен и может использоваться только в конструкциях, не предполагающих высоких физических нагрузок.

Как подготавливают детали

 

Для сварки титана необходимо полностью изолировать свариваемые поверхности от атмосферы, поэтому, как правило, применяется автоматическая или полуавтоматическая сварка.

Ручная сварка титана возможна, но только при использовании специальной сварочной горелки с керамическим соплом, через которую на свариваемые участки под давлением подается инертный газ — аргон, вытесняющий воздух.

В этом случае обратная сторона шва должна быть изолирована от атмосферы путем приклеивания стальных или медных пластин. Для обеспечения наилучшего качества шва используются перфорированные вкладыши, через отверстия которых подается аргон.

В случае полуавтоматической или автоматической сварки она выполняется в специальной капсуле, заполненной аргоном или гелием. Сварку титановых трубок можно производить без помещения всей трубки в среду защитного газа, но сама трубка должна быть герметизирована и заполнена аргоном изнутри.

Еще один важный нюанс — очистка и обезжиривание свариваемых поверхностей в 20 мм от шва. Необходимо удалить оксидную пленку, которая всегда присутствует на поверхности титанового изделия.

работать необходимо в перчатках, так как руки, даже чистые, могут оставить жирные следы на краю, что приведет к ухудшению сварного шва.

Перед сваркой титан дополнительно протравливается смесью соляной кислоты с водой и фторидом натрия — 350 мл HCl, 650 мл дистиллированной воды, 50 г фторида натрия. Температура травления — 60-65 ° С, время — около 10 минут.

После травления титан тщательно шлифуют. Для механической обработки используйте наждачную бумагу № 12, металлические щетки, скребки. Убедитесь, что края свариваемых деталей гладкие, без заусенцев и трещин. Аналогичным образом зачищается присадочная проволока. Только после этого можно сваривать титан.

Использование флюса

Преимущество этого метода — получение качественного и прочного шва. Использование флюса способствует образованию металла с мелкозернистой структурой, а значит, более плотным и прочным.

Особенности:

• Перед использованием флюсовый материал сушат при температуре 250 ° C. Спинка защищена подушкой потока или медным держателем потока. Основной — это защитная паста с высотой воротника, равной или большей выступа электрода (14-22 мм);
• Марки защитных составов: АНТ-1 или АНТ-3 применяется для соединения материалов толщиной до 8 мм. Заготовки толстые — АНТ-7;
• Допускается использование общего оборудования. Режим: обратная полярность постоянного тока. Средние токи: 600-650А.

Качество

После сварки следует провести контроль качества. Для этого необходимо осмотреть шов: основные параметры здесь — цвет и его структура.

Серебристый цвет с характерным ярким отливом

Высочайшее качество сшивки. В естественных условиях чистый титан имеет серебристо-белый цвет. Таким образом, серебристый цвет сварного шва указывает на то, что во время сварки в металл не попали инородные тела. Такой шов со временем не трескается, не подвергается коррозии и не деформируется при высоких нагрузках.

Белый или желтоватый

Хорошего или хорошего качества. Желтый шарик указывает на то, что во время сварки в металле произошло окисление с образованием простых оксидов на основе титана. Однако в металле образовалось не так много этих оксидов. Поэтому качество сварного шва находится на достаточно высоком уровне. То есть такой шов легко выдержит средние и высокие физические перегрузки и со временем не потрескается. Устойчив к воздействию неагрессивной коррозионной среды.

Рыжий, коричневый, серый, черный, синеватый

Плохое качество пошива. Этот цвет указывает на то, что во время сварки образовалось большое количество оксидов, азота и соединений на основе титана. Такой шов крайне ненадежный. При перегрузке он треснет и может покрыться ржавчиной и окалиной. По ГОСТу использование деталей с таким качеством сшивки не допускается. Требуется демонтаж шва, повторная сварка с удалением поврежденного фрагмента, переплавка сварной конструкции.

Структура

В случае качественной сварки шов должен быть ровным и ровным, без швов и деформированных участков. Если в зоне шва образовалось большое количество неровностей (небольшие вмятины, уплотнения, неровности, пятна и т.д.), Это может свидетельствовать о том, что во время сварки в толщу шва попали пузырьки воздуха (кислорода, азота, углекислого газа) сплав. Этот сценарий весьма негативен, поскольку пузырьки воздуха негативно влияют на твердость сварного шва.

Возможные дефекты при сварке

Один из самых серьезных дефектов — образование пор. Это газовые примеси в структуре металла, в образовании которых участвовал водород. Устранить этот дефект можно двумя условиями: выполнить качественную тщательную очистку перед сваркой и обеспечить эффективную защиту нагретого металла при обработке. Другой проблемой может стать появление оксидов, которые переходят от места образования шва к твердой конструкции. Кстати, холодная сварка титана полностью застрахована от этого недостатка. Отзывы самих пользователей свидетельствуют о том, что именно длительное поддержание газовой защиты аргона после окончания технологического процесса помогает предотвратить этот дефект при термообработке. Индикатором снятия защиты будет нормализация температуры шитья.