Titanyum alaşımları, yüksek mukavemetleri, düşük yoğunlukları ve mükemmel korozyon dirençleri nedeniyle havacılık, gemi yapımı, tıbbi cihazlar ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Bununla birlikte, titanyum alaşımlı kaynak, kaynak kalitesini ve yapısal özelliklerini ciddi şekilde etkileyen çatlaklara ve diğer kusurlara eğilimlidir. Bu sorunun sistematik bir şekilde çözülebilmesi için proses koruması, termal kontrol, malzeme eşleştirme ve kaynak ön işlemi gibi çeşitli yönlerden kapsamlı kontrolün yapılması gerekmektedir.
Kaynak koruma sürecini kesinlikle uygulayın
Titanyum alaşımı, yüksek sıcaklıklarda oksijen, nitrojen, hidrojen ve diğer gazlara karşı yüksek aktiviteye sahiptir ve bu elementler, kaynağı istila ettiğinde kırılgan oksitler, nitrürler ve hidritler oluşturacak ve bu da bağlantının plastik dayanıklılığının azalmasına ve çatlakların oluşmasına neden olacaktır. Bu nedenle kaynak işleminin tamamı inert gazın koruması altında gerçekleştirilmelidir:
- Yerel koruma: Argon gazının kaynak havuzunu ve bitişik ısıdan- etkilenen bölgeleri kaplamasını sağlamak için büyük-çaplı kaynak tabancası nozulları kullanılır ve havanın karışmasına neden olan türbülansı önlemek için hava akışının düzgün ve düzgün olması gerekir.
-Arka koruma: Kaynak yaptıktan sonra, yüksek-sıcaklık oksidasyonunu önlemek amacıyla kaynak ve ısıdan-etkilenen bölgenin sıcaklığı 200 derecenin altına düşene kadar argon korumasını sürdürmek için bir biçme başlığı kullanın.
-Arka koruma: Orta ve ağır plakalardaki alın kaynakları için, çift-taraflı şekillendirme alanının kirlilikten arınmış olmasını sağlamak amacıyla arka tarafa hava yastıkları veya argon koruması takılmalıdır.
Koruyucu gazın saflığı %99,99'a eşit veya daha büyük olmalı, çiğlenme noktası -50 dereceden az olmalı ve korunan alandaki hava akış hızı sıkı bir şekilde kontrol edilmelidir.
Kaynak termal proses kontrolünü uygulayın
Titanyum alaşımı düşük ısı iletkenliğine sahiptir ve kaynak ısısının birikmesi, ısıdan- etkilenen bölgede kolaylıkla kaba taneciklerin oluşmasına neden olabilir ve çatlama eğilimini artırabilir. Kaynak ısı girişi ve soğuma hızının cebri soğutma ile kontrol edilmesi gerekir:
- Su-soğutmalı bakır destek plakası: Isı çıkışını hızlandırmak ve yüksek sıcaklıkta kalma süresini sınırlamak için kaynağın arkasına soğutma havuzlu bir bakır destek plakası yerleştirilmiştir.
-Katmanlar arasındaki sıcaklığı kontrol edin: Birden fazla katman ve birden fazla geçiş kaynak yaparken, aşırı ısınmış doku oluşumunu önlemek için katmanlar arasındaki sıcaklık 150 derecenin altında kontrol edilmelidir.
- Optimize edilmiş kaynak parametreleri: Düşük ısı girişi, nüfuz etmeyi sağlarken ısıdan- etkilenen bölgenin genişliğini azaltmak için kullanılır.
Kaynak malzemeleri ve yöntemlerinin makul seçimi
Kaynak malzemesi eşleştirme
Kaynak telinin bileşimi ana metalle tutarlı veya ona benzer olmalı ve ER Ti-6Al-4V gibi uyumlu kaliteler tercih edilmelidir. Yüksek tokluk gerektiren bağlantılarda, çatlak direncini arttırmak için biraz daha düşük bir mukavemet ve daha iyi plastisite kullanılabilir.
Kaynak yönteminin seçimi
-Tungsten atıl gaz korumalı kaynak (GTAW/TIG): İnce, orta ve ağır plakalar için uygundur, stabil arklıdır ve yüksek-kaliteli kaynaklar elde edilmesi kolaydır. Isı girdisini daha da azaltmak için darbeli TIG kaynağı önerilir.
-Plazma ark kaynağı (PAW): Orta ve ağır plakalar için uygundur, konsantre ısı kaynağına ve yüksek kaynak verimliliğine sahiptir. Argon-hidrojen karışımı kullanılıyorsa, hidrojenin neden olduğu çatlakları önlemek için hidrojen içeriği %5'e eşit veya daha az olacak şekilde sıkı bir şekilde kontrol edilmelidir.
-Lazer/elektron ışın kaynağı: dar ısıdan- etkilenen bölge ve küçük deformasyona sahip hassas bileşenler için uygundur, ancak yüksek ekipman maliyeti vardır ve bunun yüksek vakum veya koruyucu atmosfer altında yapılması gerekir.
Kaynak öncesi hazırlığı ve{0}}proses kontrolünü iyileştirin
Eklem temizliği ve tedavisi
Kaynak yapmadan önce, bağlantı yüzeyi ve kaynak teli yüzeyindeki oksit tabakası, yağ, nem ve diğer kirletici maddelerden iyice arındırılmalıdır. Aşağıdaki adımlar önerilir:
- Mekanik temizleme: Oksit filmini çıkarmak için paslanmaz çelik tel fırça veya freze kullanın;
- Kimyasal temizleme: nitrik asit + hidroflorik asit çözeltisiyle temizleme, ardından deiyonize suyla durulama ve kurutma;
- Aseton veya alkolden arındırma.
Temizlendikten sonra ikincil kirlenmeyi önlemek için kaynak 4 saat içinde tamamlanmalıdır.
Montaj ve gaz koruma denetimi
Montaj boşluğu sıkı bir şekilde kontrol edilmeli, genellikle 0,5 mm'den fazla olmamalıdır. Kaynak öncesinde, koruyucu gazın kaynak alanını kaplamasını ve hava akışının eşit olmasını sağlamak için gaz-önceden boşaltılır. Koruma etkisini doğrulamak için duman testleri veya oksijen dedektörleri kullanılabilir.
Kaynak ortamı kontrolü
Kaynak, ortamdaki nemin ark alanına girmesini önlemek için bağıl nemin %60'ın altında kontrol edildiği temiz, rüzgarsız özel bir alanda yapılmalıdır.
Kaynak-sonrası inceleme ve işleme
Görsel muayene, penetrant testi (PT) veya X-ışını muayenesi (RT) önerilir ve önemli bileşenler için ultrasonik test (UT) desteklenebilir. Gerekirse, kaynak sonrasında stressiz-serbest tavlama gerçekleştirilir, tavlama sıcaklığı genellikle 550~650 derecedir ve yalıtım sonrası hava soğutmanın vakum veya argon koruması altında yapılması gerekir.
Titanyum kaynağının kalitesinin anahtarı, tüm sürecin kontrolünde yatmaktadır: kaynak öncesi temizleme, gaz koruması, ısı girişi yönetiminden yöntem seçimine kadar- süreç spesifikasyonlarının sıkı bir şekilde uygulanması gerekir. Sistematik süreç tasarımı ve süreç kontrolü sayesinde kaynak çatlaklarına eğilim önemli ölçüde azaltılabilir ve üst düzey ekipman imalatının ihtiyaçlarını karşılayacak güvenilir titanyum alaşımlı kaynaklı bağlantılar elde edilebilir-.