Els aliatges de titani s'utilitzen àmpliament en aeroespacial, construcció naval, dispositius mèdics i altres camps a causa de la seva alta resistència, baixa densitat i excel·lent resistència a la corrosió. Tanmateix, la soldadura d'aliatge de titani és propensa a esquerdes i altres defectes, que afecten seriosament la qualitat de la soldadura i les propietats estructurals. Per resoldre aquest problema de manera sistemàtica, cal dur a terme un control integral des de diversos aspectes com ara la protecció del procés, el control tèrmic, l'aparellament de materials i el pretractament de la soldadura.
Implementar estrictament el procés de protecció de soldadura
L'aliatge de titani té una alta activitat contra l'oxigen, nitrogen, hidrogen i altres gasos a altes temperatures, i aquests elements formaran òxids, nitrurs i hidrurs fràgils en envair la soldadura, donant lloc a una disminució de la duresa plàstica de la unió i induint esquerdes. Per tant, tot el procés de soldadura s'ha de dur a terme sota la protecció de gas inert:
- Protecció local: s'utilitzen broquets de pistola de soldadura de gran-diàmetre per garantir que el gas argó cobreixi la piscina de soldadura i les zones afectades de calor-adjacents, i el flux d'aire ha de ser suau i uniforme per evitar que les turbulències que causin l'entrellat d'aire.
-Protecció posterior: després de soldar, utilitzeu una caputxa de sega per continuar amb la protecció contra l'argó fins que la temperatura de la soldadura i la zona afectada per la calor-caigui per sota dels 200 graus per evitar l'oxidació a alta-temperatura.
-Protecció posterior: per a les soldadures a tope en plaques mitjanes i pesades, s'han d'instal·lar coixins d'aire o protecció d'argó a la part posterior per assegurar-se que la zona de conformació de doble cara-està lliure de contaminació.
La puresa del gas de protecció ha de ser superior o igual al 99,99%, el punt de rosada ha de ser inferior a -50 graus i el flux d'aire a l'àrea protegida s'ha de controlar estrictament.
Implementar el control del procés tèrmic de soldadura
L'aliatge de titani té una conductivitat tèrmica baixa i l'acumulació de calor de soldadura pot provocar fàcilment grans gruixuts a la zona afectada per la calor-i augmentar la tendència a trencar-se. L'entrada de calor de soldadura i la velocitat de refrigeració s'han de controlar mitjançant un refredament forçat:
- Placa de suport de coure refrigerada per aigua-: una placa de suport de coure amb una pica de refrigeració s'instal·la a la part posterior de la soldadura per accelerar l'exportació de calor i limitar el temps de residència a alta temperatura.
-Controleu la temperatura entre capes: quan es soldeu diverses capes i diverses passades, la temperatura entre capes s'ha de controlar per sota dels 150 graus per evitar la formació de teixit sobreescalfat.
- Paràmetres de soldadura optimitzats: s'utilitza una baixa entrada de calor per reduir l'amplada de la zona afectada-de calor alhora que garanteix la penetració.
Selecció raonable de materials i mètodes de soldadura
Coincidència de material de soldadura
La composició del cable de soldadura ha de ser coherent o similar al metall base, i s'han de preferir els graus coincidents com ER Ti-6Al-4V. Per a les juntes que requereixen una gran tenacitat, es pot utilitzar una resistència lleugerament menor i una millor plasticitat per millorar la resistència a les esquerdes.
Selecció del mètode de soldadura
-Soldadura amb gas inert de tungstè (GTAW/TIG): apta per a plaques primes i mitjanes i pesades, amb arc estable i soldadures d'alta-qualitat fàcils d'aconseguir. Es recomana la soldadura TIG polsada per reduir encara més l'entrada de calor.
-Soldadura per arc de plasma (PAW): adequada per a plaques mitjanes i pesades, amb font de calor concentrada i alta eficiència de soldadura. Si s'utilitza una mescla d'argó-hidrogen, el contingut d'hidrogen s'ha de controlar estrictament en menys d'un 5% o igual per evitar esquerdes causades per l'hidrogen.
-Soldadura per làser/feix d'electrons: adequada per a components de precisió, amb una zona d'afectació de calor-estreta i una petita deformació, però amb un alt cost d'equip, que s'ha de dur a terme sota un buit elevat o una atmosfera protectora.
Milloreu la-preparació prèvia a la soldadura i el control del procés
Neteja i tractament de les articulacions
Abans de soldar, la superfície de la junta i el cable de soldadura s'han d'eliminar a fons de la superfície de l'escala d'òxid, greix, humitat i altres contaminants. Es recomanen els passos següents:
- Neteja mecànica: utilitzeu un raspall de filferro d'acer inoxidable o un fresat per eliminar la pel·lícula d'òxid;
- Neteja química: decapat amb àcid nítric + solució d'àcid fluorhídric, després esbandida amb aigua desionitzada i assecat;
- Desnatació d'acetona o alcohol.
Després de la neteja, la soldadura s'ha de completar en 4 hores per evitar la contaminació secundària.
Inspecció de muntatge i protecció de gas
La bretxa de muntatge s'ha de controlar estrictament, generalment no més de 0,5 mm. Abans de soldar, el gas es descarrega prèviament-per assegurar-se que el gas de protecció cobreix l'àrea de soldadura i que el flux d'aire sigui uniforme. Es poden utilitzar proves de fum o detectors d'oxigen per verificar l'efecte de protecció.
Control de l'entorn de soldadura
La soldadura s'ha de realitzar en una zona especial neta i sense vent, amb una humitat relativa controlada per sota del 60% per evitar que la humitat ambiental entri a la zona de l'arc.
Inspecció i tractament post-soldadura
Es recomana la inspecció visual, les proves de penetrants (PT) o la inspecció de raigs X-(RT) i es poden complementar les proves d'ultrasons (UT) per a components importants. Si és necessari, el recuit lliure d'estrès es realitza després de la soldadura, la temperatura de recuit generalment és de 550 ~ 650 graus i la refrigeració per aire després de l'aïllament s'ha de dur a terme amb protecció al buit o amb argó.
La clau de la qualitat de la soldadura de titani rau en el control de tot el procés: des de la-neteja prèvia a la soldadura, la protecció de gas, la gestió de l'entrada de calor fins a la selecció del mètode, les especificacions del procés s'han de complir estrictament. Mitjançant el disseny sistemàtic del procés i el control del procés, es pot reduir significativament la tendència a soldar esquerdes i es poden obtenir juntes soldades d'aliatge de titani fiables per satisfer les necessitats de la fabricació d'equips d'alta gamma-.