Как варить титан аргоном

Содержание
  1. Сварка титана и его сплавов согласно ГОСТ: особенности технологии с применением аргона
  2. Технология и особенности сварки титана аргоном
  3. Сплавы
  4. Как правильно подготовить детали для сварки титана аргоном
  5. Сварка титана аргоном: применимые технологии, проверка
  6. Технологические особенности сварки
  7. Технология сварки титана аргоном в домашних условиях
  8. Специфические свойства металла
  9. Подготовка образцов (кромок)
  10. Ручной дуговой
  11. Автоматический
  12. Электрошлаковый
  13. Контактный
  14. Под флюсом
  15. Холодный
  16. Шовный роликовый
  17. Режимы конденсаторной стыковой сварки титановых труб
  18. Электроды
  19. Проволока
  20. Горелка
  21. Особенности технологии
  22. Сварка титана и его сплавов со стальными заготовками – особенности процесса
  23. Контроль качества
  24. Возможные дефекты
  25. Сварка титана аргоном: технология, припой для сварки, видео
  26. Возможные дефекты при сварке титана аргоном и способы их устранения
  27. Особенности сварки титана и сплавов на его основе
  28. Как варить титан аргоном
  29. Титановые сплавы
  30. Контактная сварка
  31. Свойства материала
  32. Как варить титан аргоном
  33. Подготовка материалов перед сваркой
  34.  Необходимое оборудование для аргонной сварки титана
  35. Сварка титана – описание технологии и пошаговая инструкция
  36. Общая информация
  37. Основные способы сварки титана
  38. Используемые для сварки титана методики
  39. Особенности сварки титана
  40. Сварка титана (сплавов) аргоном
  41. Подготовка свариваемых образцов (кромок)
  42. Что можно использовать:
  43. Критерии оценки качества подготовки
  44. Условия

Сварка титана и его сплавов согласно ГОСТ: особенности технологии с применением аргона

Как варить титан аргоном
21.05.2019

Вопросы, рассмотренные в материале:

  • Что необходимо знать о сварке титана аргоном
  • Как правильно подготовиться к процессу сварки титана аргоном
  • Как выполняется сварка титана аргоном
  • Какие дефекты могут проявиться во время сварки титана аргоном и как их устранить

Среди других металлов титан выделяется малым весом и способностью противостоять коррозии. По этой причине он активно используется в производстве сложных узлов для нужд авиации, судостроения, машиностроения. В этой статье мы поговорим о таком виде обработки, как сварка титана аргоном.

Технология и особенности сварки титана аргоном

Сварка титана является сложной задачей, так как для его расплавления требуется очень высокая температура. Однако при сильном нагреве этот металл становится химически очень активным к входящим в состав воздуха газам.

Далеко не каждый знает, но титан, относясь к самым прочным металлам на нашей планете, достаточно часто встречается в природе – даже чаще, чем, например, цинк или медь. Этот металл тусклого серого цвета плавится при 1700 °C. С технической точки зрения его основная ценность, как мы уже говорили, состоит в высокой стойкости к ржавлению, а также относительно небольшой теплоте при сваривании.

Температура плавления сплавов титана зависит от марки и колеблется в пределах 1470 – 1825 °C.

По сравнению с другими разновидностями металлов, они отличаются легкостью (за счет низкой плотности) при высокой прочности, из-за чего их используют в качестве материала для велосипедных рам, деталей гоночных авто. Но нужно понимать, что специфические свойства сплавов превращают их сварку в сложный процесс.

Необходимо отметить, что металл может находиться в одной из стабильных фаз, их обозначают латинскими буквами α и β:

  • Фаза α представляет собой состояние при температуре окружающей среды, при этом у металла мелкозернистая структура, он полностью инертен к скорости охлаждения.
  • Фаза β достигается при температуре от 880 0С: зерно становится крупнее, возникает чувствительность к охлаждению (скорости процесса).

Указанные фазы стабилизируют при помощи добавок и легирующих элементов: O, N, Al (для α) или V, Cr, Mn (для β). По этой причине все титановые сплавы принято разделять на группы в соответствии с использованным типом присадок:

  • ВТ1 – ВТ5.1 Это так называемые α-сплавы. Отличаются пластичностью, хорошо свариваются, но их прочность не повышается за счет термообработки.
  • ВТ 15 – 22. β-сплавы, которые свариваются хуже, нередко с появлением холодных трещин. На качестве соединения сегментов негативно отражается тот факт, что во время сварки зерна структуры увеличиваются в размерах. Однако термообработка позволяет частично повысить прочность сплава.
  • ВТ4 – 8, ОТ4. Группа α + β. Свойства таких промежуточных сплавов зависят от вида и доли использованных добавок.

Стоит более подробно остановиться на свойствах титана, из-за которых возникает сложность сварочных работ:

  • плотность 4,51 г/см³;
  • прочность 267 – 337 Мпа;
  • температура плавления 1668 0С;
  • низкая теплопроводность;
  • возможность самовозгорания при нагреве до 400 °C и контакте с кислородом;
  • окисление углекислотой;
  • образование твердых, но хрупких нитридных соединений при нагреве до 600 °C и прямом контакте с азотом;
  • способность поглощать водород при достижении 250 °C;
  • увеличение зерна при 880 °C и выше.

Повышение температуры до отметки 400 – 500 °C и более является критичным для титана. Сильный нагрев влечет за собой резкое повышение химической активности, из-за чего металл вступает в реакцию с атмосферным воздухом. Все это негативно отражается на прочности сварного шва, образуются гидриды, нитриды, карбиды, пр. Несоблюдение ГОСТа чревато тем, что шов не выдержит даже легкого удара.

Проведенная по всем правилам сварка аргоном обеспечивает прочность шва 0,6 – 0,8 от показателя самого металла.

Для сварных швов действует ГОСТ Р ИСО 5817-2009, он фиксирует качество сварки таких металлов: стали, титана, никеля, их сплавов, максимально допустимые уровни дефектов изделия.

Чистый титан мало используется в производстве из-за недостаточной прочности. Поэтому если речь идет, например, о сварке титана аргоном, подразумевается какой-либо его сплав, иными словами, титан и легирующий элемент.

Сплавы

Соединения на основе титана плавятся при температуре 1468-1830°С. Элементы отличаются повышенной коррозионной и жаростойкостью. Сплавы легко поддаются закалке при введении снижающих пластичность добавок – ванадия, хрома, марганца.

При нагревании до 400°С металл активно вступает в реакции с азотом и кислородом, находящимися в воздухе. При нагревании до 800°С зернистость и пористость металла возрастает. Потому сваривание деталей из титана должна осуществляться при исключении воздействия окисляющих газов.

Как правильно подготовить детали для сварки титана аргоном

Сварка титана аргоном проводится при полной изоляции свариваемых поверхностей от атмосферы, поэтому чаще всего применяются автоматическая или полуавтоматическая технология.

Безусловно, ручная сварка этого металла возможна, но для нее используется специальная горелка с керамическим соплом: через нее под давлением подается инертный газ, аргон, который вытесняет воздух.

На схеме показаны приспособления для защиты шва газом и его подачи в повышенном объеме.

Сварка титана аргоном: применимые технологии, проверка

Как варить титан аргоном
21.05.2019

Вопросы, рассмотренные в материале:

  • Что необходимо знать о сварке титана аргоном
  • Как правильно подготовиться к процессу сварки титана аргоном
  • Как выполняется сварка титана аргоном
  • Какие дефекты могут проявиться во время сварки титана аргоном и как их устранить

Среди других металлов титан выделяется малым весом и способностью противостоять коррозии. По этой причине он активно используется в производстве сложных узлов для нужд авиации, судостроения, машиностроения. В этой статье мы поговорим о таком виде обработки, как сварка титана аргоном.

Технологические особенности сварки

В настоящее время нельзя говорить о том, что титан является редкостью в том или ином изделии. С ним работает достаточно много производителей из самых различных отраслей.

Но необходимо понимать, что титан – активный химический элемент. Это говорит о том, что использование обычной сварки недопустимо.

Обусловлено это тем, что в процессе попадают загрязнения в виде карбидов и нитридов, которые понижают эксплуатационные свойства материала.

Поэтому основное условие при сварке – полная изоляция от окружающей среды. К таковым относится: кислород, азот, водород и другие. Кроме того, сварочные работы должны производиться на относительно больших скоростях.

При длительном нагревании зерна в кристаллической решетке расширяются, что значительно повышает хрупкость. В любом случае, сварка титана, технология которой более подробно будет рассмотрена ниже – сложный и ответственный процесс.

Ну а сейчас пойдем дальше.

Технология сварки титана аргоном в домашних условиях

Как варить титан аргоном

Титан обладает набором уникальных свойств, благодаря чему используется как в промышленном производстве, так и в медицинских целях. Из него изготавливают легкие детали летательных аппаратов, протезы, не отторгаемые организмом человека. Однако, сварка титана – процесс не из легких. Для упрощения его используются особые приспособления и технологии.

Специфические свойства металла

Титан обладает такими особенностями:

  • самовозгорается в среде кислорода;
  • обладает низкой теплопроводностью;
  • активно вступает в реакции при нагревании до 400°С;
  • поглощает водород, азотируется;
  • быстро окисляется.

Подготовка образцов (кромок)

Перед тем как сварить титан и его сплавы удаляется окисленная пленка – элементы обезжириваются и зачищаются.

Поверхности вдоль кромок обрабатываются на протяжении 10 минут раствором из соляной кислоты (35%), воды (65%) с добавлением 50 г натрия фторида. Смесь нагревается до 70°С.

Затем кромки шлифуются наждачкой или щетками – удаляются трещины и заусенцы.

Ручной дуговой

Ручная сварка изделий из титана аргоном используется преимущественно в небольшом производстве или при особо сложных работах при невозможности применения автомата.

При сварке электрод ведется прямо, с наклоном в переднюю сторону по направлению шва. Если необходимо применение присадочной проволоки, то она должна поступать постоянно, стержень при этом ставится перпендикулярно к свариваемым элементам.

[stextbox id=’alert’]По окончании аргонодуговой сварки защитная среда подается еще на протяжении 2 минут – за это время должен успеть охладиться заключительный участок шва.[/stextbox]

Автоматический

Выполняется на постоянном токе с помощью вольфрамовых электродов при прямой полярности. Горелка подбирается с диаметром сопла 12-15 мм.

Дуга возбуждается и гасится не на элементах, а на начальных планках, так как в ином случае возможно проплавление соединяемых изделий.

Электрошлаковый

Способ используется редко, в основном для нержавеющих деталей с добавлением к титану олова или алюминия. Подразумевается применение пластинчатых электродов размером 12х60 мм. С их помощью получается высокопрочный шов. Ток сварки достигает 1,5 кА.

Сварка прессованных изделий выполняется круглыми стержнями сечением 8 мм.

Контактный

Для такого метода титановые электроды требуются только для подвода дуги к рабочей области. Розжиг ее выполняется между соединяемыми зонами изделий, сближающихся при давлении сварочных стержней.

Способ используется для сопряжения тонких листовых изделий.

Под флюсом

Шовная линия покрывается флюсовым порошком. Защищающие газы выделяются в процессе плавления порошка под электродугой, закрывая околошовную область и сварную ванну.

Способ позволяет сваривать элементы толщиной до 5 мм при соединении в угол, при сопряжении внахлест – толщиной до 3 мм. Сварка выполняется очень быстро – со скорость до 50 м/ч.

Холодный

Холодная сварка используется в твердой фазе на обычном воздухе под высоким давлением. Сопряжение осуществляется внахлест. Изделия зажимаются специальными зажимами, после удаления которых происходит деформация титана. Таким образом детали соединяются.

Шовный роликовый

Применяются стержни в форме роликов, катящихся вдоль будущего шва и сжимающие соединяемые элементы. На линию подается мощные токовые импульсы. Проплавленные зоны перекрывают друг друга на 15%, образуя герметичный рубец.

Режимы конденсаторной стыковой сварки титановых труб

Конденсаторный способ сварки титановых труб подразумевает периодическую подачу мощных импульсов, а не постоянную. Защитные газы при этом не требуются. Соединяются трубы сечением до 23 мм с толщиной стенки не выше 1,5 мм.

Электроды

При ручной сварке используются вольфрамовые стержни, заточенные под углом 35-40°. При интенсивном применении стержень требуется периодически подтачивать.

[stextbox id=’info’]Чем на больший угол сточен электрод, тем больше глубина проплавки.[/stextbox]

Проволока

Проволока используется только из соответствующего сплава титана. Предварительно она прокалятся под вакуумом для удаления водорода и обязательно защищается от окисления. Такая проволока должна храниться в закрытой тубе не более 5 суток.

Для сварки изделий толщиной до 1,5 мм встык применение присадки необязательно.

Горелка

Горелка применятся со специальными приспособлениями, уберегающими титан от азотирования и окисления. По ГОСТ область соединения должна защищаться от воздействия атмосферного воздуха.

Особенности технологии

Должны обеспечиваться беспрерывное поступление присадки и постоянная скорость перемещения электрода, точность движений.

[stextbox id=’alert’]Скорость расхода аргона – 5-8 л/мин, на изнаночной стороне рубца – 2 л/мин.[/stextbox]

При соединении труб необходима герметизация их концов, инертный газ поступает от насоса.

Перед тем как сварить титан в домашних условиях, следует знать, что трубы невозможно соединить качественно, за исключением применения конденсаторной сварки. Их можно сопрягать и без инертного газа, параметр зарядного напряжения должен составлять 850-2100 В.

Сварка титана и его сплавов со стальными заготовками – особенности процесса

Сваривание стали с титаном позволяет снизить массу получаемых изделий. Но высокопрочных соединений добиться с помощью полуавтомата невозможно. Проблемы также могут возникнуть и при сопряжении титана с нержавейкой полуавтоматической сваркой.

Применяются следующие методы:

  • сваривание взрывом;
  • диффузионный способ;
  • клинопрессовое сваривание труб;
  • ультразвуковой;
  • контактный.

Контроль качества

Контроль качества можно выполнить визуально. Шов должен быть серебристого цвета и без трещин. Желтоваты рубец свидетельствует о среднем качестве, но приемлемом.

Любые иные оттенки говорят о нарушении технологии и содержании в материале рубца посторонних примесей. Такие соединения не обладают достаточной прочностью.

Возможные дефекты

Самым распространенным дефектом является пористость рубца, появляющаяся при поглощении расплавленным металлом воздушных пузырьков.

Чтобы минимизировать пористость следует:

  • тщательно подготовить поверхности – зачистить их и обезжирить;
  • обеспечить требуемый уровень защиты сварной зоны и ванны.
[stextbox id=’info’]Сергей Иванов, сварщик, стаж работы – 15 лет: «Несмотря на сложность процесса, сварка титана достаточно распространена. Выполнить ее в домашних условиях сложно, но возможно. Для этого следует неукоснительно соблюдать технологию и тщательно подбирать присадочные материалы».[/stextbox]

Сварка титана аргоном: технология, припой для сварки, видео

Как варить титан аргоном

Металл в чистом виде используется очень редко, говоря о способах сварки титана, чаще всего подразумевают работу с титановыми сплавами с включением молибдена, хрома, железа, вольфрама, ванадия.

Высокая прочность металла при его необыкновенной лёгкости (легче стали на 45%) широко эксплуатируется в промышленности, из него изготовляют детали космических аппаратов, автомобилей, велосипеды, протезы, посуду. При этом обработка материала сложна и требует тщательного подхода.

Плавкость материала начинается от 1470°C, потолок температур – 1825°C, зависит от состава.

Особенности титана, которые следует учитывать при его обработке:

  • повышение химической активности металла при температуре свыше 400°C, склонность к самовозгоранию при взаимодействии с O2;
  • небольшая теплопроводность (18 Вт/(м·град) – при комнатной температуре);
  • при прямом контакте с азотом при нагревании до 600°C образует твёрдые, но хрупкие нитридные соединения;
  • при 250°C усиленно растворяет водород, поглощение снижается по мере нагревания металла;
  • меняет структуру при нагреве свыше 880°C, происходит увеличение «зерна».

С учётом вышеперечисленных нюансов, нужно отметить, что несоблюдение технологии сварки может привести к получению брака. Например, приваренная деталь отлетит при лёгком механическом воздействии, как будто она из керамики. Качественный сварной шов имеет показатель прочности от 0,6 до 0,8 и регламентируется ГОСТом 5817-2009.

  1. Особенности сварки титана и его сплавов
  2. Какие способы используют для сварки титана?
  • Подготовка титана под сварку
  • Ручная дуговая сварка титана и титановых сплавов
  • Технология, техника и режимы сварки
  • : аргонодуговая сварка труб из титана
  • Автоматическая сварка титана и его сплавов
    • Режимы автоматической сварки титана в аргоне
    • Режимы дуговой сварки титана под флюсом
  • Электрошлаковая сварка титановых сплавов
  • Контактная сварка титана
    • Режимы стыковой сварки титана
    • Режимы точечной сварки титана
    • Режимы шовной (роликовой) сварки титана
    • Конденсаторная сварка титановых труб

    Возможные дефекты при сварке титана аргоном и способы их устранения

    Единственный способ избежать дефектов при соединении элементов из титана аргоном – это использование лазера, во всех остальных случаях возможны погрешности. ГОСТ определяет, что дефекты появляются вследствие несоблюдения технических условий, нарушения технологии, в результате чего конструкция становится непригодной к использованию.

    Согласно ГОСТ, дефекты делятся на такие виды:

    • трещины;
    • поры;
    • твердые образования;
    • несплавления;
    • неправильный шов;
    • другие разновидности.

    ГОСТ не допускает наличие трещин-разрывов в шве или прилегающих местах, поскольку они образуют центр разрушения.

    Причина появления разрывов обычно кроется в высоком содержании углерода, никеля, водорода, фосфора в расплавленном металле. Сразу скажем, что при соединении лазером отсутствует вероятность образования трещин. Чтобы убрать появившиеся трещины, необходимо засверлить концы дефекта, после чего устранить трещину механическим путем и строжкой, зачистить и сварить участок.

    Поры ГОСТ определяет как полости, заполненные газом. Вполне логично, что этот дефект образуется при сварке титана аргоном из-за высокого газообразования. Место с порами ослабляет всю конструкцию, поэтому его переваривают, перед этим зачистив механическим путем.

    Твердыми включениями называют инородные металлические и неметаллические вещества, включенные в шов, снижающие его прочность и концентрирующие напряжение. Поэтому место с дефектом полностью вырубают, удаляют строжкой, заваривают.

    Несплавления — это отсутствие соединения металла со швом, вызванное нерасплавлением части кромки стыка. Этот дефект может появиться при неправильном выборе формы угла или режима сварки, плохой предварительной обработке кромок. Поскольку несплавления отрицательно влияют на прочность шва, место дефекта вырубают, зачищают, после чего заваривают.

    Нарушение формы представляет собой несовпадение формы шва с установленными требованиями. Такой недостаток появляется из-за скачков напряжения в сети, неправильного угла наклона, пр. Он может привести к внутренним дефектам шва, поэтому прибегают к завариванию места тонким швом электродом небольшого диаметра.

    Особенности сварки титана и сплавов на его основе

    Сварка титана и титановых сплавов всё чаще применяется в промышленности из-за их физико-химических свойств. Температура плавления титана составляет, по разным данным, 1470-1825°C. Титан способен сохранять высокую прочность до температуры 500°C, а также высокую коррозионную стойкость во многих агрессивных средах.

    Основное условие для качественной сварки титана — это необходимость надёжной защиты зоны сварки и обратной стороны шва от вредного воздействия атмосферного воздуха. При этом, защищать нужно не только сварочную ванну, но и те участки металла, температура нагрева которых превышает 400°C. Кроме этого, необходимо обеспечить минимальный по времени нагрев свариваемых кромок.

    Дополнительными трудностями при сварке титана являются его склонность к увеличению размера зерна при высоких температурах (выше 880°C) и к образованию пор.

    Титановые сплавы склонны к закалке, в зависимости от легирующего элемента. Такие элементы как Cr, Fe, Mn, W, Mo, V, входящие в состав сплава, снижают его пластичность. Так, при температуре 250°C начинается интенсивное поглощение водорода, при 400°C кислорода и при 600°C азота.

    Прочность сварного соединения титана и титановых сплавов, в зависимости от марки сплава и способа сварки плавлением составляет 0,6-0,8 прочности основного металла. Сварные соединения из титановых сплавов марок ВТ5, ОТ4, ВТ4 и др. не последующей термической обработке не подвергают. В отдельных случаях допускается выполнять отжиг для снятия напряжений.

    Как варить титан аргоном

    Металл в чистом виде используется очень редко, говоря о способах сварки титана, чаще всего подразумевают работу с титановыми сплавами с включением молибдена, хрома, железа, вольфрама, ванадия.

    Высокая прочность металла при его необыкновенной лёгкости (легче стали на 45%) широко эксплуатируется в промышленности, из него изготовляют детали космических аппаратов, автомобилей, велосипеды, протезы, посуду. При этом обработка материала сложна и требует тщательного подхода.

    Плавкость материала начинается от 1470°C, потолок температур – 1825°C, зависит от состава.

    Особенности титана, которые следует учитывать при его обработке:

    Титановые сплавы

    Сплавы титана имеют температуру плавления от 1470 до 1825 °C, в зависимости от марки.

    Они обладают выгодным сочетанием легкости (благодаря малой плотности) и высокой прочности, поэтому часто применяются для изготовления таких конструкций, как велосипедные рамы и детали скоростных автомобилей.

    Сварка титановых сплавов — сложный технологический процесс, поскольку эти материалы имеют ряд специфических свойств.

    Далее под словом «титан» будут подразумеваться именно сплавы титана с легирующими присадками — хромом, железом, молибденом, ванадием, вольфрамом и другими.

    Контактная сварка

    Сварка титана методом точечного контакта стала возможна благодаря:

    • высокому электрическому сопротивлению в зоне контакта;
    • малому коэффициенту теплопроводности;
    • отсутствием необходимости использовать защитный газ: детали плотно прилегают друг к другу и обжимаются в процессе сварки.

    Процесс проводится на аппаратах средней мощности в режиме постоянного или переменного тока (одно- или трехфазной направленности). Тонколистовые материалы, при достаточной квалификации мастера, можно попытаться соединить посредством клещей (ручной сварочный аппарат). Важно подобрать необходимый режим, чтобы не прожечь металл или, наоборот, не потратить усилия впустую.

    Чем варить титан, какие применять режимы сварки, определяется технологическим процессом, учитывающим вид шва, материал и его толщину. Важна квалификация мастера, работающего с титаном и сплавами на его основе.

    Редакция сайта и посетители будут признательны мастеровым людям, которые найдут время, чтобы поделиться своим опытом работы с этим удивительным металлом. Информацию можно оставлять в блоке «контакты».

    Свойства материала

    У титана есть несколько особых свойств, которыми обусловлена сложность сварки конструкций из этого металла. В их числе:

    • невысокая теплопроводность;
    • склонность к самовозгоранию при нагреве до 400 °C и контакте с кислородом;
    • окисление под воздействием углекислоты;
    • образование нитридных соединений при нагреве до 600 °C и прямом контакте с азотом, твердых, но хрупких;
    • склонность к поглощению водорода при нагреве до 250 °C;
    • изменение структуры (увеличение зерна) при нагреве свыше 880 °C.

    Для титана критично повышение температуры уже свыше 400-500 °C. При таком нагреве у него резко повышается химическая активность, и титан начинает взаимодействовать с атмосферным воздухом, который оказывает на шов сварки губительное воздействие.

    При этом могут образовываться гидриды, нитриды, карбиды и другие соединения, которые нарушают прочность сварного шва. Существенное нарушение технологии, несоблюдение требований ГОСТ может привести к тому, что приваренная деталь просто отвалится от легкого удара.

    Если сварка проводилась в соответствии с нормативами, то прочность шва будет находиться в пределах 0,6 — 0,8 от прочности свариваемого металла.

    На сварку и сварные соединения из титана распространяется ГОСТ Р ИСО под номером 5817-2009. Он устанавливает уровни качества при сварке разных металлов — стали, титана и никеля, в том числе их сплавов и определяет максимально допустимые уровни дефектов готового изделия.

    Как варить титан аргоном

    Как варить титан аргоном

    › Сварка › Сварка металлов и сплавов ›

    Металл в чистом виде используется очень редко, говоря о способах сварки титана, чаще всего подразумевают работу с титановыми сплавами с включением молибдена, хрома, железа, вольфрама, ванадия.

    Высокая прочность металла при его необыкновенной лёгкости (легче стали на 45%) широко эксплуатируется в промышленности, из него изготовляют детали космических аппаратов, автомобилей, велосипеды, протезы, посуду. При этом обработка материала сложна и требует тщательного подхода.

    Плавкость материала начинается от 1470°C, потолок температур – 1825°C, зависит от состава.

    Особенности титана, которые следует учитывать при его обработке:

    • повышение химической активности металла при температуре свыше 400°C, склонность к самовозгоранию при взаимодействии с O2;
    • небольшая теплопроводность (18 Вт/(м·град) – при комнатной температуре);
    • при прямом контакте с азотом при нагревании до 600°C образует твёрдые, но хрупкие нитридные соединения;
    • при 250°C усиленно растворяет водород, поглощение снижается по мере нагревания металла;
    • меняет структуру при нагреве свыше 880°C, происходит увеличение «зерна».

    С учётом вышеперечисленных нюансов, нужно отметить, что несоблюдение технологии сварки может привести к получению брака. Например, приваренная деталь отлетит при лёгком механическом воздействии, как будто она из керамики. Качественный сварной шов имеет показатель прочности от 0,6 до 0,8 и регламентируется ГОСТом 5817-2009.

    Подготовка материалов перед сваркой

    Высокая химическая активность титана при повышенных температурах вынуждает сварщиков создавать специальные условия для обработки – изоляцию от атмосферы.

    В заводских условиях титановые детали привариваются автоматическим или полуавтоматическим способом на специальных сварочных аппаратах.

    Для этого используется специальная капсула, заполненная аргоном или гелием, внутри которой проводятся все операции.

    Ручным методом варить титановые сплавы можно только с использованием особой горелки с керамическим соплом. Аргон, выходящий из горелки, относится к газам инертного типа с малой химической активностью. Он вытесняет воздух и при нагревании титана до необходимых температур, не выступает с ним в реакцию.

    Обратная сторона шва также защищается от взаимодействия с атмосферным воздухом путём накладки к детали медных или стальных пластин. Перфорация плотноприлегающих накладок с подачей аргона снизу повышает качество шва.

    Важно! Сварка труб из титана возможна без полного погружения в защитную среду, достаточно заполнить трубу изнутри аргоном и защитить место шва.

    Другие моменты, которые необходимо учесть при работе с титаном:

    1. Требуется обезжиривание и тщательная зачистка поверхности от оксидной плёнки на ширину до 2 см от стыка.
    2. Качество сварного шва может понизить взаимодействие с кожей рук (пот и жир), поэтому следует работать в перчатках, чтобы не оставить следов.
    3. Возможно потребуется провести травление титановых деталей (высокая загрязнённость) перед сваркой в течение 10 минут при t 60-65°C в ванне следующего состава: HCl (соляная кислота) – 350 мл; H2O (дистиллированная вода) – 650 мл; NaF (натрия фторид) – 50 мл.
    4. После травления детали зачищают с помощью проволочной щётки и наждачной бумаги №12, крацовки до тех пор, пока края не станут ровными, без трещин и заусениц.
    5. Если используется проволока для присадки, она также зачищается.

     Необходимое оборудование для аргонной сварки титана

    Для сварных работ с титановыми сплавами применяют несколько способов сварки, но самый популярный – аргонно-дуговой. Он выполняется с помощью специальных установок заводского производства, либо самостоятельно модифицированных аппаратов. Минимальный комплект оборудования включает:

    • горелку специальной конструкции, вольфрамовым электродом и соплом из керамики, выдерживающей температурные значения выше 2000°C, диаметр сопла зависит от толщины деталей;
    • осциллятор для поджигания дуги бесконтактным способом, он позволяет держать температуру плазмы стабильной даже при использовании переменного тока, хотя для сварки титана рекомендуется постоянный ток прямой полярности, мощность разряда – от 4 до 8 кВт;
    • балластный реостат для регулирования силы тока и настройки её подачи с учётом характеристики разных металлов (у профессиональных инверторных аппаратов для аргонодуговой сварки реостаты встроены);
    • трансформатор или инвертор как источник напряжения для аргонной сварки, предпочтительнее инвертор, он подаёт равномерное напряжение, что обеспечивает высокое качество сварного шва. Фабричные установки могут использовать источник тока в 220 В или 380 В, предпочтительнее подсоединение к трёхфазной сети;
    • сварочный пост – укомплектованное рабочее место для сварочных работ;
    • присадочную проволоку из титана.

    Сварка титана – описание технологии и пошаговая инструкция

    Как варить титан аргоном

    17.02.2016

    Данный металл не относится к категории редких. В земной коре его значительно больше, чем, к примеру, свинца, цинка или меди. В титане удачно сочетаются небольшая плотность и прочность сплавов на его основе, а если учесть стойкость перед коррозией даже в агрессивной среде, то интерес к нему во многих отраслях промышленности вполне понятен.

    Высокая цена на Ti (22-й элемент таблицы Менделеева) объясняется тем, что его обработка – процесс довольно сложный и затратный. Эта статья познакомит читателя с технологиями сварки титана.

    Общая информация

    Не зная свойств и особенностей металла и его сплавов, понять все нюансы сварки достаточно сложно.

    • Плотность титана (г/см³) – 4,51.
    • Прочность (МПа): металла – в пределах 267 – 337, сплавов – до 1 230.
    • Температура плавления (ºС): 1668.

    Основные способы сварки титана

    Не все распространенные технологии применимы к этому металлу и его сплавам. причина – химическая активность титана. Попадание в рабочую зону инородных соединений (нитридов, оксидов, карбидов) резко снижают качество шва.

    Используемые для сварки титана методики

    • Дуговым флюсом.
    • Холодная.
    • Электронным лучом (плазменно-дуговая).
    • В среде аргона. Наиболее популярный вариант, хотя есть и некоторые другие.

    Особенности сварки титана

    • Высокая скорость технологической операции. Это связано с тем, что длительное термическое воздействие на отдельном участке приводит к изменению структуры материала из-за увеличения размера зерен.

      Как следствие – металл становится ломким (хрупким).

    • Полная изоляция от атмосферы. Причем не только рабочей зоны (сварочной ванны), но и тех участков, которые разогреваются до +625 (и более) ºС.

    Сварка титана (сплавов) аргоном

    Преимущества:

    • Высокое качество сварного соединения.
    • Работа на малых токах. Следовательно, можно сваривать детали небольшой толщины (тонкостенные), так как вероятность прожога практически исключена.
    • Возможность наращивания объема детали на дефектных участках (например, в местах образования раковин).
    • Получение шва с любыми параметрами, что позволяет обрабатывать (соединять) как крупногабаритные образцы, так и сравнительно мелкие.

    Подготовка свариваемых образцов (кромок)

    Механическая обработка и обезжиривание, при необходимости – травление кислотой. Задача – полное удаление пленки оксидов примерно на 20 мм от подлежащих соединению кромок. Специфика в том, что вся работа должна проводиться в защитных перчатках (рукавицах). Касание деталей руками недопустимо из-за возможного загрязнения сплава.

    Если механической очистки недостаточно, то прибегают к газокислородной (с помощью горелки).

    Что можно использовать:

    • Наждачная бумага.
    • Шаберы.
    • Щетки металлические с проволокой из «нержавейки» сечением 0,25 (±5) мм или иные подходящие приспособления (абразивные материалы).
    • Раствор фтора, кислота соляная (подогретые до 60 – 65 ºС).

    Критерии оценки качества подготовки

    • Отсутствие на образце заусениц, трещин, вкраплений и так далее.
    • Ровный серебристый оттенок титанового сплава.

    Условия

    • Электрод – вольфрамовый.
    • Ток – постоянный, прямой полярности.
    • Подача проволоки – непрерывная.

    Сварку титана вручную возможна, если получается организовать местную защиту рабочей зоны. Вспоминаем – металл довольно быстро окисляется.

    Предохранение от этого лицевой стороны обеспечивается газовой струей (аргон + гелий).

    А как быть с тыльной? Наиболее распространенный вариант – накладки из меди или стали, которые плотно прижимаются к месту стыка свариваемых кромок. Но это применимо, если обрабатываются детали простой конфигурации.

    Сложные в этом плане образцы, когда шов довольно часто меняет направление, свариваются в специальных камерах, в режиме полу- или полностью автоматическом. В таком закрытом объеме можно контролировать и поддерживать на необходимом уровне газовую среду. Предварительно рабочие камеры вакууммируются, после чего заполняются аргоном. Мастер ведет сварку в специальном скафандре.

    Перед началом операции проверяется качество очистки кромок. Достаточно провести по участкам будущей рабочей зоны салфеткой или тряпочкой белого цвета, чтобы понять, необходима ли еще одна, дополнительная, «финишная» подготовка металла.

    Сварка ведется встык, присадка используется лишь для образцов с толщиной стенок более 1,5 мм. Сечение плавящейся проволоки, которая при этом применяется – от 1,2 до 1,8 мм. Защитная среда несколько иная – аргона меньше (порядка 20%), а гелия больше (соответственно, около 80%). Хотя эти данные – приблизительные. Этим обеспечивается снижение пористости и получение более широкого шва.

    Результат работы визуально оценить несложно. Серебристый оттенок – шов хороший, желтоватый или с синевой – качество не на высоте.

    Остается добавить, что при сварке титана, равно как и других металлов и сплавов, должны неукоснительно выполняться все требования по ТБ.

    Автор надеется, что эта статья окажется полезной для читателя. Успехов в сварочном деле!

    Сделай своими руками
    Добавить комментарий

    ;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: