03.11.2020

Завдання: Ознайомитися з темою та зробити конспект

ТЕМА: ЗВАРЮВАННЯ ТИТАНУ ТА ЙОГО СПЛАВІВ

Головна перевага титану та його сплавів порівняно з іншими конструкційними матеріалами в тому, що при малій густині (4,5 г/см³) вони мають границю міцності від 450 до 1500 МПа і велику корозієстійкість у багатьох середовищах.

Фізичні властивості й висока температура плавлення титану (1660°С) потребують при зварюванні концентрованого джерела теплоти, але низький коефіцієнт теплопровідності та високий елек­тричний опір створюють умови, при яких для зварювання титану треба менше електричної енергії. Титан практично немагнітний, то­му при зварюванні зменшується магнітне дуття.

Головним недоліком титану є його здатність активно взаємодіяти при високих температурах з газами. При кімнатній температурі ти­тан досить стійкий проти окиснення, але при високих температурах кисень легко розчиняється в титані, що призводить до підвищення міцності і зниження пластичності. При тривалому впливі кисню на титан, нагрітий вище 450°С, на його поверхні утворюється шар ока­лини, який складається з оксиду титану (ТіО₂). Цей шар є джерелом кисню при зварюванні й причиною утворення тріщин у шві. Тому вміст кисню в титанових сплавах не повинен перевищувати 0,15%.

Азот різко підвищує міцність і знижує пластичність титану. При температурі 800° С утворюється нітрид титану, температура плав­лення якого досягає 2950°С. Тому максимальний вміст азоту в тита­нових сплавах не повинен перевищувати 0,04-0,05%.

Водень, навіть при малому вмісті у титані, сприяє підвищенню крихкості і негативному впливу кисню й азоту. Здатність титану по­глинати велику кількість водню призводить до утворення гідриду титану (ТіН₂). При нагріванні проходить розпад гідриду титану та відновлюється ударна в’язкість. Гідриди, що накопичуються усере­дині зерен і на їх межах, мають великий об’єм, що викликає появу тріщин. Водень також є джерелом утворення пор. Тому для зварю­вання необхідно використовувати сплави з мінімальною кількістю водню (не більше 0,010%), а електродний дріт піддавати відпалу.

Вуглець сприяє зниженню пластичності титану та його сплавів. Низька розчинність вуглецю в титані (декілька десятих відсотка) призводить до виділення карбідів і підвищення міцності й знижен­ня пластичності.

У результаті активності титану до поглинання кисню, азоту та водню при зварюванні необхідний особливо надійний захист від цих газів. Такий захист здійснюється при дуговому зварюванні в інертних газах (аргоні, гелії) або флюс-пастою, яку наносять на кромки зварюваних деталей.

Дугове зварювання титану та його сплавів покритими електро­дами, вугільною дугою і газовим полум’ям не використовуються. Зварюванням цих видів неможливо забезпечити високу якість звар­них з’єднань через надто велику активність титану до кисню, азоту й водню. Технічний титан з’єднують аргонодуговим, дуговим під флю­сом та іншими видами зварювання тиском (дифузійним та ін.).

Для зварних виробів використовують технічний титан, який містить домішки кисню, азоту, водню марок ВТ1-00, ВТ1-0, ВТ-1 і з домішками алюмінію, олова, марганцю, ванадію, церію марок ВТ-5, ВТ5-1, ВТ6, ВТ8, ВТ14.

Вимоги до технології складання титанових виробів і присаджувального матеріалу

Конструкції з титану та його сплавів необхідно складати з особ­ливою відповідальністю тому, що точність скадання й чистота кро­мок визначають якість зварного з’єднання.

Для захисту від окиснення зворотного боку з’єднання та змен­шення деформацій вироби складають на сталевих або мідних під­кладках, через середню частину яких при зварюванні продувають інертний газ. При цьому забезпечують щільне прилягання кромок до підкладок по всій довжині.

Складати рекомендують у пристосуваннях, а за їх відсутності застосовують прихватки. Деталі з технічного титану прихвачують без присадки, а леговані титанові сплави прихвачують тільки із використанням присаджувального металу. Довжина прихваток становить 30-50 мм, крок — 300 мм. їх виконують із зворотного бо­ку шва для уникнення перегріву. На початку і в кінці стику прихва­чують технологічні пластини, призначені для запалювання дуги і виводу кратера. Зазор — не більше 0,3-0,5 мм, а притуплення кро­мок — не більше 10% товщини металу.

Зварювальний дріт, прутки й пластини повинні мати чисту, не насичену воднем і не забруднену маслом поверхню. У випадку за­бруднення присаджувальний метал чистять піскоструминною оброб­кою, протравлюють або застосовують механічну обробку. Для зруч­ності зварювання дріт рубають на стрижні довжиною 300-400 мм. Дріт діаметром від 1,2 до 7,0 мм постачають після вакуумного відпалу при температурі 900-1000°С протягом 4 год.