Как предотвратить трещины при сварке титановых сплавов?

Титановый сплав стал ключевым материалом в-высокотехнологичных областях, таких как аэрокосмическая, морская техника и медицинское оборудование, благодаря своей превосходной удельной прочности, коррозионной стойкости и биосовместимости. Однако в процессе сваркититановый сплавимеет потенциальный риск появления трещин. Эта проблема влияет на механические свойства и безопасность эксплуатации компонентов, ограничивая их широкое применение в сценариях производства сложных конструкций.

 

 

Физические и химические свойства титанового сплава определяют особенность процесса его сварки. Возникновение трещин является результатом совокупного воздействия собственных свойств материала и факторов процесса сварки. Горячие трещины — это межкристаллитные разрушения при высоких температурах; холодные трещины представляют собой основную угрозу растрескивания, вызванного водородом-; Трещины от повторного нагрева представляют собой скрытую опасность во время старения.

 

 

В связи с механизмами образования сварочных трещин в титановых сплавах технология предотвращения трещин должна проходить через весь процесс «пред-подготовки к сварке - процесса сварки - после-обработки сварки».

 

(I) Пред-подготовка к сварке

Суть пред-подготовки к сварке заключается в уменьшении попадания примесей и концентрации напряжений, а также в создании стабильных условий для сварочного процесса.

• Выбор основного металла и присадочного материала. Выбирайте присадочную проволоку соответствующего состава. В высокопрочные титановые сплавы-для измельчения зерен можно добавлять бор и цирконий; шлифовать/травить для удаления окалины, масляных пятен и других загрязнений с поверхности основного металла и присадочной проволоки и завершить сварку в течение 4 часов после обработки.

 

• Проектирование соединений и обработка канавок: отдавайте предпочтение стыковым соединениям с углом канавки, торцом корня и зазором; для обработки канавок использовать такие методы холодной обработки, как фрезерование, а также термическую резку.

 

• Контроль условий сварки: работа в закрытом цехе с определенной температурой и влажностью; для важных компонентов установите защитные навесы и используйте осушительное и пылезащитное оборудование,-чтобы предотвратить попадание влаги и пыли в ванну расплава.

 

(II) Процесс сварки

Процесс сварки является основным звеном предотвращения трещин. Необходимо добиться точного контроля ванны расплава и зоны термического-воздействия за счет выбора методов сварки, оптимизации технологических параметров и повышения защиты.

 

• Предпочтительные методы сварки: отдавайте предпочтение методам с концентрированной энергией и контролируемым подводом тепла. Используйте сварку TIG для тонких пластин (менее или равной 10 мм) и сварку PAW для средних и толстых пластин; для высокотехнологичных-областей, таких как аэрокосмическая промышленность, предпочтительна сварка EBW и LBW (отлично, но дорого), а ручная дуговая сварка строго запрещена.

 

 

• Оптимизация параметров процесса. Основная задача – контроль тепловложения и скорости охлаждения. Ток: 50-80А для тонких пластин, 100-150А для средних и толстых пластин; напряжение: 10-15В; скорость: 5-10 мм/с; Межпроходная температура для многослойной сварки Меньше или равна 100 градусам.

 

• Меры усиленной защиты: используйте чистый аргон с высоким-потоком чистотой не менее 99,99 %, оснащенный задней защитой (чтобы сварной шов оставался прохладным при температуре ниже 400 градусов) и обратной защитой (обратная продувка аргоном; при сварке трубопроводов перед сваркой заполните трубу аргоном до тех пор, пока в ней не появится содержание кислорода).<0.01%). It is normal to observe the molten pool showing silvery white; stop welding for treatment if it is blue-purple.

 

(III) Обработка после-сварки

Обработка после-сварки может устранить остаточные напряжения и снизить содержание водорода, тем самым предотвращая появление холодных трещин и трещин при повторном нагреве. Основные процессы следующие:

 

1. Обработка дегидрированием после-сварки

Применимо к компонентам из титановых сплавов, склонных к холодному растрескиванию, применять сразу после сварки: выдерживать при температуре 200–250 градусов в течение 2–4 часов, чтобы способствовать диффузии и осаждению водорода, а также препятствовать образованию холодных трещин.

 

2. Отжиг для снятия напряжений

Процесс: выдержать при температуре 550–650 градусов в течение 1–2 часов, охладить в печи до температуры ниже 300 градусов, а затем охладить на воздухе. Он может устранить более 80% остаточного напряжения, улучшить микроструктуру и механические свойства.

Для старения-титановых сплавов следует использовать комбинацию отжига и старения, чтобы избежать трещин при повторном нагреве.

 

3. Обработка и проверка поверхности сварных швов.

Отшлифовать, чтобы удалить сварные швы, брызги и оксидные окалины, а также проверить наличие поверхностных трещин;

Используйте ультразвуковой контроль (UT, чувствительность больше или равна эквиваленту отверстия с плоским дном Φ2 мм -) и проникающий контроль (PT, отсутствие линейных дефектов) для обнаружения внутренних/поверхностных дефектов;

Трещины необходимо удалить механической шлифовкой, а при необходимости требуется повторная -сварка в соответствии с исходным процессом и повторный-осмотр.

 

 

За исключением технических мер, надежная система контроля качества является ключом к предотвращению трещин.

 

• Спецификация процедуры сварки (WPS)

Провести технологические испытания различных марок титановых сплавов (Гр2, Гр5) и форм соединений для определения оптимальных параметров; строительство без оценки строго запрещено.

 

• Управление сварщиками

Сварщики должны иметь специальную квалификацию по сварке титановых сплавов, знать особенности сварки титановых сплавов и требования по предотвращению трещин.

 

• Отслеживание всего-процесса

Записывайте партии основного металла и присадочной проволоки, параметры сварки, результаты после-сварочной обработки и дефектоскопии на протяжении всего процесса, чтобы обеспечить точное отслеживание проблем.