วิธีเลือกลวดเชื่อมไทเทเนียมที่เหมาะสม

ในระดับสูง - สาขาการผลิตสิ้นสุดเช่นการบินและอวกาศวิศวกรรมทางทะเลและการปลูกถ่ายทางการแพทย์โลหะผสมไทเทเนียมได้กลายเป็นวัสดุสำคัญเนื่องจากความแข็งแรงสูงความต้านทานการกัดกร่อนและความสามารถในการเข้ากันได้ทางชีวภาพ อย่างไรก็ตามกระบวนการเชื่อมไทเทเนียมมีความซับซ้อนอย่างมาก: ที่อุณหภูมิสูงมันทำปฏิกิริยากับออกซิเจนไฮโดรเจนและไนโตรเจนได้อย่างง่ายดายซึ่งนำไปสู่การเย็บตัว ดังนั้นการเลือกลวดเชื่อมไทเทเนียมไม่เพียง แต่มีความสำคัญต่อคุณภาพการเชื่อมเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการเพิ่มประสิทธิภาพของวัสดุ

การจับคู่วัสดุ

โลหะผสมไทเทเนียมแบ่งออกเป็นไทเทเนียมบริสุทธิ์ทางอุตสาหกรรม (เช่น TA1 และ TA2) และ + โลหะผสมไทเทเนียม (เช่น TC4 และ TA17) เกรดที่แตกต่างกันสอดคล้องกับแอปพลิเคชันที่แตกต่างกันและองค์ประกอบลวดเชื่อมจะต้องสอดคล้องอย่างมากกับวัสดุพื้นฐาน:

ลวดเชื่อมไทเทเนียมบริสุทธิ์ทางอุตสาหกรรม:เหมาะสำหรับการกัดกร่อน - แอพพลิเคชั่นที่ทนต่อการใช้งานเช่นถังเก็บสารเคมีและแพลตฟอร์มนอกชายฝั่ง สำหรับวัสดุฐาน TA1 ให้เลือกลวดเชื่อมที่มีปริมาณออกซิเจนน้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.18% และปริมาณเหล็กน้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.2% ทำให้มั่นใจได้ว่าอัตราการกัดกร่อนเชื่อมน้อยกว่า 0.003 มม./ปีในสารละลาย NaCl 3.5% หากสิ่งสกปรกในลวดเชื่อมเกินขีด จำกัด ที่กำหนด (เช่นปริมาณออกซิเจนสูงถึง 0.25%) ความแข็งของการเชื่อมจะเพิ่มขึ้น 20%แต่การยืดตัวจะลดลง 15%ซึ่งนำไปสู่ความเสี่ยงที่เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ

+ ลวดเชื่อมโลหะผสมไทเทเนียม:ปรับให้เหมาะสมสำหรับอุณหภูมิสูง - และความต้องการความแข็งแรงสูง - การใช้โลหะฐาน TC4 เป็นตัวอย่างปริมาณอลูมิเนียมของลวดเชื่อมควรควบคุมระหว่าง 6% ถึง 7.5% และปริมาณวานาเดียมระหว่าง 3.5% ถึง 4.5% หากปริมาณอลูมิเนียมต่ำเกินไป (เช่น 5%) ความต้านทานแรงดึงของการเชื่อมที่ 600 องศาจะลดลงถึง 700 MPa ซึ่งจะไม่เป็นไปตามข้อกำหนดของดิสก์กังหันเครื่องยนต์ของเครื่องบิน

ลวดเชื่อมโลหะผสมพิเศษ:พัฒนาขึ้นสำหรับสภาพแวดล้อมที่รุนแรง ตัวอย่างเช่น TA17 TITANIUM Alloy Welding Welding โดยการเพิ่มปริมาณโมลิบดีนัม (4%-5%) ทำให้เกิดความทนทานต่อการเชื่อมที่ 25J ที่ -196 องศาทำให้เหมาะสำหรับการเชื่อมถังก๊าซธรรมชาติเหลว

ข้อมูลอ้างอิงมาตรฐานสากล:

ASTM B348: ระบุการเบี่ยงเบนที่อนุญาตในองค์ประกอบทางเคมีของลวดเชื่อมไทเทเนียมเช่นขีด จำกัด สูงสุดของปริมาณออกซิเจน 0.20% สำหรับไทเทเนียมบริสุทธิ์ในเชิงพาณิชย์ ISO 14175 ต้องการความบริสุทธิ์ของก๊าซป้องกันมากกว่าหรือเท่ากับ 99.999% และจุดน้ำค้างน้อยกว่าหรือเท่ากับ -60 องศาเพื่อป้องกันการปนเปื้อนของไฮโดรเจนและออกซิเจน

 

ความเข้ากันได้ของกระบวนการ

การเลือกลวดเชื่อมไทเทเนียมต้องพิจารณาอย่างครอบคลุมเกี่ยวกับวิธีการเชื่อมความหนาชิ้นงานและสภาพแวดล้อม:

การจับคู่เส้นผ่านศูนย์กลาง:

สำหรับชิ้นส่วนที่มีผนังบาง - (ความหนาน้อยกว่าหรือเท่ากับ 3 มม.): 0.8 - 1.6 มม. ลวดเชื่อม เมื่อรวมกับการเชื่อมด้วยเลเซอร์พัลซิ่งความเร็วการเชื่อม 0.1 มม./วินาทีจะทำได้และความกว้างของโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนจะถูกเก็บไว้ภายใน 0.3 มม.

สำหรับชิ้นส่วนที่มีผนังหนา- (เส้นผ่านศูนย์กลางมากกว่าหรือเท่ากับ 50 มม.): เลือกลวดเชื่อม 2.4-3.2 มม. φ เมื่อรวมกับการเชื่อม Gas Inert Metal (MIG) ประสิทธิภาพการเชื่อมเพิ่มขึ้น 30%แต่อัตราการไหลของก๊าซป้องกันจะต้องเพิ่มขึ้นเป็น 25L/นาทีเพื่อป้องกันการเกิดออกซิเดชันของสระเชื่อม

การเลือกแบบฟอร์ม:

ลวดสพูล: เหมาะสำหรับการเชื่อม TIG หุ่นยนต์มันให้การให้อาหารลวดต่อเนื่องและส่วนโค้งที่มั่นคง แต่ต้องใช้กลไกการป้อนลวดเฉพาะเพื่อป้องกันการพันกัน สายตรง: เหมาะสำหรับการเชื่อมด้วยตนเองหรือการซ่อมแซมโครงสร้างที่ซับซ้อนเช่นการซ่อมแซมที่มีการแปลในใบมีดเครื่องยนต์อากาศยาน มุมฟีดลวดสามารถปรับได้โดยการดัด

การควบคุมสิ่งแวดล้อม:

การป้องกันในพื้นที่: เครื่องดูดควันยาว 300 มม. ที่มีใน -} อุปกรณ์การเติมอาร์กอนบรรทัดช่วยลดปริมาณออกซิเจนในโซนเชื่อมเป็น 0.001%ส่งผลให้สีเงิน - สีขาวเชื่อม (มาตรฐาน GB/T 14976)

การทำให้บริสุทธิ์โดยรวม: ในการเชื่อมลำแสงอิเล็กตรอนสุญญากาศ (EBW) สิ่งเจือปนจะถูกแยกได้อย่างสมบูรณ์ผ่านสูญญากาศ10⁻⁴ PA ทำให้เหมาะสำหรับ "ศูนย์ - การเชื่อม" การเชื่อมของถังเชื้อเพลิงยานอวกาศ

ตัด - ปิดตัวอย่างเทคโนโลยี:

สถาบัน Fraunhofer ในประเทศเยอรมนีได้พัฒนา "เครื่องดูดควันอัจฉริยะ" ที่ใช้เซ็นเซอร์เพื่อตรวจสอบระดับออกซิเจนแบบเรียลไทม์และปรับอัตราการไหลของอาร์กอนโดยอัตโนมัติลดอัตราข้อบกพร่องในการเชื่อมจาก 5% เป็น 0.2%

NASA ใช้เทคโนโลยี "Dual - เทคโนโลยีการเชื่อมลำแสงอิเล็กตรอน" ซึ่งใช้การทำงานร่วมกันของคานอิเล็กตรอนสองลำเพื่อเพิ่มความเร็วการเชื่อมโลหะผสมไทเทเนียมเป็น 1m/นาทีในขณะที่รักษาความแข็งแรงของการเชื่อมมากกว่าหรือเท่ากับ 900mpa

 

การควบคุมคุณภาพ

คุณภาพของสายเชื่อมไทเทเนียมส่งผลกระทบโดยตรงต่อความน่าเชื่อถือและอายุการใช้งานของการเชื่อมและต้องการการควบคุมอย่างเข้มงวดในพื้นที่ต่อไปนี้:

เนื้อหาเจือปน:

ปริมาณไฮโดรเจน: น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.0015% มิฉะนั้นtih₂ที่ตกตะกอนในการเชื่อมจะทำให้ลดลง 40% ในความเหนียวของผลกระทบ

ปริมาณออกซิเจน: น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.20% สำหรับอุตสาหกรรม - ลวดเชื่อมไทเทเนียมบริสุทธิ์และน้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.15% สำหรับลวดเชื่อมโลหะผสม + ไทเทเนียมเพื่อป้องกันการเยียวยาที่เกิดจากการบิดเบือนตาข่าย

ปริมาณคาร์บอน: น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.08% มิฉะนั้นการก่อตัวของเครือข่าย TIC ในการเชื่อมจะลดความเป็นพลาสติกอย่างรวดเร็วและทำให้เกิดรอยแตกภายใต้ความเครียดการเชื่อมได้อย่างง่ายดาย

คุณภาพพื้นผิว:

พื้นผิวลวดต้องปราศจากข้อบกพร่องเช่นรอยแตกพับและขนาดออกไซด์โดยมีความขรุขระ RA น้อยกว่าหรือเท่ากับ0.8μm การขัดด้วยอิเล็กโทรไลต์สามารถลดความขรุขระของพื้นผิวเป็น0.4μmลดความพรุนจากการเชื่อมจาก 1.2% เป็น 0.3%

การตรวจสอบประสิทธิภาพ:

คุณสมบัติเชิงกล: ความต้านทานแรงดึงเชื่อมจะต้องสูงกว่าหรือเท่ากับ 90% ของมาตรฐานวัสดุหลักและการยืดตัวจะต้องสูงกว่าหรือเท่ากับ 80% ของมาตรฐานวัสดุหลักตามที่ได้รับการยืนยันโดยคุณสมบัติขั้นตอนการเชื่อม (PQR)

ความต้านทานการกัดกร่อน: หลังจากการแช่ในสารละลาย NaCl 5% เป็นเวลา 1,000 ชั่วโมงอัตราการกัดกร่อนเชื่อมจะต้องน้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.005 มม./ปี

โครงสร้างจุลภาค: การตรวจโลหะจะต้องยืนยันว่าขนาดของเมล็ดเชื่อมน้อยกว่าหรือเท่ากับ ASTM เกรด 5 เพื่อหลีกเลี่ยงการ embrittlement ที่เกิดจากธัญพืชหยาบ

ระบบการรับรองระหว่างประเทศ:

การรับรองจากสหภาพยุโรปต้องใช้ซัพพลายเออร์ลวดเชื่อมไทเทเนียมเพื่อจัดทำบันทึกการตรวจสอบย้อนกลับวัสดุที่สมบูรณ์รวมถึงชุดการหลอมละลายรายงานการวิเคราะห์องค์ประกอบทางเคมีและข้อมูลการทดสอบคุณสมบัติเชิงกล

การรับรอง US ASME ต้องการการเชื่อมเพื่อผ่านการทดสอบผลกระทบอุณหภูมิต่ำ - 196 องศาที่มีอุณหภูมิต่ำกว่าหรือเท่ากับ 20 J เพื่อความปลอดภัยในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง

 

การเลือกลวดเชื่อมไทเทเนียมไม่ใช่เรื่องง่าย ๆ ของ "การจับคู่"; มันต้องการการเพิ่มประสิทธิภาพแบบไดนามิกตามองค์ประกอบของวัสดุพื้นฐานกระบวนการเชื่อมและสภาพแวดล้อมการทำงาน จากการกัดกร่อน - การเชื่อมที่ต้านทานในถังเก็บสารเคมีถึงสูง - ส่วนประกอบอุณหภูมิในเครื่องยนต์อวกาศจากลึก - การซ่อมแซมทะเลบนแพลตฟอร์มนอกชายฝั่งไปจนถึงการเชื่อมต่อที่แม่นยำในการปลูกถ่ายทางการแพทย์