Как варить титан в аргоновой среде

Титан применяется во многих областях промышленности, в судостроении, в медицине для изготовления протезов. Причина использования — высокая прочность при небольшой массе, активное сопротивление процессам коррозии. Металл не относится к числу редких элементов. Его добывается больше, чем цинка, свинца или меди. Цена высокая по причине затратной обработки заготовок. Для соединения деталей используется сварка титана аргоном.

Сварка титана

Свойства металла и его сплавов

При температуре плавления 1668°С сплав способен самовоспламеняться в среде кислорода при 400°С. Титан активно поглощает водород, реагирует на азот. При добавлении в него разных элементов таблицы Менделеева получаются сплавы, обладающие другими свойствами.

Часть из них хорошо сваривается. Процесс иногда придает сплаву прочности. В чистом виде металл не применяется практически нигде. Чем варится титан, можно ли это сделать в домашних условиях — вопросы, возникающие у деловых людей.

Общая технология сварки аргоном

При сварке деталей из титановых сплавов нужно помнить, что к ним применимы не все технологии, распространенные на производстве. Причиной является особая активность металла. При попадании в зону обработки оксидов, нитридов или карбидов качество сварного шва снижается. Другая причина — высокая температура. При 880°С свойства сплавов резко меняются. Они приобретают чувствительность к скорости охлаждения и крупнозернистость.

На качестве сварки сказываются:

  • низкая теплопроводность;
  • способность к самовозгоранию;
  • окисление при воздействии углекислоты;
  • образование нитридных соединений;
  • поглощение водорода.

Хорошее соединение можно получить только при аргонодуговой сварке титана. Процесс работы представляет много сложностей. Критичная для металла температура — выше 400-500°С. Шов может не выдержать ударов. При проведении работ с соблюдением всех требований технологии сварки титана и его сплавов в среде аргона прочность шва равняется 0,6-0,8.

Технология сварки

Методы сварки в аргоновой среде

На практике применяются различные способы соединения титановых сплавов в аргонной среде.

Наиболее часто встречающиеся:

  • точечный;
  • контактный;
  • конденсаторный стыковой;
  • шовный роликовый;
  • с использованием флюса.

Перечисленные виды контактной сварки ведутся в быстром темпе. При длительном воздействии высоких температур изделие становится хрупким. В качестве флюса применяют состав АН-Т2 или АН-11, АНТ-1, АНТ-3, АНТ-7. Перед соединением деталей их подвергают обезжириванию и механической обработке. С целью удаления оксидной пленки иногда применяется подогретая кислота. Все подготовительные работы проводятся в защитных перчатках.

Для работы требуются специальные электроды. При сварке полуавтоматом используется маркированная присадочная проволока. Перед использованием она зачищается шкуркой и обезжиривается. Для соединения деталей из титана нужна керамическая горелка с газовой линзой.

Параметры электросварки:

  • вольфрамовый электрод;
  • ток прямой полярности, постоянный;
  • непрерывная подача электродной проволоки.

Методы сварки

Хорошо можно сварить сплавы ВТ1-ВТ5, хуже соединяются ВТ15-ВТ22. Остальные виды считаются промежуточными. Все операции выполняются аппаратами с правильной настройкой. Необходимо включить постоянное напряжение прямой полярности 80-130 В. При этих параметрах работа выполняется током 45-220 А. Горелка передвигается со скоростью 18-22 м/ч.

Точечный

Этот метод используется при соединении деталей или листов, толщина которых может достигать 4 мм. Рабочие параметры:

Толщина деталей (мм) Диаметр электрода Прохождение тока (сек) Сжатие деталей (сек) Сила тока (А)
0,8 4,0 — 4,5 0,10 — 0,15 0,1 7000
1,0 4,5 — 5,0 0,15 — 0,20 0,3 8000
1,2 5,0 — 5,5 0,20 — 0,25 0,3 8500
1,5 5,5 — 6,0 0,25 — 0,30 0,4 9000
2.0 6,0 — 7,0 0,25 — 0,30 0,4 10000
2,5 7,0 — 8,0 0,30 — 0,40 0,4 12000

Метод используется при сварке кожухов, опорных рамок и других конструкций.

Контактный

Применение данного способа предусмотрено требованиями ГОСТ. Скорость соединения — 2-2,5 мм/сек. При ее превышении шов будет иметь сниженную прочность. На практике применяются несколько разновидностей контактной сварки. Каждая имеет индивидуальные режимы, зависящие от толщины заготовок, диаметра электрода, времени прохождения сварочного тока через место соединения и других параметров.

Контактный способ сварки

Конденсаторная стыковая сварка

Режим работы определяется площадью заготовок. Свариваемые детали могут иметь сечение 150-10000 мм². От него зависят остальные параметры: припуски оплавки и осадки, рабочий ток и другие значения. Главное отличие метода — запас электрической энергии в батарее, состоящей из конденсаторов большой мощности. Заготовки из труб до 23 мм в диаметре можно заварить без защитного газа, так как электрический импульс выжигает в месте сварки все окислители. Емкость накопительной батареи — 5000-7000 мкф, импульсное напряжение — 800-1200 вольт.

Шовный роликовый

Отличие способа — использование электродов, напоминающих ролики. Они катятся и сжимают заготовки. Импульсы тока большой мощности подаются в рабочую зону, образуя цепочку из точек сварки. Шов герметичный при металле толщиной 0,2-3,0 мм. Он часто встречается при изготовлении емкостей: топливных баков, других сосудов для хранения жидкостей без создания высокого давления.

Режимы сварки:

Толщина листов (мм) Ширина шва (мм) Усилие на роликах (Н) Действие тока (сек) Скорость сварки (м/мин) Сила тока (А)
0,8+0,8 3,5-4,0 2950 0,10-0,12 0,8-1,0 6000
1,0+1,0 4,5-5,5 3935 0,14-0,16 0,6-0,8 7500
1,5+1,5 5,5-6,5 4915 0,20-0,24 0,5-0,6 10000
2,0+2,0 6,5-7,5 6385 0,24-0,28 0,4-0,5 12000
2,5+2,5 7,0-8,0 7855 0,28-0,32 0,3-0,4 15000

Метод применяется для герметичных соединений титановых деталей.

Сварка деталей

Под флюсом

Способ годится для соединения деталей толщиной до 5 мм. Заварить их можно встык, внахлест или под углом. Для работы используется ток 250-330 А при напряжении от 24 д 38 В. Скорость сварки 40-50 м/ч. Используемый режим:

Толщина заготовок (мм) Способ соединения Сила тока (А) Напряжение (В) Скорость сварки (м/час)
3-5 Стыковой 250-320 24-38 50
3-5 Угловой 250-300 32-36 40-50
2-3 Внахлест 250-300 30-35 40

Во время работы шов засыпается флюсом в виде порошка. При его сгорании образуются инертные газы и закрывают собой сварочную ванну и пространство рядом со швом. Флюсовой материал предварительно просушивают при высокой температуре (около 250°С). Аппаратура включается на режим тока обратной полярности величиной 600-650 А.

Особенности ручного метода сварки

Ручная сварка применяется для изготовления изделий в единственном числе или мелкими сериями, при выполнении работ большой сложности, с которыми автомат справиться не в состоянии. Ток выбирают около 100-140 А. Электрод нужно вести прямо, с наклоном вперед. Оборудование настраивается на постоянный ток. Зона сварки подвергается защите, которая не снимается в течение 1-2 минут после отключения тока. Цвет шва свидетельствует о его качестве: высокое — серебристый, низкое — синий или черный.

Ручная сварка

Необходимые электроды

Для сварки титановых сплавов используются электроды, изготовленные из вольфрама с добавками небольшого количества оксида лантана, который дает возможность увеличения тока на 50%, продлить срок службы и снизить степень загрязнения сварочной ванны. Конус изделия для снижения шероховатости полируется.

Используются изделия, имеющие сечение 12х60 мм. С их помощью получают шов высокого качества, близкий по составу к свариваемому материалу.

Рекомендации специалистов

Качество шва зависит не только от квалификации сварщика.

Большое влияние оказывают:

  • состав газа;
  • режим работы установки;
  • применяемый электрод.

Специалисты рекомендуют вместо гелия, имеющего большой расход, использовать аргон. Его затраты в 1,5-2 раза меньше, скорость обработки увеличивается.

При сварке крупных деталей лучше пользоваться током прямой полярности. Он более глубоко проплавляет металл. Листы толщиной до 2 мм следует соединять током обратной полярности, который дает малую глубину оплавления и не прожигает материал.

Заготовки необходимо правильно подготовить. Для удаления окисной пленки сплав обезжиривается на 20 см от шва.

Далее нужно протравить место работы составом:

  • соляная кислота — 35 частей;
  • вода — 65 ч;
  • фторид натрия — 50 г.

Раствор нагревается до 65-70°С и используется по назначению.

Механическую обработку делают стальной щеткой, наждачной бумагой №12. Все трещинки и заусенцы удаляются с поверхности. После этого можно начинать сварку.

Дефекты и методы исправления

При работе с титаном встречаются различные дефекты, предусмотренные ГОСТом:

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

В шве не допускаются разрывы и трещины, которые в дальнейшем становятся очагами разрушения. Причина дефектов — содержание в металле лишнего углерода, водорода, фосфора или никеля. Для удаления трещин необходимо засверлить их концы, зачистить место дефекта и заварить его заново.

Поры — это заполненные газом полости. Их нужно обработать механическими способами, зачистить и переварить.

Твердые включения встречаются в виде инородных веществ, попавших в шов. Такое место полностью удаляется и соединяется заново.

Несплавление — часть металла не соединилась со швом. Причина — неправильный режим работы аппарата, угол наклона электрода или недостаточная обработка заготовки. Дефектное место полностью удаляется, детали свариваются вновь.

Избежать дефектов можно только при использовании лазерной техники.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector