Титановий сплав класу 5 (Ti‑6Al‑4V) є найпоширенішим сплавом + титан у промисловості та конструкціях. Хоча він має хорошу зварюваність порівняно з багатьма високоміцними сплавами, він має високу хімічну реакцію при підвищених температурах, тому суворий контроль процесу є важливим для отримання міцних і надійних зварних з’єднань. Нижче наведено основні запобіжні заходи для зварювання титанового сплаву класу 5.
По-перше, чистота має вирішальне значення.
Титан сильно реагує з киснем, азотом, воднем і вуглецем при температурах зварювання, що викликає крихкість, пористість і розтріскування. Усі поверхні-включаючи зварювальний шов, присадковий дріт і прилеглий основний матеріал-потрібно ретельно очистити. Олію, мастило, воду, пил і робочі рідини необхідно видалити за допомогою очищення розчинником з подальшим продуванням сухим повітрям. Забруднення від сталевих інструментів, частинок заліза або міді також може спричинити дефекти, тому настійно рекомендуються спеціальні інструменти та пристосування для зварювання титану.
По-друге, ефективна газова захист є обов'язковою.
На відміну від сталі або алюмінію, титан вимагає захисту не тільки під час зварювання, але й до тих пір, поки зварний шов і зона термічного впливу не охолонуть нижче 300 градусів. Як правило, використовується аргон високої чистоти (99,99% або вище). Щоб охопити всю високотемпературну область, часто застосовують захисний екран, велику газову лінзу або закриту камеру. Недостатнє екранування призводить до зміни кольору, що вказує на поглинання атмосферних газів і серйозну втрату пластичності та міцності.
По-третє, важливий контроль надходження тепла та міжпрохідної температури.
Надмірне підведення тепла сприяє зростанню зерен у зварному шві та зоні термічного впливу, знижуючи міцність з’єднання та характеристики втоми. Висока температура між проходами також збільшує ризик захоплення водню та окислення. Як правило, температура між проходами повинна бути нижче 150 градусів. Переважними є процеси з низьким або помірним підведенням тепла, такі як GTAW (TIG), PAW та лазерне зварювання. Процеси з високим підведенням тепла, такі як зварювання під флюсом, використовуються рідко.
По-четверте, вибір присадного металу повинен бути правильно підібраний.
Для більшості конструкційних зварних швів часто використовується присадний метал ERTi‑5 (комерційно чистий титан), щоб покращити пластичність і зменшити чутливість до тріщин. Якщо потрібна відповідна міцність, можна використовувати наповнювач Ti‑6Al‑4V (ERTi‑6Al‑4V), але для уникнення розтріскування під час затвердіння необхідні ретельніше очищення та екранування.
По-п'яте, уникнення забруднення та проблем із різнорідними металами.
Слід уникати прямого контакту з вуглецевою сталлю, міддю, латунню або бронзою. Титан має низьку теплопровідність і високу температуру плавлення, тому зварювальні ванни тверднуть повільно. Неправильна геометрія або обмеження можуть призвести до деформації зварного шва та залишкової напруги. Зняття напруги після зварювання може бути застосоване для критичних компонентів, але лише за умов повного захисту інертного газу.
І, нарешті, важливі перевірка та контроль якості після зварювання.
Стандартним є візуальний огляд на предмет зміни кольору та пористості. Тест на проникнення барвника (PT) або радіографічний тест (RT) можна використовувати для критичних застосувань. Механічні випробування, включаючи випробування на згин і розтяг, підтверджують, що з’єднання відповідає вимогам пластичності та міцності.
Таким чином,Успішне зварювання титанового сплаву класу 5 залежить від надзвичайної чистоти, надійного захисту від інертного газу, контрольованого підведення тепла, відповідного наповнювача та суворої дисципліни процесу. При належних процедурах зварні з’єднання можуть демонструвати відмінну міцність, пластичність і стійкість до корозії.
