Jakie czynniki będą miały wpływ na spawanie płyt tytanowych?

Spawanie tytanu i stopów tytanu ma bardzo rygorystyczne wymagania dotyczące ochrony podczas spawania. Gdy zawartość węgla w spoinie wynosi 0,55%, plastyczność spoiny prawie zanika i staje się bardzo kruchym materiałem. Obróbka cieplna po-spawaniu nie może wyeliminować tej kruchości. Krajowe standardowe warunki techniczne przewidują, że zawartość węgla w materiale bazowym stopu tytanu nie powinna przekraczać 0,1%, a zawartość węgla w spoinie nie powinna przekraczać zawartości węgla w metalu nieszlachetnym. W stopach tytanu występuje wiele pierwiastków, które mają wpływ na właściwości fizyczne tytanu. Węgiel jest powszechnym zanieczyszczeniem tytanu i stopów tytanu. Gdy zawartość węgla jest mniejsza niż 0,13%, węgiel jest głęboko w tytanie, a wytrzymałość spoiny jest ograniczona. Następuje pewna poprawa i pewien spadek plastyczności, ale nie tak silny, jak wpływ tlenu i azotu. Jednakże, gdy zawartość węgla w spoinie wzrasta, w spoinie pojawia się sieciowy TiC, a liczba ta wzrasta wraz ze wzrostem zawartości węgla, powodując gwałtowny spadek plastyczności spoiny i powstawanie pęknięć pod wpływem naprężeń spawalniczych.

1. Wpływ węgla. Podczas procesu spawania tytanu i stopów tytanu, w temperaturze pokojowej, kropelki cieczy i stopiony metal jeziorny mają dużą zdolność pochłaniania wodoru, tlenu i azotu, a w stanie stałym gazy te wchodzą z nimi w interakcję. Wraz ze wzrostem temperatury znacznie wzrasta również zdolność tytanu i stopów tytanu do pochłaniania wodoru, tlenu i azotu. Tytan zaczyna absorbować wodór w temperaturze około 250 stopni, tlen w temperaturze 400 stopni i azot w temperaturze 600 stopni. Po wchłonięciu gazu bezpośrednio powoduje on kruchość złącza spawalniczego, co jest niezwykle ważnym czynnikiem wpływającym na jakość spawania.

2. Wpływ wodoru. Wodór jest czynnikiem wśród zanieczyszczeń gazowych, który ma poważny wpływ na właściwości mechaniczne tytanu. Zmiany zawartości wodoru w spoinie mają istotny wpływ na właściwości udarowe spoiny. Zwiększa się ilość płatków lub igieł,-takich jak TiH2 wytrąconych w spoinie. Wytrzymałość TiH2 jest bardzo niska, więc efekt łuszczącego się lub-igłowego HiH2 polega na znacznym zmniejszeniu właściwości udarowych; zmiana zawartości wodoru w spoinie ma niewielki wpływ na poprawę wytrzymałości i zmniejszenie plastyczności.

3. Wpływ tlenu. Twardość i wytrzymałość spoiny na rozciąganie znacznie wzrastają, a zawartość tlenu w spoinie rośnie w zasadzie liniowo wraz ze wzrostem zawartości tlenu w gazowym argonie. Plastyczność jest znacznie zmniejszona. Aby zapewnić wysoką wydajność połączeń spawanych, podczas procesu spawania należy ściśle zapobiegać utlenianiu spoiny i strefy-podatności na ciepło spawania.

4. Wpływ azotu. Płyty azotowe i tytanowe reagują gwałtownie, tworząc kruchy i twardy azotek tytanu (TiN) w wysokich temperaturach powyżej 700 stopni. Co więcej, stopień zniekształcenia sieci spowodowanego tworzeniem się śródmiąższowego roztworu stałego pomiędzy azotem i tytanem jest większy niż stopień spowodowany tą samą ilością tlenu. Konsekwencje są poważniejsze. Dlatego azot ma większe znaczenie niż tlen w poprawianiu wytrzymałości na rozciąganie i twardości przemysłowych spoin z czystego tytanu oraz zmniejszaniu właściwości plastycznych spoin. Gdy zawartość azotu w spoinie przekracza 0,13%, spoina będzie nadmiernie krucha i spowoduje pęknięcia.