Технология сварки титана: от подготовки материала до проверки качества шва

Технология сварки титана

 

Вопросы, рассмотренные в материале:

  • Как подготовить титан к сварке
  • Как защитить титан при сварке
  • Какие технологии сварки титана существуют
  • В чем особенности технологии сварки титана плазмой

В наши дни никого уже не удивишь изготовлением изделий из титана с помощью сварки. Металл получил широкое распространение, и технология сварки титана достаточно хорошо отработана. В своей основе она опирается на удивительные свойства этого материала. Об особенностях этого процесса мы расскажем в нашей статье.

Подготовка титана к сварке

Подготовительные работы с титаном состоят из обработки кромки деталей, очистки присадочного прутка и обеспечения защиты другой стороны детали. Чтобы предотвратить появление холодных трещин и снизить хрупкость металла во время сварки, желательно снять верхний слой металла, так как в нем содержится большое количество кислорода и азота, а частицы этого слоя могут попасть в сварной шов.

Технология сварки титана подразумевает выполнение разделки кромок с углом раскрытия 60°. Хотя если толщина детали меньше 4 мм, то можно этого не делать. В том случае, когда деталь была изготовлена путем газовой или плазменной резки, желательно удалить не менее 5 мм кромки. Также производится тщательная очистка кромки и присадочной проволоки непосредственно перед началом сварочных работ. Очистка выполняется механически напильником, абразивным кругом, а также с помощью химических средств (ацетона или растворителя).

 

Согласно технологии сварки титана, следует большое внимание уделить защите обратной стороны деталей и корня шва. Даже если сварочный шов не будет выходить на другую сторону, титан может вступить в реакцию с газами из окружающего воздуха, что возникает даже при температуре +300…+400 °С.

Поддерживайте рабочее место в чистоте. На крупных производствах в сварочном цехе оборудуют специальное место, где выполняются сварочные работы по титану. Здесь не должно быть никаких факторов, которые могут негативно повлиять на качество сварки: сквозняка, пыли, влаги, жира и прочих загрязнений. Все остальные процессы обработки металла (резка, зачистка, краска) должны выполняться в другом месте. Помимо этого, важно контролировать влажность воздуха.

Технология сваривания толстостенных конструкций несколько отличается. Здесь допускается отсутствие защиты детали с другой стороны, если сварочный шов не выходит наружу и деталь сильно не нагревается. Такой результат достигается путем производства коротких швов (по 15–20 мм), между выполнением которых обязательно делается перерыв для охлаждения.

Защита титана при сварке

Титановые сварные соединения выполняются под защитой, которая нужна вплоть до их остывания до температуры +427 °С. Кроме этого, расплавленная сварочная ванна также должна быть под защитой, что не позволит начаться реакции взаимодействия с воздухом. Наиболее распространенными защитными газами являются аргон и гелий. Именно они предусмотрены технологиями сварки титана TIG и MIG.

Защитный газ используется сразу в нескольких направлениях:

  • Первичная защита расплавленной сварочной ванны.
  • Вторичная защита охлаждающегося расплавленного металла и околошовной зоны.
  • Защита обратной стороны сварочного шва.
  1. Первичная защита расплавленной сварочной ванны. Грамотный выбор сварочной горелки позволяет обеспечить качественную первичную защиту. Так, чтобы не нарушать технологию сварки титана аргоном TIG, понадобится горелка, оборудованная газовой линзой и большим керамическим соплом. С помощью газовой линзы инертный газ будет подаваться равномерным потоком, а сопло позволит защитить расплавленную сварочную ванну по всей площади. Аргон дает очень стабильную дугу, поэтому чаще используют именно этот газ. Если необходимо глубже проникнуть в металл или работать при более высоком напряжении, то можно использовать смесь аргона и гелия.

     

    Чтобы определить эффективность защитного газа и узнать его расход, можно выполнить предварительные испытания на отдельном образце из титана. Чистые защищенные сварные швы имеют яркий серебристый цвет.
  2. Вторичная защита охлаждающегося расплавленного металла и околошовной зоны. Для осуществления вторичной защиты используют специальную насадку на сварочную горелку. По-другому ее называют «сапожок». Для каждой операции сварки и для разных моделей горелки насадки могут быть разные, поэтому чаще всего их делают на заказ. Общими принципами изготовления насадки являются их компактность и наличие функции равномерного распределения газа в горелке. Кроме этого, для больших насадок может понадобиться водяное охлаждение. Если насадка оборудована бронзовым или медным диффузором, то это позволяет получать ровный поток защитного инертного газа.
  3. Защита обратной стороны сварочного шва. Для защиты корневой части шва и околошовной зоны используют специальное устройство. Обычно оно представляет собой медную подкладку с водяным охлаждением. Кроме этого, для охлаждения сварных швов могут быть использованы крупные металлические заготовки. В них сделана специальная канавка, которая должна совпадать со сварным швом. Защита с обратной стороны обычно обеспечивается потоком газа, который в два раза меньше, чем поток для первичной защиты. Желательно для каждого вида защиты (первичной, вторичной и с обратной стороны) использовать отдельный газовый редуктор. Продувка перед сваркой и после нее осуществляется с помощью электромагнитных клапанов и таймеров.

Разновидности технологии сварки титана

1. Ручная дуговая сварка.

Выше мы уже говорили о том, что технология сварки титана в первую очередь опирается на качественный шов, что обеспечивается грамотно созданной защитой, причем и остывающих участков свариваемых деталей.

Технология соединения элементов с тонкими стенками допускает сварочную процедуру без обработки кромок или использования присадочной проволоки. В таком случае зазор между кромками составляет 0,5–1,5 мм. Состав присадки должен быть аналогичен основному материалу изделия.

Сварочная технология подразумевает несколько режимов сварочных работ. Работа выполняется током силой 90–100 ампер в том случае, если используется электрод 1,5-2 мм из вольфрама и присадочная проволока 2 мм. При этом толщина деталей не должна быть более 2 мм. Ток силой 120–140 ампер применяют для соединения деталей большей толщины (до 4 мм). При этом он должен быть переменным постоянной полярности.

 

Также сварочная технология требует соблюдения целого ряда дополнительных условий:

  • Ручная процедура предполагает использование короткой дуги, электрод и присадка не должны колебаться. Движение осуществляется точно по шву.
  • Сваривание производится углом вперед. В этом случае электрод ориентирован в противоположную от направления движения сторону.
  • Сваривание титана с применением присадочного материала осуществляется под углом 90° (электрод относительно материала).
  • Важно наладить беспрерывную подачу присадки в сварочную ванну.
  • Защитный газ в зону сварки должен подаваться даже после гашения дуги, поскольку он обеспечивает процесс охлаждения. В течение одной минуты материал охладится до температуры ниже +400 °С.
  • Качество сварного шва во многом зависит от охлаждения материала. Определить его можно по цвету. Светлый желтый или соломенный цвет шва указывает на хорошее качество, а черный, серый и синеватый оттенок указывает на окислительные процессы, что свидетельствует о сниженном качестве.

Технология полуавтоматической и автоматической сварки аналогична ручной. Большое значение имеет размер отверстия в сопле горелки. ГОСТом установлен диаметр 12–15 мм. Желательно использовать специальные планки и подкладки, чтобы зажечь или погасить горелку.

2. Электрошлаковая сварка.

Технология сварки титана и его сплавов зависит от состава материала. Для соединения легированных титановых сплавов чаще всего применяют электрошлаковый метод. Так, для создания сплава ВТ5-1, где в составе есть 5 % алюминия и 3 % олова, больше всего подходит метод прессования и прокатки, в результате чего получаются тонкие листы. Толстостенные изделия создаются путем ковки.

Сваривать толстостенные детали гораздо сложнее. Для этого нужна среда защитного газа аргона и флюс марки АН-Т2. С помощью трехфазного трансформатора в зону обработки подается переменный ток.

Характеристики оборудования имеют определяющее значение. Обязательно должно выдерживаться напряжение 14–16 вольт с силой тока 1600–1800 А. Согласно технологии, зазор между деталями должен составлять 26 мм. Защитный газ аргон подается со скоростью 8 л/мин., а флюс засыпается в объеме 130 г. Качество соединения деталей при данной технологии обуславливается диаметром электрода. 12-миллиметровый электрод позволяет добиться идеальных результатов, а электрод 8 мм может стать причиной снижения прочности на 20 %. Желательно отказаться от использования электродов из легированных сплавов, если вы хотите обеспечить достаточную пластичность металла сварного шва.

3. Контактная сварка.

Контактный способ также подходит для соединения деталей из этого металла. Технология сварки титана, предусмотренная ГОСТом, предполагает оптимальную скорость сваривания материала в размере 2-2,5 мм/сек. Нежелательно превышать данный показатель, дабы не понизить прочностные характеристики металла в зазоре. При технологии контактного соединения этот показатель имеет определяющее значение, ведь скорость процесса довольно высокая. В данном случае кромки деталей не зачищают и не фрезеруют.

 

Разработаны разные способы контактного соединения заготовок: линейный, точечный и конденсаторный. Для изделий из титана подходит любой из них. Технология каждого способа опирается на определенную толщину заготовок, диаметр электродов и их давление, размеры сварочной пластины, длительность сжатия и скорость прохождения тока через металл. Сочетания данных параметров помогают установить оптимальный режим для достижения наилучшего результата. Это совсем несложный процесс, если все параметры учтены в соответствии с выбранной технологией.

Бесплатная консультация

Особенности технологии сварки титана плазмой

Авиационная и космическая промышленность очень часто используют титан и его сплавы. Для создания несущих конструкций обычно применяют металл толщиной не менее 12 мм.

В таком случае может возникнуть много проблем в процессе сваривания деталей, поскольку этот металл имеет очень специфичные свойства. Технология сварки титана такой толщины максимально эффективна, если опирается на электронно-лучевой метод соединения в вакууме.

В то же время сварочное оборудование для этого метода и сама работа стоят довольно дорого. Альтернативным вариантом соединения деталей из титана с высоким качеством сварных швов, большой производительностью и более низкой стоимостью является плазменная сварка титана проникающей дугой. В данном случае происходит сквозное проплавление. При использовании этой технологии ванна жидкого металла во время создания сварного шва удерживается на весу.

 

Чем толще металлическая заготовка, тем сложнее удерживать жидкую ванну в стабильном состоянии и делать качественный сварной шов. Технология сварки титана толщиной 10–12 мм рассчитана на довольно узкий диапазон сварочных параметров, поскольку очень сложно поддерживать баланс силовых факторов на передней стенке жидкой ванны. В данном случае очень высоки шансы допустить прожог, если гравитационные силы возьмут верх над силами поверхностного напряжения.

Только при низких скоростях сварки можно сформировать сварной шов. Стоит лишь увеличить скорость соединения, как начинается разрушение сварочной ванны и сброс расплавленного металла. Попытки сварки титана большой толщины до сих пор не увенчались успехом.

Если удастся удерживать в стабильном состоянии на весу ванну жидкого металла при сварке титана проникающей дугой, поддерживая соотношение гравитационных и капиллярных сил, то теоретически предельными толщинами для титана могут быть δ=20÷25 мм.

С ростом δ увеличивается вероятность прожога, поскольку нужно снижать поперечные размеры самой жидкой ванны. А это требует повышения концентрации энергии до значений, не достигаемых сжатой дугой.

Если газодинамическое воздействие на переднюю стенку жидкой ванны повышается вследствие увеличения мощности сжатой дуги, то это может привести к неустойчивости силового баланса на передней стенке жидкой ванны, в результате чего появляется прожог.

В ходе практической деятельности доказано, что невозможно увеличить диапазон свариваемых толщин плазмой только через варьирование характеристик сжатой дуги. Важно снизить влияние сжатой дуги на переднюю стенку жидкой ванны, при этом не снижая мощности сжатой дуги. Такое возможно только через подбор оптимального соотношения сжатой дуги и полости кратера.

Почему следует обращаться к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

  • цветные металлы;
  • чугун;
  • нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.

  • Сварочно-монтажные столы

    Сварочно-монтажные столы

    16мм System – множество применений Сборочно-сварочные столы System16 - функциональность и надежность Компания «ВТ-Металл» разрабатывает и собирает столы для сварки и сборки деталей. Кроме того, мы выпускаем всю необходимую оснастку к ним. Мы предлагаем оборудование, подходящее как для серийного производства, так и для небольшой мастерской, где создаются штучные изделия. При этом наши сварочно-монтажные столы используются и в строительстве, и в металлообработке, и в автомобилестроении – словом, там, где важна надежность результата, скорость и точность работ. Ведь разнообразие сварочной оснастки к столам позволяет создавать любые, даже самые сложные конструкции. А наш гибкий и нестандартный подход в сочетании с опытом в производстве такого оборудования позволяет предлагать лучшие решения на сегодняшний день. Цены на типовые размеры столов Размер столаНаименованиеСтоимость Сварочно-монтажный стол СМС - 500х1000 smsg-10051016 46 500 руб. Сварочно-монтажный стол СМС - 800х1200 smsg-12081016 82 000 руб. Сварочно-монтажный стол СМС - 1000х1000 smsg-10101016 85 000 руб. Сварочно-монтажный стол СМС - 1200х1200 smsg-12121016 119 000 руб. Сварочно-монтажный стол СМС - 1500х1000 smsg-15101016 123 500 руб. Сварочно-монтажный стол СМС - 1500х1500 smsg-15151016 181 250 руб. Сварочно-монтажный стол СМС - 2000х1000 smsg-20101016 162 000 руб. Сварочно-монтажный стол СМС - 2400х1200 smsg-24121016 240 000 руб. Сварочно-монтажный стол СМС - 3000х1500 smsg-30151016 358 500 руб. Набор №1 "Начальный" 18 предметов  n1-0101816 36 936 руб. Набор №2 "Базовый" 49 предметов  n1-0104916 93 062 руб. Набор №3 "Стандартный" 84 предметов  n1-0108416 164 266 руб. Набор №4 "Профессиональный" 117 предметов  n1-0111716 262 266 руб. Если вы не нашли приемлемый для вас размер стола, мы изготовим его на заказ. Производим сварочно-монтажные столы от 1000х500 до 3900х1900. ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ ЗАКАЗ ВЫПОЛНИМ ЗА 14 ДНЕЙ Рассчитайте стоимость стола по индивидуальным параметрам Рассчитать стоимость   Характеристики стола System 16: СИСТЕМНОЕ ОТВЕРСТИЕ 16мм ТОЛЩИНА МАТЕРИАЛА от 10мм  до 12мм БОКОВАЯ СТЕНКА - высотой 100 мм - расстояние между отверстиями 50 мм - шаг матричной сетки 50 мм Высота опор  750 мм НАГРУЗКА на 4 опоры = 2.000 кг на 6 опор = 3.000 кг РЕБРА ЖЕСТКОСТИ Множественные ребра внутри стола служат для обеспечения большей стабильности и точности  Универсальность – одно из главных отличий сборочного стола для сварки от «ВТ-Металл». Объединяя различные элементы: плиты, опоры, детали оснастки для сварки – вы можете создать целый комплекс, решающий именно ваши задачи. С помощью 16мм системы возможно производство различных изделий. Причем, перенастройка оборудования для создания новых деталей, как и для внесения изменений в конструкцию уже существующего изделия, делается очень легко и быстро. Множество вариантов использования, благодаря оснастке различных типов, делает это оборудование незаменимым, позволяя организовать полноценное производство с минимумом вложений.
  • Навесные кронштейны

    Навесные кронштейны

    Навесные кронштейны Создание вентилируемых фасадов невозможно без монтажных кронштейнов. Главное назначение этих элементов – воспринимать действующую нагрузку и передавать ее к несущей конструкции строения. Правильно выбранный кронштейн для навесных фасадов обеспечивает надежность и безопасность всей системы. На общую прочность конструкции влияют следующие факторы:   вес облицовочных элементов; отклонение поверхности стены от вертикали; величина вылета; шаг размещения кронштейна в навесном фасаде. Еще одно назначение данных элементов – крепление на стене оборудования и иных тяжелых предметов. Такой кронштейн для навесных агрегатов должен выдерживать тяжесть устройства, обеспечивать удобство обслуживания, поэтому его следует заказывать только у проверенных изготовителей. Наша компания предлагает комплексный набор услуг по изготовлению металлических изделий простых и сложных конструкций. Благодаря новейшим станкам с программным обеспечением, использованию лазерной резки мы имеем возможность быстро изготовить необходимое количество навесных кронштейнов. Вы можете заказать у нас как стандартные конструкции, так и детали, изготовленные по чертежам, разработанным индивидуально. Мы гарантируем достойное качество работы соответственно Вашим требованиям. Чтобы сделать заказ, Вы можете обратиться к нам по телефону +7(495) 960-62-45 или написать по адресу info@vt-metall.ru
  • Фасадные кронштейны

    Фасадные кронштейны

    Фасадные кронштейны Кронштейны на фасаде предназначены для закрепления несущего профиля на внешней стене. Их размеры, материал и конструкция зависят от структуры поверхности и материала облицовки. Кронштейн выполняет основную несущую функцию. Поэтому от того, насколько правильно он выбран, в конечном итоге зависит надежность всей фасадной системы. Изготовление таких элементов является одним из ведущих направлений производственной деятельности компании Vt-metall. Изделия нашли применение в следующих сферах: в строительной индустрии, архитектуре. В качестве кронштейнов для фасадных систем используются изделия из алюминия и оцинкованной стали. Наша компания производит оба вида перечисленных деталей как стандартных размеров, так и по чертежам заказчика. Фасадный кронштейн из оцинкованной стали Фасадные кронштейны с оцинкованной поверхностью используются в стальных системах, где все они являются несущими, независимо от расположения. Таким образом, вес облицовки равномерно распределяется по всей площади. Коэффициент теплового расширения стали сравнительно невелик (9,9 Х 10-6 м/мК против 22,2 Х 10-6 м/мК у алюминия), поэтому все соединения надежно зафиксированы, не имеют термических швов. Наша компания изготавливает оцинкованные кронштейны из металлических листов, после чего на поверхность деталей гальваническим методом наносится антикоррозионный слой цинка. Благодаря такому защитному покрытию детали получают устойчивость к внешним атмосферным воздействиям и коррозии. Мы предлагаем нашим клиентам различные стальные кронштейны для фасадов. Наиболее прочными являются детали с двумя ребрами жесткости, выдерживающие значительные нагрузки на изгиб. Одной из наиболее востребованных конструкций является «Сканрок». Благодаря продуманному строению он при малой толщине (1−2,5 мм, стандарт – 1,2 мм), может использоваться при навешивании тяжелой облицовки (керамогранита, стальных кассет, фиброцемента) в одно- и двухконтурных фасадных системах. Жесткость крепления узлов обеспечивается заклепками и/или саморезами. Фасадный кронштейн из алюминия Такой кронштейн изготавливается из алюминиевых сплавов, обладающих необходимым запасом прочности. Он нашел основное применение в обустройстве вентфасадов с алюминиевой подсистемой. В зависимости от положения в конструкции элемент может быть ветровым или несущим, что влияет на его вид и расположение/форму отверстий для крепежа. Проконсультироваться с нами, чтобы заказать, выбрать или купить фасадные кронштейны, можно по телефону +7 (495) 960-92-45 или электронному адресу info@vt-metall.ru.

 

Получите консультацию нашего специалиста:

Задавайте свои вопросы или закажите предварительный расчет стоимости работ,
чтобы убедиться – у нас доступные цены и оперативное исполнение

Акция