Технология сварки титана: от подготовки материала до проверки качества шва
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 0.00 (0 Голоса(ов))

Технология сварки титана

 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).

 Технология

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.

     Первичная защита расплавленной сварочной ванны

    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.

 Ручная дуговая сварка

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.

 Контактная сварка

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.

 Особенности технологии сварки титана плазмой

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.

  • Лазерная резка металла: разбираемся в тонкостях технологии

    Лазерная резка металла: разбираемся в тонкостях технологии

    Лазерная резка металла производится при помощи специальной установки, формирующей лазерный луч. Благодаря своим свойствам луч способен фокусироваться на поверхности небольшой площади, создавая энергию высокой плотности, быстро разрушая любой материал. Далее вы узнаете обо всех тонкостях резки металла с помощью лазера.
  • Гибка трубы по радиусу как альтернатива сварке и резьбовому соединению

    Гибка трубы по радиусу как альтернатива сварке и резьбовому соединению

    Трубы широко используются в различных производственных сферах. Прежде чем приступить к монтажным работам систем трубопроводов, необходимо выполнение такого основополагающего процесса, как гибка трубы по радиусу. Благодаря подобной обработке значительно сокращается число необходимых сварных швов, что положительно влияет на общее качество работ.
  • Сварочная резка металла: особенности технологии и необходимое оборудование

    Сварочная резка металла: особенности технологии и необходимое оборудование

    Небольшие частные мастерские занимаются в основном такими операциями, как сварка и резка металлов. Сварочные работы чаще всего выполняются при помощи электродугового способа. Однако, помимо сваривания заготовок, электрическая дуга позволяет также разрезать металлы. В статье поговорим о том, что представляет собой сварочная резка металла, какое оборудование требуется для выполнения этого вида работ.
  • Оборудование для резки металла с ЧПУ: принцип работы и критерии выбора станков

    Оборудование для резки металла с ЧПУ: принцип работы и критерии выбора станков

    Обработка металла является неотъемлемой частью функционирования многих промышленных отраслей. Для этих целей используется разная аппаратура, но среди всего представленного на рынке разнообразия можно выделить модели, отличающиеся особо высокой результативностью и качеством получаемых работ. Сегодня в статье мы поговорим о том, насколько эффективно оборудование для резки металла с ЧПУ, и рассмотрим основные ее виды.
  • Плазменная резка алюминия: ее особенности и преимущества

    Плазменная резка алюминия: ее особенности и преимущества

    Плазменная резка – один из методов качественной обработки металлов. Технология используется для массового производства деталей по сложным чертежам. Допускаются самые разнообразные линии реза, изгибы, отверстия и т. д. Плазменная резка алюминия нашла широкое применение в авиа- и судостроении, незаменима для производства изделий сложной формы с точно выдержанными размерами.
  • Гибка деталей из металла: технология и контроль качества процесса

    Гибка деталей из металла: технология и контроль качества процесса

    Необходимую форму деталям можно придавать различными способами, одним из которых является гибка деталей из металла. Технология высоко ценится в промышленности, поскольку позволяет создавать высококачественные изделия со сложной конфигурацией при минимальных временных и финансовых затратах. В процессе сгибания верхний слой металла, из которого изготовлена деталь, растягивается, а внутренний – сжимается. В нашей статье поговорим об особенностях этого процесса.
  • «Шесть Сигм» и «Бережливое производство»: «Lean Six Sigma» как способ повысить эффективность бизнеса

    «Шесть Сигм» и «Бережливое производство»: «Lean Six Sigma» как способ повысить эффективность бизнеса

    Время не стоит на месте, и вместе с ним меняется все вокруг, поэтому даже те инструменты, которые сегодня дают отличный результат, должны постоянно совершенствоваться, подстраиваясь под перемены на рынке и в мире бизнеса. Верным доказательством этого является концепция «Lean Six Sigma», которая объединила две самых современных методики «Шесть Сигм» и «Бережливое производство». Она представляет собой совокупность методов управления различными процессами, способных улучшить любую сферу бизнеса и производства. Подробнее об этом в данной статье.
  • Потери в бережливом производстве: виды убытков и способы борьбы с ними

    Потери в бережливом производстве: виды убытков и способы борьбы с ними

    Бережливым производством называется особая модель управления предприятием, направленная на постоянное устранение всех видов потерь. Потери – это затрата ресурсов, не приводящая к созданию ценности для потребителя (не улучшается качество товара или услуги, не ускоряется процесс покупки или сервиса и т. д.). Имеются в виду любые ресурсы – материальные и временные. Нужно вовремя выявлять потери в бережливом производстве и оперативно их устранять.
  • Трубные металлические опоры для сварочных столов: выбираем удобную модификацию

    Трубные металлические опоры для сварочных столов: выбираем удобную модификацию

    Место под сварочный стол в гараже или в производственном помещении, как правило, сильно ограничено. Поэтому не всегда есть возможность выбрать в магазине модель, точно подходящую по размерам. Оптимальными решениями могут быть столы на заказ индивидуальной конструкции либо изделия, собранные своими руками, которые идеально впишутся в пространство. Они, помимо всего остального, должны быть еще и достаточно прочными и устойчивыми. Именно эти качества смогут обеспечить трубные металлические опоры.

Экспресс расчет
стоимости заказа

Узнайте предварительную стоимость заказа,
отправив нам необходимую информацию:

Добавить файл
Акция