Специфика сварки титановых конструкций

В некоторых узкоспециализированных областях промышленности требуется сварка титана для изготовления металлоконструкций повышенной прочности.

Титановые детали характеризуются уникальным набором эксплуатационных параметров, но сварить их можно далеко не всеми распространенными способами.

Специфические свойства титана

Титановые конструкции создают путем сварки различными способами. Наиболее распространена из них сварка титана аргоном.

Сплавы титана и их свариваемость.

Но охватить все нюансы сварочного процесса сложно, если не понимать специфических свойств этого металла:

• плотность материала составляет 4,51 г/см³;
• прочность металла варьируется от 267 до 337 Мпа;
• температура плавления равна 1668 ºС;
• склонность к самопроизвольному возгоранию в кислородной среде;
• низкая теплопроводность;
• способность к активности при нагреве до температуры более 400 ºС;
• способность интенсивно поглощать водород, давать бурную реакцию при контакте с азотом;
• склонность к быстрому окислению под воздействием углекислого газа, паров воды.

Технологии сварки

Не каждую популярную сварочную технологию можно применить к титану, потому что он химически активен. При попадании в рабочую зону инородного соединения, к примеру, нитридов, оксидов, карбидов, резко снижается качество сварного шва.

Технология аргоно-дуговой сварки.

Следующие способы используют для сварки титана:

• дуговая под флюсом;
• холодное сваривание;
• плазменно-дуговая;
• технология сварки титана аргоном ‒ наиболее распространенный метод работы с титановыми конструкциями.

Работать с титаном можно при помощи ручного аппарата или полуавтомата в сочетании с не плавящимися электродами, титановой проволоки, флюсов.

С целью снижения затрат электроэнергии, сокращения зоны термовоздействия, сведения к нулю риска появления пор в сварных швах и повышения защитных свойств материала к воздействию воздуха во время выполнения сварочных работ используются бескислородные фторидно-хлоридные флюсы.

В процессе дугового сваривания титановых сплавов в инертных газовых средах применяются вольфрамовые электроды. А при автоматической в аргоне – присадка для титана, вылет которой не превышает 2-2,5 см.

Процесс сварки титановых сплавов.

Ручную аргонодуговую сварку вольфрамовыми электродами осуществляют постоянным током с прямой полярностью. При работе с метоллозаготовками толщиной до 4 см ток не может превышать 170 А, а с толщиной порядка 12 мм актуален метод холодного сваривания титана плазмой.

Во время соединения металлических изделий большей толщины, сварные операции выполняются в несколько проходов.

Плазменное сваривание конструкций из металла не плавящимся электродом обеспечивает более высокую производительность по сравнению с традиционной аргонодуговым свариванием. Дополнительным плюсом технологии является более низкие показатели деформаций свариваемой заготовки.

Перед электросваркой материал требуется подготовить, обработав соединяемые кромки механическим путем или травлением раствором кислот на ширину, менее 20-25 мм от края. Далее важно тщательно обезжирить место предстоящей работой и протравить его.

Механические щетки можно изготовить в домашних условиях из нержавеющей стальной проволоки с диаметром 0,2-0,3 мм.

Итоги

Титан сочетает в себе уникальные физические характеристики, что привлекает к нему многие производственные предприятия разных отраслей промышленности. Но сварные работы с таким металлом нужно выполнять с учетом его специфических качеств.