Soldadura y selección de alambres de titanio y aleaciones de titanio.

Se estudiaron las características del material y la soldabilidad del titanio y las aleaciones de titanio., y se realizaron pruebas de soldabilidad para abordar los defectos de oxidación de la soldadura., agrietamiento, y porosidad que son propensos a ocurrir durante la soldadura de titanio y aleaciones de titanio.. A través de la exploración continua de las especificaciones del proceso de soldadura para titanio y aleaciones de titanio., así como un análisis razonable de los problemas que surgen durante el proceso de prueba., resumir las características y los fundamentos operativos de los procesos de soldadura de titanio y aleaciones de titanio..
Clasificación y características del titanio y el titanio.
Hay tres tipos de titanio puro industrial.: TA1, TA2, y TA3, que difieren en el contenido de hidrógeno, oxígeno, e impurezas de nitrógeno. Estas impurezas fortalecen el titanio puro industrial., but significantly reduce its plasticity. Although industrial pure titanium has low strength, it has excellent plasticity and toughness, especially with good low-temperature impact toughness; Simultaneously possessing excellent corrosion resistance. Entonces, this material is mostly used in the chemical industry, petroleum industry, etc., and is actually mostly used in working conditions below 350 ℃.
According to the room temperature microstructure of annealed titanium alloys, they can be divided into three types:
Alpha type titanium alloy, (alpha+beta) type titanium alloy, and beta type titanium alloy.
Among the α – type titanium alloys, the Ti AI series alloys of TA4, TA5, and TA6 types and the Ti+AI+Sn alloys of TA7 and TA8 types are commonly used. At room temperature, the strength of this alloy can reach 931N/mm2, and its performance is stable at high temperatures (below 500 ℃) with good weldability.
The application of β – type titanium alloy in China is relatively small, and its scope of use needs to be further expanded.
Weldability of titanium and titanium alloys
The welding performance of titanium and titanium alloys has many significant characteristics, which are determined by the physical and chemical properties of titanium and titanium alloys.
The influence of gas and impurity pollution on welding performance
At room temperature, titanium and titanium alloys are relatively stable. Sin embargo, during the welding process, liquid droplets and molten metal have a strong absorption effect on hydrogen, oxígeno, and nitrogen, and in the solid state, these gases have already interacted with them. As the temperature increases, the ability of titanium and titanium alloys to absorb hydrogen, oxígeno, and nitrogen also increases significantly. They start absorbing hydrogen at around 250 ℃, oxygen at 400 ℃, and nitrogen at 600 ℃. After these gases are absorbed, they will directly cause embrittlement of the welded joint, which is an extremely important factor affecting the welding quality.
1.1 Effects of Hydrogen
Hydrogen is the most significant factor affecting the mechanical properties of titanium among gas impurities.
The change in hydrogen content in the weld seam has the most significant impact on the impact performance of the weld seam. The main reason is that as the hydrogen content in the weld seam increases, the amount of flake or needle like TiH2 precipitated in the weld seam increases. The strength of TiH2 is very low, por lo que el efecto del HiH2 en forma de lámina o aguja se debe principalmente a las muescas, lo que resulta en una disminución significativa en el rendimiento del impacto; El efecto de los cambios en el contenido de hidrógeno en las soldaduras sobre la mejora de la resistencia y la reducción de la plasticidad no es muy significativo.
1.2 Efectos del oxígeno
El oxígeno tiene un alto grado de fusión tanto en la fase alfa como en la fase beta del titanio., y puede formar fases sólidas intersticiales. Las heridas cristalinas del titanio están gravemente distorsionadas., aumentando así la dureza y resistencia del titanio y las aleaciones de titanio., reduciendo significativamente la plasticidad. Para garantizar el rendimiento de la junta de soldadura., además de prevenir estrictamente la oxidación principal de la costura de soldadura y la zona afectada por el calor durante el proceso de soldadura., El contenido de oxígeno en el metal base y en el alambre de soldadura también debe limitarse..
1.3 Efectos del nitrógeno
A altas temperaturas por encima 700 ℃, El nitrógeno y el titanio sufren reacciones intensas., formando nitruro de titanio duro y quebradizo (Estaño). El grado de distorsión de la red causado por la formación de una solución sólida intersticial entre nitrógeno y titanio es más severo que el causado por la cantidad de oxígeno.. Por lo tanto, El nitrógeno tiene un efecto más significativo que el oxígeno para mejorar la resistencia a la tracción y la dureza de las soldaduras industriales de titanio puro y reducir su plasticidad..
1.4 Impacto del carbono
El carbono también es una impureza común en el titanio y las aleaciones de titanio.. Los experimentos han demostrado que cuando el contenido de carbono es 0.13%, debido a su profunda presencia en alfa titanio, el límite de resistencia de la costura de soldadura aumenta ligeramente y la plasticidad se reduce ligeramente, pero no tan fuerte como el efecto del oxígeno y el nitrógeno.. Sin embargo, cuando el contenido de carbono de la costura de soldadura aumenta aún más, Aparece una red de TiC en la costura de soldadura., y su cantidad aumenta con el aumento del contenido de carbono, causando una fuerte disminución en la plasticidad de la costura de soldadura y haciéndola propensa a agrietarse bajo tensión de soldadura. Por lo tanto, El contenido de carbono de los materiales base de titanio y aleaciones de titanio no excederá 0.1%, y el contenido de carbono de las soldaduras no excederá el del material base.
2? Problema de grietas en las juntas de soldadura
Al soldar titanio y aleaciones de titanio., la posibilidad de grietas en caliente en la unión soldada es muy pequeña. Esto se debe a que las impurezas como S, PAG, y C en titanio y aleaciones de titanio son muy bajos, y el eutéctico de bajo punto de fusión formado por S y P no es fácil de aparecer en los límites de los granos.. Además, el rango de temperatura de cristalización efectiva es estrecho, y la contracción durante la solidificación del titanio y las aleaciones de titanio es pequeña, para que el metal de soldadura no produzca grietas calientes.
Durante la soldadura de titanio y aleaciones de titanio., Pueden aparecer grietas frías en la zona afectada por el calor., Se caracteriza por un agrietamiento retardado que ocurre varias horas o incluso más después de la soldadura.. Investigaciones han demostrado que este tipo de fisuras están relacionadas con la difusión de bombas de hidrógeno durante el proceso de soldadura.. Durante el proceso de soldadura, El hidrógeno se difunde desde la piscina profunda de alta temperatura hacia la zona afectada por el calor de temperatura más baja.. El aumento del contenido de hidrógeno provoca un aumento de la cantidad de TiH2 precipitado en esta zona., aumentando la fragilidad de la zona afectada por el calor. Además, La expansión del volumen durante la precipitación de hidruros provoca un estrés tisular significativo., y los átomos de hidrógeno se difunden y agregan hacia áreas de alto estrés en esta zona, dando como resultado la formación de grietas. La principal forma de prevenir la aparición de grietas retardadas es reducir la fuente de hidrógeno en la junta de soldadura.. Al facturar, También es necesario realizar un tratamiento de extinción de llama..
3? Problema de poros en la costura de soldadura
Los poros son un problema común que se encuentra durante la soldadura de titanio y aleaciones de titanio.. La razón fundamental de la formación de poros se debe al efecto del hidrógeno.. La formación de porosidad en el metal de soldadura afecta principalmente a la resistencia a la fatiga de la unión..
Las principales medidas del proceso para prevenir la formación de poros incluyen:
3.1 La protección del gas neón debe ser pura., con una pureza no menor que 99.99%
3.2 Elimine completamente la materia orgánica, como incrustaciones de óxido y manchas de aceite, de la superficie de las piezas soldadas y los alambres de soldadura..
3.3 Aplique una buena protección contra gases al charco fundido., Controlar el caudal y la velocidad del gas argón para evitar el flujo turbulento y afectar el efecto de protección..
3.4 Seleccionar correctamente los parámetros del proceso de soldadura y aumentar el tiempo de retención de piscinas profundas para evitar el escape de burbujas puede reducir eficazmente la porosidad..
Conclusión
El problema de la protección del gas en la soldadura de titanio y aleaciones de titanio es el factor principal que afecta la calidad de las uniones soldadas..
Al soldar titanio y aleaciones de titanio., Se debe utilizar un pequeño aporte de calor tanto como sea posible..
Al realizar soldadura manual con gas inerte de tungsteno TA2, La fuente de hidrógeno debe controlarse estrictamente para evitar la aparición de grietas por frío., y se debe prestar atención a prevenir la formación de poros.
Siempre que la soldadura se realice estrictamente de acuerdo con los requisitos del proceso de soldadura y se tomen medidas efectivas de protección contra el gas., Se pueden obtener uniones soldadas de alta calidad..