Центральный металлический портал РФлучшие сервисы для Вашего бизнеса

 ГЛАВНАЯ   НОВОСТИ   МЕТАЛЛОТОРГОВЛЯ   ОБЪЯВЛЕНИЯ   ПРАЙСЫ   КОМПАНИИ   СТАТЬИ   РАБОТА   ФОРУМ   ГОСТы   МАРОЧНИК   КАЛЬКУЛЯТОР   БИРЖЕВЫЕ ЦЕНЫ   ВЫСТАВКИ  

Полезные статьи -> Сварка, резка и пайка металлов -> Аргонно-дуговая сварка (TIG) -> АРД/TIG сварка титана

АРД/TIG сварка титана

КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О ТИТАНЕ

Титан как промышленный металл применяется давно. Он обладает рядом свойств, которые обусловливают его высокую конкурентную способность относительно других металлов.

Прочность титана не ниже прочности многих сталей, а вес составляет всего 30-40% их веса. Удовлетворительная прочность титановых сплавов сохраняется при температуре до 500°. Они отличаются высокой коррозионной стойкостью против воздействия морской воды, азотной кислоты, хлора и многих других реагентов.

Технически чистый титан не содержит легирующих добавок, кроме небольших количеств кислорода, азота и других загрязнений. Эти загрязнения при содержании в определенных пределах увеличивают прочность титана и делают его более пригодным для применения в конструкциях.

Имеется несколько марок технически чистого титана, которые различаются по содержанию остаточного кислорода и азота и вследствие этого имеют различную прочность и пластичность. Предел прочности технически чистого титана колеблется в интервале 42-54 кг/мм2, предел текучести составляет 35-49 кг/мм2, а удлинение - соответственно 30-15%. Сплавы титана, помимо остаточного кислорода и азота, содержат добавки других легирующих элементов таких, как углерод, водород, хром, молибден, марганец, алюминий, ванадий и др. Промышленные титановые сплавы характеризуются следующими механическими свойствами: предел прочности 84-126 кг/мм2, предел текучести 70-112 кг/мм2 и удлинение 20-5%.

Известны две кристаллические формы титана: а и в. Титан а характеризуется плотно упакованной гексагональной решеткой и сохраняется вплоть до 900°. При температуре выше 900° атомная решетка титана преобразуется в гранецентрированный куб. Эта форма титана называется титаном в.

Введение в титан легирующих элементов приводит к следующим результатам:

а) упрочняет металл вследствие образования твердого раствора;

б) может вызвать глубокие изменения в а-в - преобразованиях титана;

в) может привести к образованию соединений с титаном.

Все изученные до настоящего времени легирующие элементы в той или иной степени образуют с титаном твердые растворы.

При увеличении содержания легирующего элемента в твердом растворе прочность и твердость сплава возрастают и соответственно понижается пластичность.

Легирующие элементы внедрения - кислород, азот и углерод, находясь в твердом растворе, упрочняют сплав, сообщая последнему хрупкость; поэтому они допускаются в количестве, составляющем лишь десятые доли процента. Легирующие элементы замещения - алюминий, железо, марганец, хром, молибден и ванадий, образуя твердый раствор с титаном, также упрочняют сплав, но допустимое содержание этих элементов относительно велико. Их общее содержание может достигать 10-20%.

Кислород, азот и алюминий повышают температуру превращения, расширяя пределы а-области (фиг. 238). Этот эффект называется а-стабилизацией. При охлаждении а-стабилизированного сплава он переходит непосредственно в а-фазу как чистый титан. Скорость охлаждения не оказывает заметного влияния на прочность или пластичность а-сплавов.

Железо, марганец, молибден, хром и ванадий снижают темпе ратуру превращения и сохраняют часть или всю в-фазу при понижении температуры вплоть до комнатной (фиг. 239).

При весьма низких содержаниях этих легирующих элементов, т. е. до предела насыщения твердого раствора, сплав находится в а-фазе. При увеличении содержания легирующего элемента в сплаве появляется в-фаза, содержание которой растет вместе с ростом содержания легирующего элемента. Такие сплавы называются а-в-сплавами. При высоком содержании легирущего элемента сплав переходит в преобладающее в-состояние.

В полностью отожженном состоянии, т. е. после термической обработки, вызывающей максимально возможное превращение в в а-фазу, прочность а-в - сплавов монотонно увеличивается с ростом содержания легирующих элементов, а пластичность уменьшается (фиг. 240). Это состояние называется «стабилизированным» или «равновесным». В таком состоянии поставляется большинство титановых сплавов этого типа. При быстром охлаждении а - в-сплава с температуры выше температуры превращения фазовое превращение в в а задерживается и видоизменяется. Это вызывает упрочнение в области средних содержаний легирующих и может также вызвать резкое уменьшение пластичности (пунктирные линии на фиг. 240). Это упрочнение при превращениях в сплавах имеет несколько причин.

1. Быстрое охлаждение вызывает образование большого количества остаточной в-фазы, и так как эта фаза более прочная, весь сплав приобретает большую прочность.

2. Мартенситное превращение из в-фазы в видоизмененную а-фазу также сопровождается увеличением прочности и твердости.

3. При критических скоростях охлаждения в-фаза может упрочниться либо вследствие выпадения начальной а-фазы по границам зерен в-фазы, либо при подобном выпадении внутри зерен в-фазы, известном под названием твердения связи.

При более высоких содержаниях p-стабилизирующих элементов превращения титановых сплавов становятся более вялыми и сплавы менее чувствительными к термической обработке. Эти так называемые метастабильные сплавы все же могут приобрести хрупкость при медленном нагреве и охлаждении или при выдержке в области выпадения начальной а-фазы.

Стабильные р-сплавы не так чувствительны к термической обработке. Однако чтобы получить стабильный в-сплав, необходимо высокое содержание легирующего элемента, например, 35% молибдена. Легирующие элементы образуют с титаном не только твердые растворы, но и соединения. По существующим в настоящее время сведениям эти соединения снижают пластичность и вязкость сплава. Однако образование соединений за исключением титанового карбида и гидрида - очень вялый процесс.

С точки зрения металлургических характеристик имеется три типа титановых сплавов:

1. Однофазные а-сплавы. К ним относятся:

а) а-тип, включающий титан высокой частоты;

б) технически чистый титан;

в) титан, легированный только элементами а-стабилизации.

Эти однофазные а-сплавы обладают хорошей прочностью и пластичностью. Они не твердеют при охлаждении в области превращения.

2. Двухфазные а-в - сплавы. Это прочные сплавы, упрочняемые термической обработкой и склонные к хрупкости в результате превращений.

3- Однофазные в-сплавы. Некоторые из них имеют исключительно хорошее сочетание прочности и пластичности.

Химический состав некоторых сплавов титана приведен в табл. 97, а более подробно с информацией по каждой марке - марочник сплавов титан.

Механические свойства двух сплавов, предназначенных для сварных конструкций, приведены в табл. 98:

 

ОСОБЕННОСТИ СВАРКИ ТИТАНА И ЕГО СПЛАВОВ

В настоящее время в большинстве случаев сварке подвергается технически чистый титан, который характеризуется хорошей свариваемостью. При надлежащих условиях сварки соединения технически чистого титана имеют почти такую же прочность и пластичность, как и основной металл.

При сварке высокопрочных в и а-в - сплавов, швы выполняются легко, и прочность их хорошая, однако металл швов и околошовных зон очень хрупок. Предупреждение или устранение этой хрупкости является основной проблемой, стоящей перед специалистами по сварке.

Как было указано выше, при достаточно высоком содержании кислорода и азота в титане он становится хрупким. Для предупреждения хрупкости содержание кислорода и азота в титане не должно превышать соответственно 0,15 и 0,05%.

Содержание азота в количестве 0,1-0,2% сообщает металлу хрупкость, а содержание азота и кислорода в количестве по 0,25% каждого снижает его пластичность (фиг. 241). Водород и влага оказывают слабое влияние на пластичность металла шва.

Ввиду высокого сродства титана с кислородом, азотом и водородом применение для соединений титана кислородно-ацетиленовой, обычной дуговой, атомно-водородной, дуговой под флюсом и термитной сварки исключено.

Лучшим способом сварки титана и его сплавов и, повидимому, единственным, при котором шов защищен от поглощения кислорода и азота, является дуговая электросварка в инертной атмосфере. .

При сварке титана и его сплавов необходимо соблюдать следующие общие правила:

 

а) титановые сплавы и присадочная проволока не должны содержать большого количества углерода, кислорода и азота;

б) поверхность металла и присадочной проволоки должна быть очищена и свободна от загрязнений, образовавшихся в процессе предыдущей горячей обработки;

в) расплавленный металл сварочной ванны и соседний разогретый металл должны быть продолжительное время защищены от воздуха;

г) обратная сторона сварного соединения также должна быть полностью защищена от воздействия воздуха;

д) защитная атмосфера должна быть свободна от примесей азота, кислорода, водяного пара и углеводородных газов;

е) следует избегать скопления сварных швов.

 

ТЕХНИКА СВАРКИ ТИТАНА В ИНЕРТНОЙ АТМОСФЕРЕ

Для сварки титана более целесообразно применять правый способ сварки. Рекомендуется конструкция разделок, показанная на фиг. 242.

 

Многослойные швы следует сваривать с разделками, представленными на фиг. 242, б.

При сварке стыковых соединений подрубают корень шва на глубину 1-1,5 мм и заваривают его с образованием усиления; сварка производится с присадочным материалом.

Подкладки для защиты обратной стороны сварных соединений должны снабжаться канавками шириной 6,5 мм и глубиной 0,25 мм.

 

ГАЗОВАЯ ЗАЩИТА ПРИ АРД/TIG СВАРКЕ ТИТАНА

Для защиты металла при ручной сварке титана более рационален аргон, а для механизированной - гелий, так как он обеспечивает большую скорость сварки. Газовая защита должна быть обеспечена с лицевой и обратной стороны шва. Особые меры должны быть предприняты для защиты застывающего, но еще горячего металла шва позади перемещающейся горелки. Относительная влажность аргона и гелия для сварки технически чистого титана должна быть ниже 5%. Содержание азота, кислорода и влажного воздуха допускается менее 0,25% (по объему) каждого. Водород в гелии не так вредно сказывается на результатах сварки титана, поэтому его содержание может составлять 1 % и даже более. Эти данные основываются на результатах испытаний сварных соединений, сваренных вручную и на автоматах (табл. 99 и 100). Весьма целесообразно производить сварку титана и его сплавов в закрытой камере, заполненной инертным газом с подачей в горелку сухого и чистого гелия.


О загрязнениях гелия можно судить по внешнему виду сварных швов на титане в соответствии с данными, приведенными ниже.

 

РОД ТОКА, ЭЛЕКТРОДЫ И ПРИСАДОЧНАЯ ПРОВОЛОКА

Для сварки титана и его сплавов наиболее целесообразен постоянный ток прямой полярности. Электроды применяются торированные. Присадочным материалом служит проволока или полоски, нарезанные из основного металла. Некоторые из а-в - сплавов можно сваривать, Получая пластичные швы при использовании присадочной проволоки из технически чистого титана.

 

ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ТИТАНА-

В сплавах титана, содержащих в-стабилизирующий элемент Мn в количестве 8%, при охлаждении с температуры выше 900° в условиях, близких к равновесным, происходит превращение (согласно фиг. 239) структуры р в устойчивую а - в-структуру. Но при сварке вся в-структура сохраняется и при комнатной температуре. Сплав с этой неустойчивой структурой отличается твердостью и хрупкостью. Для устранения последней должны быть приняты меры для получения устойчивой а - в-структуры. К таким мерам относится термическая обработка сварных соединений в соответствии с диаграммой изотермического превращения указанных сплавов (фиг. 243).

Согласно этой диаграмме нагрев выше температуры растворения в-фазы, закалка в область 3 и изотермический нагрев из области 3 в область 4 должны привести к превращению закаленной в-фазы шва в а - в-фазу. Медленное, продолжительное охлаждение из области 1 также должно привести к полному превращению при условии, что будет достигнута подходящая скорость охлаждения. В результате проверки ряда режимов термической обработки (табл. 101) была уточнена диаграмма изотермического превращения (фиг. 244) и выбрана следующая термическая обработка а) нагрев в атмосфере аргона при 835° в течение 4-4,5 мин., б) охлаждение с печью до комнатной температуры.

 

/

Термическая обработка, применяемая для снятия напряжений, не отражается заметно на прочности сварных соединений.

 

СВОЙСТВА СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Сварные соединения ряда титановых сплавов, данные для которых приведены в табл. 102, сваривались в защитной атмосфере гелия при постоянном токе прямой полярности вольфрамовым торированным электродом.

Режим сварки: ток 140-155, а, напряжение на дуге 18-23 в, расход гелия 8 л/мин в горелку и 1 л/мин для защиты обратной стороны шва, диаметр электрода 2,5 мм. При сварке подогрев не производился. Для снятия напряжений с целью предупреждения горячих трещин после сварки производился нагрев до 600° в течение 1 часа.

После сварки с лицевой стороны и вырубки канавки глубиной 0,8-1,6 мм с обратной стороны накладывали с помощью присадки подварочный валик с усилением.

Данные химического анализа (табл. 102) и механических испытаний (табл. 103) показывают следующее:

а) содержание азота в металле шва выше, чем в основном металле;

б) тем не менее сварные соединения в состоянии «после сварки», за исключением пластичности, обладают удовлетворительными механическими свойствами;

в) заметное повышение пластичности достигается термообработкой сварных соединений.


Результаты испытаний на усталость (фиг. 245) показали, что предел выносливости сварных образцов благодаря упрочнению, вызванному абсорбцией кислорода на поверхности сварного образца, выше, чем у образцов из основного металла.

Автор: Администрация   Общая оценка статьи:    Опубликовано: 2012.09.14   

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ:



запомнить  Регистрация

Металлоторговля:
Объявления
Прайсы (по торг. позициям)
Прайсы (в файлах)

Марки металлов
Калькулятор веса металла

Новости

НОВЫЕ ОБЪЯВЛЕНИЯ

12:48 Купим б/у горизонтально-расточные станки модели 2А622/Ф4

17:54 Литье под давлением, мехобработка на заказ

17:49 Уголки для кромки стекла

17:45 Пакеры 18 мм и насадки БРС оптом

17:38 Пресс-формы на заказ

01:14 Круги нержавеющие с резерва,

01:11 Круг прецизионный 50Н

05:13 Прессформы

21:52 Зеркала по индивидуальным размерам

19:18 Швеллер горячекатаный ГОСТ 8240-97

НОВОСТИ

4 Июля 2020 17:39
Камнерезные и камнедробильные машины в работе (подборка видео)

6 Июля 2020 07:30
МОФ-2 АО ”Алмалыкский ГМК”: прогнозные показатели выполнены

5 Июля 2020 17:07
Австралия в мае нарастила экспорт железной руды на 1,4 млн. тонн

5 Июля 2020 16:44
Погрузка угля на ВСЖД за полгода упала на 3,2%

5 Июля 2020 15:24
США в мае сократили экспорт коксующегося угля на 2 млн. тонн год к году

5 Июля 2020 14:31
В АО ”Уралэлектромедь” введен в эксплуатацию кран с обновленным монорельсом

НОВЫЕ СТАТЬИ

Заземления переносные для РУ и ВЛ в промышленности

Изготовление металлоконструкций - основные этапы

Многоступенчатые и скважинные насосы для дома

Доверенности в практике кадровой работы

Металлочерепица Металл Профиль: достоинства и недостатки

Распространенные особенности и отличия новостроек и вторичного жилья

Основные виды ИБП

Особенности монтажа вентиляционных систем и воздуховодов

Видеонаблюдение на производстве и предприятии

Приобретение гражданства РФ гражданами Молдовы

Станки для лазерной резки труб

Станки для лазерной резки листового металла

Особенности лазерной резки листового металла

Важные особенности перевозки стройматериалов

Рассылки смс сообщений для продвижения товаров и услуг

Сталь конструкционная углеродистая

Сталь конструкционная низколегированная

Лист нержавеющий AISI 409 - особенности марки и применение

 ГЛАВНАЯ   НОВОСТИ   МЕТАЛЛОТОРГОВЛЯ   ОБЪЯВЛЕНИЯ   ПРАЙСЫ   КОМПАНИИ   СТАТЬИ   РАБОТА   ФОРУМ   ГОСТы   МАРОЧНИК   КАЛЬКУЛЯТОР   БИРЖЕВЫЕ ЦЕНЫ   ВЫСТАВКИ  

Рейтинг@Mail.ru

О портале : Информация и правила : Реклама : Тарифы для компаний : Наши контакты : Связаться : Личный кабинет : Регистрация

2009-2019 © Любое копирование материалов без активной ссылки на metallicheckiy-portal.ru запрещено!
Использование материалов в печатных изданиях только с разрешения администрации портала.