Холодная сварка титана
Процесс холодной сварки титана происходит посредством разрушения кристаллической решетки, взамен которой происходит образование новой путем соединения слоев титана. Холодную сварку титана ведут в твердом состоянии на открытом воздухе.
Холодная сварка белого титана имеет существенное отличие в том, что процесс происходит под воздействием давления без внешнего нагрева. Согласно инструкции по холодной сварке титана, работы разрешается производить при любой температуре воздуха.
В случае приложения нормальных усилий данный способ соединения титановых листов производится внахлест. Для этого используются специальные зажимы для фиксации, после чего начинается сварочный процесс. После снятия зажимов листы деформируются и надежно соединяются между собой.
Посредством аргонодуговой сварки титановых сплавов удается получать ровное и цельное соединение, что гарантирует высокую герметичность, прочность и продолжительный срок службы изделия.
Какие методы применяют?
Ручной дуговой
Ручная сварка изделий из титана аргоном используется преимущественно в небольшом производстве или при особо сложных работах при невозможности применения автомата.
При сварке электрод ведется прямо, с наклоном в переднюю сторону по направлению шва. Если необходимо применение присадочной проволоки, то она должна поступать постоянно, стержень при этом ставится перпендикулярно к свариваемым элементам.
По окончании аргонодуговой сварки защитная среда подается еще на протяжении 2 минут – за это время должен успеть охладиться заключительный участок шва.
Автоматический
Выполняется на постоянном токе с помощью вольфрамовых электродов при прямой полярности. Горелка подбирается с диаметром сопла 12-15 мм.
Дуга возбуждается и гасится не на элементах, а на начальных планках, так как в ином случае возможно проплавление соединяемых изделий.
Электрошлаковый
Способ используется редко, в основном для нержавеющих деталей с добавлением к титану олова или алюминия. Подразумевается применение пластинчатых электродов размером 12х60 мм. С их помощью получается высокопрочный шов. Ток сварки достигает 1,5 кА.
Сварка прессованных изделий выполняется круглыми стержнями сечением 8 мм.
Контактный
Для такого метода титановые электроды требуются только для подвода дуги к рабочей области. Розжиг ее выполняется между соединяемыми зонами изделий, сближающихся при давлении сварочных стержней.
Способ используется для сопряжения тонких листовых изделий.
Под флюсом
Шовная линия покрывается флюсовым порошком. Защищающие газы выделяются в процессе плавления порошка под электродугой, закрывая околошовную область и сварную ванну.
Способ позволяет сваривать элементы толщиной до 5 мм при соединении в угол, при сопряжении внахлест – толщиной до 3 мм. Сварка выполняется очень быстро – со скорость до 50 м/ч.
Холодный
Холодная сварка используется в твердой фазе на обычном воздухе под высоким давлением. Сопряжение осуществляется внахлест. Изделия зажимаются специальными зажимами, после удаления которых происходит деформация титана. Таким образом детали соединяются.
Шовный роликовый
Применяются стержни в форме роликов, катящихся вдоль будущего шва и сжимающие соединяемые элементы. На линию подается мощные токовые импульсы. Проплавленные зоны перекрывают друг друга на 15%, образуя герметичный рубец.
Режимы конденсаторной стыковой сварки титановых труб
Конденсаторный способ сварки титановых труб подразумевает периодическую подачу мощных импульсов, а не постоянную. Защитные газы при этом не требуются. Соединяются трубы сечением до 23 мм с толщиной стенки не выше 1,5 мм.
Предварительная подготовка
Титан, в отличии от других металлов, весьма требовательный к чистоте поверхности перед сваркой. Поэтому предварительная подготовка при аргонодуговой сварке играет первоочередную роль. Чтобы получить более крепкий, красивый сварочный шов, потребуется внимательно изучить несколько простых правил. Для начала объязательно обезжиривайте поверхность металла, ведь титан, его сплавы, а также некоторые другие металлы отрицательно реагируют даже на жировые выделения рук. Кроме того, при очистке и обработке металла лучше всего носить безворсовые перчатки, не забывайте об этом. Небольшие жирные пятна могут негативно повлиять на качество сварного шва. То же самое касается и чистоты перчаток, краг. Теперь обратимся непосредственно к обработке, предварительно обсудив вопрос безопасности.
Опасности при подготовке
Ацетон является весьма популярным растворителем для обезжиривания металлических поверхностей. Но при этом данное вещество весьма токсично. Во-первых, ацетон неприятный на запах и весьма опасен. Он относится к четвертому классу опасности для организма человека. Вдыхание умеренных и высоких концентраций ацетона в течении коротких промежутков времени может вызвать раздражение глаз, носа, горла, легких. Кроме того, это вещество провоцирует увеличение частоты пульса, головные боли, тошноту, рвоту. В особо сложных случаях возможна клиническая кома. Во-вторых, есть более безопасные и не менее эффективные средства для подготовки поверхности сварного шва. Сварщики с многолетним стажем работ рекомендуют использовать для таких целей денатурированный спирт. Он наносится на металл посредством безворсовой ткани. Денатурат – это в основном чистый спирт с добавками, которые делают его вкус весьма ужасным. Другие добавки, входящие в состав, вызывают рвоту, что предотвращает пьяницам употреблять денатурат (так как он может привести к слепоте). Сварка титана аргоном требует очистки металла от окиси. Для этого используют щетку из нержавеющей стали. Она должна использоваться только для титана. Сварщики-профессионалы стараются держать такие щетки в отдельном контейнере. Благодаря этому они остаются чистыми. Если нет специально отведенного контейнера, можно просто пометить любой другой.
Защитный газ
Титан весьма чувствителен к другим газам и характеризуется высокой химической активностью. Из-за этого при сварке требуется использовать чистые инертные газы.
Применяя аргон в качестве защитного газа, мы получаем более глубокий провар, относительно узкую зону температурного влияния на основной металл.
Если использовать гелий, то переходная зона между швом и основным металлом будет более плавным. Данный газ дает больше тепла, повышая производительность работ при сварке деталей со средней и большой толщиной. В отличии от аргона, гелий имеет расход в 1.5 – 2 раза больше. Иногда может использоваться смесь этих защитных газов. Они могут обеспечить дополнительные преимущества.
Сварка титана аргоном — технология TIG сварки
Хорошие результаты при сварке титана можно получить лишь соблюдая чистоту поверхности свариваемых деталей (кромок) и самого присадочного металла. Кроме того, требуется правильная настройка, подбор соответствующих параметров сварочного аппарата. Неправильная техника сварки практически во 100% случаев будет сопровождаться появлением сварных дефектов. Предварительно, перед началом работ, выполните продувку самой горелки, прочистите ее и защитную насадку. Не забывайте про подкладки, применяемые для обратной стороны сварного шва. Они дают возможность проверить остался ли еще воздух в системе.
Обычно сварка титана аргоном не требует предварительного нагрева. В случае, если есть подозрения на влажность металла, наличие конденсата — стоит обязательно сделать нагрев (до 70 °C).
Для зажигания дуги при TIG сварке титана лучше всего применять высокочастотное зажигание. Сама длина сварочной дуги в случае с применением присадочной проволоки составляет 1 -1.5 сечения электрода. Если присадки нет, то длина дуги должна быть равна диаметру используемого вольфрамового электрода.Не забывайте, царапины, которые могут получиться от касания вольфрамовых электродов к металлу при сварке, могут сохранять частицы вольфрама. Затухание дуги при завершении работ должно быть постепенным. Другими словами, плавно понижать ток. Защита сварного шва, околошовной зоны проводится и после выключения дуги, доведя температуру ниже 427 °C.
Сварное ограждение 3D: почему оно считается оптимальным
Сварное ограждение 3D – стильное, практичное решение по защите прилегающих территорий частных домов, административных зданий, общественных объектов. Для таких заборов используется меньше металла, что позволяет значительно сэкономить, но прочность при этом не теряется.3D-ограждения могут похвастаться высоким сроком эксплуатации, их можно устанавливать практически на любом грунте и типе ландшафта. Из нашего материала вы узнаете, какие бывают виды объемных ограждений, как их делают, а также то, какими антикоррозионными составами покрываются готовые изделия.
Одним из наиболее часто встречающихся дефектов является повышенная пористость шва. Он возникает за счет поглощения шовным материалом пузырьков водорода, попадающего в сварочную ванну. Чтобы избежать пористости, следует:
- тщательно зачистить и обезжирить рабочие поверхности;
- обеспечить достаточную защиту сварочной ванны и зоны остывающего металла.
Распространено также образование окисного слоя, переходящего от линии шва к сплошному металлу заготовок. Избежать этого позволяет поддержание защитного газового облака до остывания шва до температуры 400 °С.
Получившийся шов должен иметь ровный серебристый цвет и не иметь никаких трещин и пор. Если шов получился желтоватым — качество сварки среднее, но удовлетворительное.
Любые другие цвета — серый, коричневый, ярко-золотистый, даже голубой и фиолетовый с переливами — говорят о том, что технология сварки была нарушена, и материал шва содержит ненужные примеси, образовавшиеся при контакте раскаленного титана с атмосферным воздухом. Такое соединение непрочно и может разрушиться при малейшем усилии.
Электронно-лучевая сварка титана считается одним из популярных способов соединения изделий. При этом сваривание позволяет получить прочное и качественное соединение. Данный процесс основан на применении тепла, которое выделяется при торможении остросфокусированного пучка частиц, ускоренных до показателей высокой энергии.
Главным компонентом, при помощи которого выполняется сварка конструкций из титана, является луч, выделяемый специальным устройством – электронной пушкой. Питание пушки осуществляется при помощи высоковольтного источника постоянного тока.
Процесс обычно происходит в условиях вакуума, который защищает от негативных внешних условий. На заводах и предприятиях имеется специальная камера для сварки титана, которая защищает металл от взаимодействия с атмосферной средой и снижает потерю кинетической энергии электронов.
Сварочный стол с отверстиями – это универсальное изделие, которое нужно как в быту, так и в производственных цехах. Благодаря продуманной простой конструкции и возможности применения различных вариантов оснастки такие столы пользуются большой популярностью.Отверстия в столешнице позволяют создавать модульные столы, обладающие рядом достоинств в сравнении со стандартными конструкциями
О том, какие это преимущества и на что обратить внимание при выборе сварочного стола с дырками, вы узнаете из нашего материала.
Как правильно варить полуавтоматом – вопрос, который задают не только новички, но и мастера-самоучки с большим опытом, ведь ошибиться во время работы и привыкнуть так делать, не значит выполнять это правильно.Существуют определенные правила сварки полуавтоматом. Различаются условия, используемые устройства, металл, тип соединения и т. д. Все эти нюансы необходимо учитывать, чтобы научиться варить полуавтоматом правильно. Из нашего материала вы узнаете, как настроить оборудование и применять правила.
Газовая сварка деталей активно применяется уже более ста лет. И, несмотря на то, что технологии сварочных работ уже шагнули далеко вперед, этот способ находится на втором месте по популярности после методов с использованием электрической дуги.Большой спрос на газовую сварку объясняется ее надежностью, простотой и тем, что она позволяет соединять детали из чугуна, черных металлов, углеродистой стали, то есть востребована для большинства видов материалов. Технология основана на плавлении с помощью высокой температуры. Обо всех преимуществах, а также о том, как осуществляется газовая сварка деталей, расскажем далее.
Экспресс расчет стоимости заказа
Узнайте предварительную стоимость заказа, отправив нам необходимую информацию:
Заказать звонок
Узнайте предварительную стоимость заказа, отправив нам необходимую информацию:
Общие понятия
Сварка аргоном – великолепная технология гибридного типа, позволяющая соединять самые капризные и устойчивые металлы: от огромных труб до маленькой отломившейся ножки бронзовой балерины. В аргонодуговых способах объединены преимущества двух классических методов: дугового электрического и газового. Технология сварки нержавеющей стали – лишь один пример из многочисленных способов сварочных работ в аргоновых облаках.
Юный сварщик никогда не станет классным мастером, если не будет вникать в теорию сварочного дела. Особенно, если это касается непростых технологий, к которым, безусловно, относится аргонная сварка.
Окисление во время работы ни к чему хорошему не приводит: качество швов низкое с точки зрения прочности и долговечности из-за большого количества мельчайших пузырьков внутри. Ну а алюминий вообще варить невозможно – при нагревании он попросту горит в воздухе.
Принцип аргонодуговой сварки.
Главной задачей в технологии сварки аргоном становится защита сварочной рабочей ванны от газов и примесей. Здесь лучшими помощниками выступают инертные газы, которые выполняют роль защитной оболочки. Кроме аргона к инертным газам относится гелий, вполне соответствующий газ по всем параметрам. Но гелий дороже аргона, и по количеству расходуется намного больше. Расход аргона при сварке нержавейки, например, в разы меньше расхода гелия.
Кроме того, работа с гелием требует специальной защитной одежды для всех частей тела. Гелий в чистом виде в современных технологиях применяется редко. Чаще его используют в смесях для газовых лазеров. Здесь нужно упомянуть еще один инертный газ – азот, который используется в металлических работах с очень узкой специализацией – с азотом варят только медь. Главным и повсеместным инертным компонентом в гибридной технологии выступает Его Величество Аргон.
Его свойства:
- Аргон значительно тяжелее воздуха, поэтому отлично вытесняет его из сварочной ванны, защищая, таким образом, зону плавления от ненужных газовых примесей.
- Будучи инертным веществом, не вступает в реакцию ни с какими другими элементами, в том числе со свариваемыми металлическими поверхностями.
- Об одном «аргоновом» нюансе нужно знать и помнить. При использовании тока обратной полярности аргон превращается в электропроводную плазму со всеми малоприятными последствиями.
Контактная сварка титана
По опытным данным, впервые проверенным на практике Забурдиным М.К., Захаренко
В.Ф. и др., оптимальная скорость оплавления, при сварке больших заготовок, составляет
2-2,5 мм/сек. Более высокая скорость оплавления приводит к снижению прочности,
даже при защите аргоном.
Перед сваркой торцы лучше всего фрезеровать или зачищать наждачной бумагой.
Из-за склонности титана к перегреву, величина осадки выбирается на 15-20% больше,
чем для сварки углеродистых сталей.
Режимы стыковой сварки титана
Ориентировочные режимы стыковой сварки титана при начальной скорости оплавления
0,5мм/сек представлены в таблице ниже:
| Площадь свариваемого сечения, мм | Давление осадки, МН/М2 | Вылет заготовки из электродов, мм | Припуск, мм на | Скорость оплавления, мм/сек | Сила тока оплавления, А | |
| оплавление | осадку | |||||
| 150 | 2,9 | менее 25 | 8 | 3 | 6 | 1,5-2,0 |
| 250 | 4,9-7,8 | 25-40 | 10 | 6 | 6 | 2,5-3,0 |
| 500 | 9,8-14,7 | 45 | 10 | 6 | 6 | 5,0-7,0 |
| 1000 | 20-24 | 50 | 12 | 10 | 5 | 5 |
| 1500 | 29-59 | 60 | 15 | 10 | 5 | 7,5 |
| 2000 | 39-98 | 65 | 18 | 12 | 5 | 10 |
| 2500 | 49-147 | 70 | 20 | 12 | 5 | 12,5 |
| 3000 | 98-196 | 100 | 22 | 14 | 4 | 15,0 |
| 4000 | 147-294 | 110 | 24 | 15 | 4 | 20,0 |
| 5000 | 196-392 | 130 | 26 | 15 | 3,5 | 25,0 |
| 6000 | 343-490 | 140 | 28 | 15 | 3,5 | 30,0 |
| 7000 | 294-490 | 150 | 30 | 15 | 3,0 | 35,0 |
| 8000 | 343-588 | 165 | 35 | 15 | 3,0 | 40,0 |
| 9000 | 441-882 | 180 | 40 | 15 | 2,5 | 45,0 |
| 10000 | 490-981 | 180-200 | 40 | 15 | 2,5 | 50,0 |
Режимы точечной сварки титана
Титановые листы или пластины, толщиной до 4,0мм могут быть успешно сварены
точечной и шовной (роликовой) сваркой. Высота литого ядра равно 80-90% от суммарной
толщины листов. Приблизительные режимы точечной сварки титана представлены в
таблице:
| Толщина листов, мм | Диаметр контактной поверхности электрода, МН/м2 | Усилие на электродах, Н | Продолжительность прохождения тока, с | Время сжатия деталей, с | Сила тока, А |
| 0,8 | 4,0-4,5 | 1960-2450 | 0,1-0,15 | 0,1 | 7000 |
| 1,0 | 4,5-5,0 | 2450-2950 | 0,15-0,2 | 0,3 | 8000 |
| 1,2 | 5,0-5,5 | 3150-3440 | 0,2-0,25 | 0,3 | 8500 |
| 1,5 | 5,5-6,0 | 3935-4915 | 0,25-0,3 | 0,4 | 9000 |
| 2,0 | 6,0-7,0 | 4915-5895 | 0,25-0,3 | 0,4 | 10000 |
| 2,5 | 7,0-8,0 | 5895-6875 | 0,3-0,4 | 0,4 | 12000 |
Режимы шовной (роликовой) сварки титана
| Толщина листов, мм | Ширина шва, мм | Усилие на роликах, Н | Продолжительность сварки, с | Скорость сварки, м/мин | Сила тока, А | |
| импульс | пауза | |||||
| 0,8+0,8 | 3,5-4,0 | 2950 | 0,1-0,12 | 0,18-0,20 | 0,8-1,0 | 6000 |
| 1,0+1,0 | 4,5-5,5 | 3935 | 0,14-0,16 | 0,24-0,28 | 0,6-0,8 | 7500 |
| 1,5+1,5 | 5,5-6,5 | 4915 | 0,20-0,24 | 0,3-0.4 | 0,5-0,6 | 10000 |
| 2,0+2,0 | 6,5-7,5 | 6385 | 0,24-0,28 | 0,4-0,5 | 0,4-0,5 | 12000 |
| 2,5+2,5 | 7,0-8,0 | 7855 | 0,28-0,32 | 0,6-0,8 | 0,3-0,4 | 15000 |
Режимы конденсаторной стыковой сварки титановых труб
Трубы из титана марки ВТ1-2, диаметром 10-23мм и толщиной стенки 1,0-1,5мм
можно успешно сваривать конденсаторной стыковой сваркой без газовой защиты.
Перед сваркой необходимо провести травление сварных кромок, о чём уже говорилось
выше по тексту. Режимы сварки для титана марки ВТ-1-2 даны в таблице:
| Диаметр трубы, мм | Ёмкость, мкф | Зарядное напряжение, В | Усилие осадки, Н | Вылет трубы из вкладышей, мм | Коэффициент трансформации |
| 10х1 | 5000 | 850-900 | 8935-9805 | 1,0-1,5 | 84 |
| 23х1,5 | 7000 | 2000-2100 | 22565-24035 | 1,2-1,8 | 84 |
Оптимальный вылет для труб диаметром 10мм составляет 1-1,5мм, а для трую диаметром
23мм — 1,2-1,8мм. При вылете труб менее 0,8мм происходит выплеск расплавленного
металла, а при вылете более 2,2мм смещаются торцы и получается непровар. При
усилии осадки менее 20,7кН получается непровар. При зарядном напряжении менее
чем 1900В, также происходит непровар, а при напряжении выше 2200В выплёскивается
жидкий металл. Оплавление происходит внутри трубы в виде венчика высотой до
1,5мм и толщиной не более 0,3мм.
Дополнительные материалы по теме:
|
Сварка |
Газовая сварка бронзыКонтактная сварка медиСварка чугуна электродамиСварка алюминия и его сплавов |
Возможные дефекты при сварке
Одним из самых серьезных дефектов является образование пор. Это газовые примеси в структуре металла, в формировании которых участвовал водород. Исключить этот изъян можно двумя условиями – выполнением качественной всесторонней зачистки перед сваркой и обеспечением эффективной защиты нагретого металла в процессе обработки. Еще одной проблемой может стать появление окислов, которые переходят от места создания шва к цельной структуре. Кстати, от этого недостатка полностью страхует холодная сварка титана. Отзывы самих пользователей свидетельствуют, что предотвратить этот дефект при термической обработке помогает именно долговременное поддержание газовой защиты аргона уже после завершения процесса. Индикатором для снятия защиты станет нормализация температуры шва.
Технология сварки аргоном
Суть технологии сварки аргоном заключается в создании дуги между изделием и графитовым стержнем, и удержание её в процессе работы. Тут важную роль играет неплавящийся электрод. Вольфрамовый электрод представляет собой стержень не большой длины, установленный в сварочную горелку. Небольшой конец вольфрамового стержня выступает за пределы сопла горелки. Аргон подаётся через сопло горелки в зону сварки.
Зажигание дуги производится не так как в ручной дуговой сварке плавящимся электродом. Касаться электродом изделия, для замыкания дуги запрещено. Это может испортить электрод. Зажигание происходит на расстоянии от свариваемого металла. Нажатием на кнопку расположенную на горелки произойдёт загорание дуги. Этот процесс выполняет осциллятор, задача которого состоит в зажигании дуги и поддержании стабильного горения дуги. Вместе с нажатием на кнопку в зону сварки подаётся защитный газ.
В зажженную дугу подаётся присадочный материал. Подача осуществляется плавно, свободной рукой, без резких движений. Движение при сварке – продольное. Наклон горелки должен быть в сторону формирующегося шва. Таким образом, шов полностью закрывается защитным газом. Не стоит растягивать дугу, иначе это может привести к ухудшению качества соединения. Не стоит резко начинать сварку после зажигания дуги. Должно пройти примерно 1-1,5 секунд, для того что бы пошёл газ. Точно также не стоит резко обрывать сварку.
Режимы сварки TIG
При выборе режимов сварки TIG, первым делом следует учитывать метал который предстоит варить. От этого будет зависеть не только полярность, а и род тока. Так при сварке углеродистых, высоколегированных сталей, а также цветные металлы, варят на постоянном токе прямой полярности. Алюминий является исключением. Алюминий обычно варят на переменном токе. На переменном токе происходит эффективное разрушение оксидной плёнки. Хотя на постоянном токе с обратной полярностью алюминий тоже можно варить.
В таблице ниже приведены основные режимы аргонодуговой сварки углеродистых сталей:
| Толщина свариваемого металла, мм | Род тока | Ток сварки, А | Напряжение, В | Диаметр электрода и присадочной проволоки, мм | Скорость сварки, см/мин | Расход аргона, л/мин |
| 1,0 | Постоянный ток прямой полярности | 30-60 | 11-15 | 2/1,6 | 12-28 | 2,5-3,0 |
| 1,0 | Переменный ток | 35-75 | 12-16 | 2/1,6 | 15-33 | 2,5-3,0 |
| 1,5 | Постоянный ток прямой полярности | 40-75 | 11-15 | 2/1,6 | 9-19 | 2,5-3,0 |
| 1,5 | Переменный ток | 45-85 | 12-16 | 2/1,6 | 14-23 | 2,5-3,0 |
| 4,0 | Постоянный ток прямой полярности | 85-130 | 12-15 | 4/2,5 | — | 10,0 |
Основные режимы сварки алюминия и его сплавов на переменном токе приведены в таблице ниже:
| Толщина свариваемого металла, мм | Диаметр электрода и присадочной проволоки, мм | Ток сварки, А |
| 1-2 | 2/1,6 | 50-70 |
| 4-6 | 3/2,5 | 100-130 |
| 6-10 | 5/3,5 | 220-300 |
| 11-15 | 6/4 | 280-360 |
Во время сварки, особенно алюминия, необходимо соблюдать основные правила:
- Электрод и присадка располагаются перпендикулярно по отношению к материалу;
- Следует избегать колебания электрода в поперечной плоскости;
- Длина дуги – от 1,5 до 2,5 миллиметра;
- Сварка выполняется справа налево.
Оборудование для сварка металла аргоном
Аппараты для сварки металла аргоном могут идти в цельном блоке, так из отдельных блоков. Но как бы то ни было, у всех у них один и тот же принцип работы. Состоит оборудование для аргонодуговой сварки из:
- Источник сварочного тока. Может быть постоянным, переменным или комбинированным. Последнее время все аппараты поддерживают выбор рода тока;
- Осциллятор. Как уже выше говорилось: поджигает дугу, а при переменном токе поддерживает стабильное горение;
- Установка для управления сварочным процессом. Позволяет регулировать параметры сварки;
- Горелка с рукавом. Предназначена для держания графитового электрода и подача аргона в зону сварки;
- Приспособление для подачи аргона в аппарат, и дальнейшее поступление его через рукава к горелке.
Преимущество сварки стали аргоном
Аргонодуговая сварка стали имеет массу преимуществ. Вот самые основные:
- Сварка тонколистового металла любого состава;
- Выполнение сварки цветных металлов и их сплавов;
- Сварка титана и его сплавов;
- Качественный шов.
Недостатки аргонодуговой сварки металлов
К недостаткам следует отнести:
- Низкая скорость сварки;
- Высокая стоимость аргона.
Несмотря на это всё, аргонодуговая сварка стали на сегодняшний день занимает высокую популярность. Видь с её помощью можно сварить абсолютно любой металл, даже в домашних условиях. А аргон надёжно защитит сварной шов от всех внешних неблагоприятных факторов.
Электрошлаковая сварка
Сварка титана с нержавейкой или другими сплавами может проводиться при помощи электрошлакового сваривания. Данный метод сваривания часто применяется для сплава марки ВТ5-1, который состоит из 3 % олова и 5 % алюминия. Листы из этого сплава производится методом прессования и прокаткой в тонкие листы. А вот толстостенные конструкции не прокатывают, они подвергаются ковке.
Так как сваривают титан с толстыми стенками? Толстостенные заготовки свариваются в условиях из защитного газа аргона с применением флюса марки АН-Т2. Во время данного процесса обязательно применяют переменный ток, подача которого в область сварки производиться при помощи трехфазного трансформатора.
Важные особенности электрошлаковой сварки титана:
- для того, чтобы сварить заготовки с толстыми стенками требуется выставить мощность тока на 1600-1800 ампер с показателем напряжения в 14-16 вольт;
- зазор между заготовками должен составлять 2,6 см;
- расход аргона должен составлять не больше 8 литров на 1 минуту;
- масса засыпаемого флюса — 130 грамм;
- при этом стоит с особой внимательностью относиться ко всем требования данного сварочного процесса, их полное соблюдение сможет обеспечить высокое качество сварочного шва;
- электроды для сварки титана должны соответствовать по размеру диаметра. Обычно рекомендуется использовать расходники с размером диаметра в 12 мм. Если они будут иметь размер в 8 мм, то показатель прочности падает до 80 %;
- не стоит использовать легированные и титановые электроды, они снижают показатель пластичности в сварочном соединении.
Возможные дефекты при сварке титана аргоном и способы их устранения
Единственный способ избежать дефектов при соединении элементов из титана аргоном – это использование лазера, во всех остальных случаях возможны погрешности. ГОСТ определяет, что дефекты появляются вследствие несоблюдения технических условий, нарушения технологии, в результате чего конструкция становится непригодной к использованию.
Согласно ГОСТ, дефекты делятся на такие виды:
- трещины;
- поры;
- твердые образования;
- несплавления;
- неправильный шов;
- другие разновидности.
ГОСТ не допускает наличие трещин-разрывов в шве или прилегающих местах, поскольку они образуют центр разрушения.
Причина появления разрывов обычно кроется в высоком содержании углерода, никеля, водорода, фосфора в расплавленном металле. Сразу скажем, что при соединении лазером отсутствует вероятность образования трещин. Чтобы убрать появившиеся трещины, необходимо засверлить концы дефекта, после чего устранить трещину механическим путем и строжкой, зачистить и сварить участок.
Поры ГОСТ определяет как полости, заполненные газом. Вполне логично, что этот дефект образуется при сварке титана аргоном из-за высокого газообразования. Место с порами ослабляет всю конструкцию, поэтому его переваривают, перед этим зачистив механическим путем.
Твердыми включениями называют инородные металлические и неметаллические вещества, включенные в шов, снижающие его прочность и концентрирующие напряжение. Поэтому место с дефектом полностью вырубают, удаляют строжкой, заваривают.
Несплавления — это отсутствие соединения металла со швом, вызванное нерасплавлением части кромки стыка. Этот дефект может появиться при неправильном выборе формы угла или режима сварки, плохой предварительной обработке кромок. Поскольку несплавления отрицательно влияют на прочность шва, место дефекта вырубают, зачищают, после чего заваривают.
Нарушение формы представляет собой несовпадение формы шва с установленными требованиями. Такой недостаток появляется из-за скачков напряжения в сети, неправильного угла наклона, пр. Он может привести к внутренним дефектам шва, поэтому прибегают к завариванию места тонким швом электродом небольшого диаметра.
Технология и особенности сварки титана аргоном
Сварка титана является сложной задачей, так как для его расплавления требуется очень высокая температура. Однако при сильном нагреве этот металл становится химически очень активным к входящим в состав воздуха газам.
Далеко не каждый знает, но титан, относясь к самым прочным металлам на нашей планете, достаточно часто встречается в природе – даже чаще, чем, например, цинк или медь. Этот металл тусклого серого цвета плавится при 1700 °C. С технической точки зрения его основная ценность, как мы уже говорили, состоит в высокой стойкости к ржавлению, а также относительно небольшой теплоте при сваривании.
Температура плавления сплавов титана зависит от марки и колеблется в пределах 1470 – 1825 °C. По сравнению с другими разновидностями металлов, они отличаются легкостью (за счет низкой плотности) при высокой прочности, из-за чего их используют в качестве материала для велосипедных рам, деталей гоночных авто. Но нужно понимать, что специфические свойства сплавов превращают их сварку в сложный процесс.
Необходимо отметить, что металл может находиться в одной из стабильных фаз, их обозначают латинскими буквами α и β:
- Фаза α представляет собой состояние при температуре окружающей среды, при этом у металла мелкозернистая структура, он полностью инертен к скорости охлаждения.
- Фаза β достигается при температуре от 880 0С: зерно становится крупнее, возникает чувствительность к охлаждению (скорости процесса).
Указанные фазы стабилизируют при помощи добавок и легирующих элементов: O, N, Al (для α) или V, Cr, Mn (для β). По этой причине все титановые сплавы принято разделять на группы в соответствии с использованным типом присадок:
- ВТ1 – ВТ5.1 Это так называемые α-сплавы. Отличаются пластичностью, хорошо свариваются, но их прочность не повышается за счет термообработки.
- ВТ 15 – 22. β-сплавы, которые свариваются хуже, нередко с появлением холодных трещин. На качестве соединения сегментов негативно отражается тот факт, что во время сварки зерна структуры увеличиваются в размерах. Однако термообработка позволяет частично повысить прочность сплава.
- ВТ4 – 8, ОТ4. Группа α + β. Свойства таких промежуточных сплавов зависят от вида и доли использованных добавок.
Стоит более подробно остановиться на свойствах титана, из-за которых возникает сложность сварочных работ:
- плотность 4,51 г/см³;
- прочность 267 – 337 Мпа;
- температура плавления 1668 0С;
- низкая теплопроводность;
- возможность самовозгорания при нагреве до 400 °C и контакте с кислородом;
- окисление углекислотой;
- образование твердых, но хрупких нитридных соединений при нагреве до 600 °C и прямом контакте с азотом;
- способность поглощать водород при достижении 250 °C;
- увеличение зерна при 880 °C и выше.
Повышение температуры до отметки 400 – 500 °C и более является критичным для титана. Сильный нагрев влечет за собой резкое повышение химической активности, из-за чего металл вступает в реакцию с атмосферным воздухом. Все это негативно отражается на прочности сварного шва, образуются гидриды, нитриды, карбиды, пр. Несоблюдение ГОСТа чревато тем, что шов не выдержит даже легкого удара.
Проведенная по всем правилам сварка аргоном обеспечивает прочность шва 0,6 – 0,8 от показателя самого металла.
Для сварных швов действует ГОСТ Р ИСО 5817-2009, он фиксирует качество сварки таких металлов: стали, титана, никеля, их сплавов, максимально допустимые уровни дефектов изделия.
Чистый титан мало используется в производстве из-за недостаточной прочности. Поэтому если речь идет, например, о сварке титана аргоном, подразумевается какой-либо его сплав, иными словами, титан и легирующий элемент.
