СВАРКА ТИТАНА аргоном, полуавтоматом — технология и видео

Сварка титана аргоном технология, припой для сварки, видео

Металл в чистом виде используется очень редко, говоря о способах сварки титана, чаще всего подразумевают работу с титановыми сплавами с включением молибдена, хрома, железа, вольфрама, ванадия. Высокая прочность металла при его необыкновенной лёгкости (легче стали на 45%) широко эксплуатируется в промышленности, из него изготовляют детали космических аппаратов, автомобилей, велосипеды, протезы, посуду. При этом обработка материала сложна и требует тщательного подхода. Плавкость материала начинается от 1470°C, потолок температур – 1825°C, зависит от состава.

Особенности титана, которые следует учитывать при его обработке:

  • повышение химической активности металла при температуре свыше 400°C, склонность к самовозгоранию при взаимодействии с O2;
  • небольшая теплопроводность (18 Вт/(м·град) – при комнатной температуре);
  • при прямом контакте с азотом при нагревании до 600°C образует твёрдые, но хрупкие нитридные соединения;
  • при 250°C усиленно растворяет водород, поглощение снижается по мере нагревания металла;
  • меняет структуру при нагреве свыше 880°C, происходит увеличение «зерна».

С учётом вышеперечисленных нюансов, нужно отметить, что несоблюдение технологии сварки может привести к получению брака. Например, приваренная деталь отлетит при лёгком механическом воздействии, как будто она из керамики. Качественный сварной шов имеет показатель прочности от 0,6 до 0,8 и регламентируется ГОСТом 5817-2009.

Подготовка материалов перед сваркой

Высокая химическая активность титана при повышенных температурах вынуждает сварщиков создавать специальные условия для обработки – изоляцию от атмосферы.В заводских условиях титановые детали привариваются автоматическим или полуавтоматическим способом на специальных сварочных аппаратах. Для этого используется специальная капсула, заполненная аргоном или гелием, внутри которой проводятся все операции.

Ручным методом варить титановые сплавы можно только с использованием особой горелки с керамическим соплом. Аргон, выходящий из горелки, относится к газам инертного типа с малой химической активностью. Он вытесняет воздух и при нагревании титана до необходимых температур, не выступает с ним в реакцию.

Обратная сторона шва также защищается от взаимодействия с атмосферным воздухом путём накладки к детали медных или стальных пластин. Перфорация плотноприлегающих накладок с подачей аргона снизу повышает качество шва.

Важно! Сварка труб из титана возможна без полного погружения в защитную среду, достаточно заполнить трубу изнутри аргоном и защитить место шва.

Другие моменты, которые необходимо учесть при работе с титаном:

  1. Требуется обезжиривание и тщательная зачистка поверхности от оксидной плёнки на ширину до 2 см от стыка.
  2. Качество сварного шва может понизить взаимодействие с кожей рук (пот и жир), поэтому следует работать в перчатках, чтобы не оставить следов.
  3. Возможно потребуется провести травление титановых деталей (высокая загрязнённость) перед сваркой в течение 10 минут при t 60-65°C в ванне следующего состава: HCl (соляная кислота) – 350 мл; H2O (дистиллированная вода) – 650 мл; NaF (натрия фторид) – 50 мл.
  4. После травления детали зачищают с помощью проволочной щётки и наждачной бумаги №12, крацовки до тех пор, пока края не станут ровными, без трещин и заусениц.
  5. Если используется проволока для присадки, она также зачищается.

Необходимое оборудование для аргонной сварки титана

Для сварных работ с титановыми сплавами применяют несколько способов сварки, но самый популярный – аргонно-дуговой. Он выполняется с помощью специальных установок заводского производства, либо самостоятельно модифицированных аппаратов. Минимальный комплект оборудования включает:

  • горелку специальной конструкции, вольфрамовым электродом и соплом из керамики, выдерживающей температурные значения выше 2000°C, диаметр сопла зависит от толщины деталей;
  • осциллятор для поджигания дуги бесконтактным способом, он позволяет держать температуру плазмы стабильной даже при использовании переменного тока, хотя для сварки титана рекомендуется постоянный ток прямой полярности, мощность разряда – от 4 до 8 кВт;
  • балластный реостат для регулирования силы тока и настройки её подачи с учётом характеристики разных металлов (у профессиональных инверторных аппаратов для аргонодуговой сварки реостаты встроены);
  • трансформатор или инвертор как источник напряжения для аргонной сварки, предпочтительнее инвертор, он подаёт равномерное напряжение, что обеспечивает высокое качество сварного шва. Фабричные установки могут использовать источник тока в 220 В или 380 В, предпочтительнее подсоединение к трёхфазной сети;
  • сварочный пост – укомплектованное рабочее место для сварочных работ;
  • присадочную проволоку из титана.

Особенности технологии

Главной особенностью аргоновой сварки металла является высокая скорость проводимых работ, иначе титан перегревается и становится хрупким. Поэтому основными требованиями являются: непрерывная подача припоя при постоянной скорости 2-2,5 мм/с электрода. При этом важен опыт и мастерство сварщика, движения которого должны быть точны, без отклонений электрода по сторонам.

Читайте также:  A Closer Look At The Future BMW M3M4 Engine - The S58

Технология сварки «вперёд углом», когда движение электрода начинается снизу и идёт вверх до краёв соединяемых деталей по толщине. После окончания сварки аргон подаётся на поверхность шва вплоть до его остывания до 400°C, 1-2 минуты по времени.

Примерный расход аргона на сварочный шов 5-8 л в минуту, на продувание с обратной стороны – 2 л в минуту.

Сварка титана и его сплавов: основные способы и технологические особенности

Титановые сплавы обладают уникальными физическими и химическими свойствами, совмещая в себе высокую прочность, стойкость к коррозийным процессам, физиологическую инертность и легкий вес. При этом сварка титана является важнейшим технологическим процессом, используемым в самых различных сферах человеческой жизни. С каждым годом технологическая сторона этого вопроса совершенствуется, благодаря чему удается повысить качество создаваемых неразрывных соединений между элементами, созданными из этого металла или его сплавов.

Впервые чистый образец металлического титана был получен еще в 19-ом веке, но в течение длительного времени он практически не использовался в промышленности. Все изменилось в 40-х годах прошлого века, когда был изобретен достаточно несложный метод по восстановлению этого металла из тетрахлорида, который применяется и по сей день. В итоге это позволило вывести применение титановых изделий на принципиально новый уровень, используя все доступные преимущества и особенности этого химического элемента.

В чистом виде металл активно применяется в химической промышленности при создании арматуры или элементов трубопровода, а также сельскохозяйственной, автостроительной, пищевой и ювелирной областях. Благодаря своим уникальным свойствам он используется и в медицине, и в технике. А титановые сплавы – незаменимы в аэрокосмической и военной сферах. Именно поэтому сварке титана уделяется столь пристальное внимание.

Проведение сварки титана и его сплавов: что нужно знать

Главной особенностью такого производственного процесса является необходимость создания особых условий, при которых место соединения должно быть надежно защищено от негативного влияния атмосферного воздуха. В то же время следует позаботиться о защите не только самой сварочной ванны, но и различных частей изделия, которые нагреваются в процессе сваривания до температуры в 400 градусов по Цельсию и выше. При этом нагрев кромок должен быть минимально возможным по длительности.

Особые характеристики Ti делают его действительно непростым в работе. В отличие от той же стали титан обладает более низкими плотностью, пластичностью и модулем упругости, в то время как для его плавления требуется обеспечить нагрев до действительно высоких показателей температуры (материал плавится при t от 1470 градусов по Цельсию и выше). Именно поэтому следует учитывать, что работа с таким типом металла будет иметь определенные отличия от того, как проводится, к примеру, сварка нержавеющей стали.

Как именно проводят данную процедуру?

При работе с этим материалом наиболее часто используется метод электродугового воздействия, в котором важную роль играет газ, обеспечивающий создание защитной среды. В качестве такого газа может применяют аргон или гелий. Это связано с тем, что при контакте с атмосферным воздухом в состоянии сильного нагрева титан становится чересчур хрупким. В то же время защитный газ позволяет исключить такой контакт. Вы можете изучить нашу статью о том, как проводится сварка аргоном с использованием электрической дуги.

спецнасадка для работы с трубами

Качество создаваемого неразрывного соединения во многом зависит и от того, насколько грамотно будут проведены подготовительные работы. Поверхность металла следует обезжирить и очистить от грязи с применением спирта или ацетона, а также зачистить наждачной бумагой или щеткой с металлической щетиной. Нужно помнить, что соединяемые детали из Ti практически всегда покрыты оксидной пленкой, устранить которую можно приготовив смесь из 30-40% азотной кислоты и 2-4% фтористоводородной кислоты. Травление следует проводить при температуре в 60 градусов в течение полминуты.

Ручная и полуавтоматическая дуговая сварка в защитной газовой среде

В ручном или полуавтоматическом режиме процедура проводится с использованием электрода из вольфрама и постоянного тока прямой полярности. Кроме того, обязательно следует позаботиться о применении защитных газов, например, аргона. Очень часто используются и специальные приспособления, которые обеспечивают защиту места сваривания за счет поступления в них инертных газов. Подобные устройства могут обладать различными формами и размерами, как и способами исполнения.

Ручная работа производится в тех случаях, когда толщина металлического предмета не превышает 3-х миллиметров. В ином случае может потребоваться применение присадочного материала. Если же толщина изделия превышает 10 миллиметров, то экономически выгоднее использовать полуавтоматическую технологию.

Выводы

Сваривание титановых сплавов является весьма непростой задачей, с которой можно справиться только при наличии соответствующего оборудования, а также знаний и навыков в этой области. Во многом качество такой работы зависит от характеристик используемых инертных газов. При необходимости вы можете изучить каталог такой продукции на сайте компании «ПРОМТЕХГАЗ», проследовав по ссылке http://www.propangaz.ru/?id=20.

Кроме того, предлагаем вам изучить статью, посвященную теме сваривания изделий из алюминия.

Читайте также:  Смазка для буров перфоратора состав и популярные бренды

Сварка титана

Титан — удивительный металл. Он отличается уникальным сочетанием свойств: легкость, прочность, коррозионная стойкость. Кроме того, титан не отторгается тканями человеческого организма. Из титана изготавливают детали самолетов и подводных лодок, элитные велосипеды и протезы. Однако обработка титана, а особенно — его сварка сопряжена с определенными трудностями. Для их преодоления ученые и инженеры разработали и успешно применяют специальные способы сварки титана и его сплавов.

Особенности сварки титана и сплавов на его основе

Титан и его сплавы обладают температурой плавления от 1468 до 1830 ° С. Металл обладает высокой жаропрочностью (до 500 °С ) и высокой коррозионной стойкостью. Эти сплавы можно закалять, если добавить в качестве легирующих присадок хром, марганец или ванадий. При этом пластичность материала падает.

Однако при нагреве до 400 ° С поверхностные слои металла становятся химически активными и стремятся прореагировать с доступными окислителями, прежде всего — кислородом и азотом воздуха. Кроме того, при нагреве свыше 800 °С сплавы проявляют склонность к росту зернистости и пористости. Сварка титана должна происходить в условиях отсутствия газов — окислителей.

Способы сварки титана и его сплавов

Учитывая физико-химические свойства, титан и титановые сплавы сваривают только электродуговой сваркой.

Основные способы сварки титана:

  • в газовой среде, с бескислородным флюсовым порошком АН-11;
  • электрошлаковый для толстых листов, под флюсом АН-Т2;
  • контактный в атмосфере защитных газов.

В ходе работы требуется защищать от окислителей не только рабочую зону, но и оборотную сторону соединения. Поэтому технология сварки титана предусматривает работу в изолированном объеме, заполненном газовой смесью на основе аргона. Дополнительную защиту осуществляют, используя подкладки или сваривая детали встык.

Подготовительные операции

Для получения прочного и долговечного шва необходимо подготовить свариваемые поверхности. Прежде всего, следует удалить пленку из окислов. Для этого детали тщательно зачищают и обезжиривают с двух сторон на расстояние в 20 см от линии шва. Проводить очистку и обезжиривание следует в защитных перчатках, предотвращающих попадание потожировых пятен с рук.

Далее поверхности в течение 10 минут обрабатывают травильным составом — 35 частей соляной кислоты, 65 частей воды и 50 граммов фторида натрия. Раствор нагревают до 60-70 °С.

Следом наступает очередь механической обработки — шлифовки металлическими щетками и наждачкой №12 до полного удаления заусенцев и трещинок. Аналогично следует обработать и присадочную проволоку. Теперь можно приступать непосредственно к сварке титана и его сплавов.

Технология и режимы сварки

Ручную сварку титана и его сплавов проводят электродами из вольфрама постоянным током обратной полярности. В ходе работ применяют оснастку и дополнительные приспособления, обеспечивающие защиту рабочей зоны и нагретой области, прилегающей к шву, и значительных отрезком остывающего шовного материала. Это специальные удлиненные насадки с соплами для подачи инертных газов, козырьки, перфорированные подкладные пластины с подачей газа и т.д. При соединении трубопроводов трубы заполняют защитным газом изнутри.

Ручная дуговая сварка

Ручная аргонодуговая сварка чаще всего применяется при изготовлении уникальных изделий или в мелкосерийном производстве, а также при выполнении работ высокой сложности, на которые не получается запрограммировать автомат.

Ручная дуговая сварка

При толщине листа до 3 мм зазор следует выставлять от полмиллиметра до полутора, и сваривать можно без добавления присадочной проволоки. При использовании 1,5-миллиметрового электрода и 2-миллиетровой присадочной проволоки сварочный ток для листов толщиной 2 миллиметра выбирают около 100 ампер, а для листов в 3-4 мм — ток увеличивают до 140 ампер.

Электрод ведут прямо, без колебаний, а наклонен он должен быть вперед по ходу шва. Если используется присадочная проволока, то она должна подаваться непрерывно, а электрод ставится перпендикулярно к заготовке.

После завершения шва и отключения электродуги требуется подавать защитные газы еще как минимум полторы — две минуты, чтобы дать возможность последнему участку шва и околошовной зоны остыть до 400 °С. Такая защита препятствует образованию окислов. Окислившийся шов легко отличим по цвету:

  • высококачественный шов — желтый (соломенный);
  • окислившийся – серо- черный, с переходом в синеву.

Автоматическая сварка

Автоматическая сварка проводится электродами из вольфрама с применением постоянного тока.

Если используется неплавкий электрод, то рекомендуется применять прямую полярность. Рекомендованный диаметр сопел горелки, подающих защитный газ, должен быть в пределах 12-15 мм.

Розжиг и гашение дуги выполняют не на самой детали, а на расположенных рядом с началом шва планках. Это связано с тем, что в начале и конце работы дуги в ходе переходных процессов возможны броски напряжения, могущие вызвать проплавление основной детали.

Режимы аргонодуговой сварки титана

При сварке титана аргоном работают с металлом толщиной от 0,8 до 3 миллиметров.

Параметры сварки зависят от толщины листа:

  • Диаметр электрода 1 -3 мм;
  • напряжение 80-130 вольт;
  • сила тока 45-220 А;
  • скорость ведения электрода 18-22 метров в час;
  • расход газа в горелке 6-12 литров в минуту;
  • расход в подкладной пластине 3-4 литра в минуту.

Режимы сварки титана под флюсом

При этом методе линия шва посыпается толстым слоем флюсового порошка. Облако инертных газов образуется по мере сгорания флюсового порошка в пламени электродуги и прикрывает как сварочную ванну, так и околошовное пространство.

Читайте также:  В Италии живет полицейский, который сводит с ума всех женщин в округе (7 фото); Васины посты

Схема сварки под флюсом

Метод позволяет работать с более толстыми деталями – до 5 мм для стыковых и угловых соединений, а при сварке внахлест — только до 3 мм. Ток при этом используется от 250 до 330 ампер, рабочее напряжение — 24-38 вольт. Данный метод обеспечивает повышенную скорость сварки — от 40 до 50 метров в час (почти метр в минуту).

Электрошлаковая сварка титановых сплавов

Этот способ применяется реже, но позволяет достигнуть высокой эффективности при соединении заготовок из титановых сплавов с добавлением алюминия и олова. Метод весьма энергоемкий, применяются трехфазные сварочные источники. Сварочные токи достигают полутора тысяч ампер.

Применяются пластинчатые электроды сечением 12×60 мм. Они позволяют получить высококачественный шов, причем шовный материал по своим основным механическим параметрам близок к материалу деталей.

Для прессованных из титана деталей проводят сварку круглыми 8-миллиметровыми электродами. При этом не удается достигнуть столь же высоких прочностных показателей, как для пластинчатых.

При работе данным методом не рекомендуется использовать плавкие электроды из легированных сплавов, ввиду чрезмерного насыщения прессованного материала сварочными газами.

Контактная сварка титана

При контактной сварке электроды не используются для разжигания дуги, их назначение — только подвести электрический ток к рабочей зоне. Дуга разжигается непосредственно между небольшими зонами деталей, сближаемых между собой под давлением электродов. Метод применяется для сварки относительно тонких листов проката в ходе изготовления сосудов, корпусов и т.п.

Контактная сварка бывает:

  • стыковая;
  • точечная;
  • шовная, или роликовая;
  • конденсаторная

По данным исследований, наилучшая скорость оплавления при работе с крупными заготовками должна составлять 2-3 мм/с. Повышение скорости вызывает понижение прочностных характеристик шва, несмотря на аргонную защитную атмосферу.

В ходе подготовки к сварочным работам кромки заготовок следует отфрезеровать или зачистить абразивными материалами. Необходимо также тщательно обезжирить как линию шва, так и околошовную зону до 20 см. Поскольку титан имеет низкую теплопроводность, он склонен перегреваться. Поэтому значение осадки устанавливается на 10-20% выше, чем для конструкционных сталей.

Режимы стыковой сварки титана

Сварочные режимы определяются, прежде всего, площадью сечения свариваемых заготовок. Метод позволяет сваривать детали сечением от 150 до 10 000 мм 2 . При этом остальные характеристики варьируются в зависимости от сечения:

  • осадочное давление 2,9-9890 МН/м 2 ;
  • вылет 25-200 мм;
  • припуск оплавки 8-40 мм;
  • припуск осадки 3-15 мм;
  • скорость оплавки 6-2,5 мм/сек;
  • рабочий ток 1,5-50 А.

Точечная сварка титана

Этот метод позволяет получить негерметичное соединение листового металла до 4 мм толщины. Она широко применяется для корпусов механизмов и защитных кожухом, для сборки различных опорных рамок и т.п. Электрод должен быть достаточно прочным, чтобы выдерживать большое усилие сжатия листов. Для сварки протяженных швов с целью повышения производительности используется несколько электродов, расположенных с тем же шагом, что и точки шва.

Режимы точечной сварки титана определяются толщиной проката:

  • толщина листа 0,8-2,5 мм;
  • контактная поверхность 4-8 мм;
  • давление электрода 1,9-6,8 кН;
  • длительность импульса 0,1-0,4 с;
  • длительность сжатия 0,1-0,4 с;
  • ток импульса 7-12 кА.

Шовная роликовая сварка титана

данный способ используется для создания герметичных сварных соединений. Используются электроды в виде силовых роликов, которые катятся вдоль лини шва и сжимают листы заготовок друг с другом. На них периодически подают мощные импульсы тока с тем расчетом, чтобы зоны проплавления, имеющие овальную форму, перекрывали друг друга на 10-15% . Цепочка таких точек сварки и образует непрерывный герметичный шов. Метод позволяет сваривать листы толщиной от 0,2 до 3 мм и весьма популярен при изготовлении герметичных емкостей сосудов низкого давления, таких, как топливные баки, сильфоны и т.п.

Режимы конденсаторной стыковой сварки титановых труб

Конденсаторный метод является подвидом шовной сварки и отличается от него тем, что энергия электрического импульса запасается в батарее, составленной из мощных конденсаторов, и управляющим модулем периодически подается на электроды. Трубные заготовки диаметром до 23 мм с толщиной стенки до 1,5 мм получается сваривать даже без защитной атмосферы, поскольку мощный импульс выжигает окислители в зоне сварки.

Режим сварки также определяется диаметром трубы и толщиной ее стенки. Емкость конденсаторной батареи колеблется от 5 000 до 7000 микрофарад, напряжение импульса — от 800 до 2100 вольт, усилие сжатия — от 8 до 24 кН.

Очень важно соблюдать дистанцию вылета труб из вкладышей (от 1 до 1,8мм), поскольку при его превышении более 2,2 мм происходит смещение торцов и неполный провар шва.

Возможные дефекты при сварке

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.

Ссылка на основную публикацию
Сварка латуни – основные технологии, особенности, видео
Сварка меди полуавтоматом, аргоном, технология, как в домашних условиях, угольным электродом Медь, а также ее сплавы (бронза, латунь) человечество освоило...
Самый дорогой автомобильный номер в мире – 1 – 14211000$
Кому в России ездить хорошо крутые номера машин на чёрном рынке MagMen; s Facebook Twitter Google+ Pinterest VKontakte Email Facebook...
Самый дорогой бензин в России, цены на бензин в регионах — Лучшие Топ 10
Средняя цена бензина в регионах России в 2020 году сравнение с другими странами Запасы нефти нашей страны исчисляются миллионами баррелей....
Сварка латуни, бронзы полуавтоматом в домашних условиях
Сварка латуни с помощью аргона - Сиван-XXI Сварка латуни с помощью аргона — достаточно сложная процедура. Главная проблема в том,...
Adblock detector