Entsprechend den Materialeigenschaften und der Schweißbarkeit von Titan und Titanlegierungen wird die Schweißbarkeitsprüfung an den Schweißfehlern von Titan und Titanlegierungen durchgeführt, die zu Oxidation, Rissen und Poren neigen. Durch die kontinuierliche Erforschung der Schweißprozess-Spezifikationen von Titan und Titanlegierungen und eine angemessene Analyse der Probleme im Testprozess werden die Eigenschaften und die wesentlichen Betriebsbedingungen des Schweißprozesses von Titan und Titanlegierungen zusammengefasst.

Klassifizierung und Eigenschaften von Titan und Titanlegierungen

Es gibt drei Arten von industriellem Reintitan: Gr1, Gr2 und Gr3. Der Unterschied liegt im Gehalt an Verunreinigungen, die Wasserstoff, Sauerstoff und Stickstoff enthalten. Diese Verunreinigungen verstärken industrielles Reintitan, verringern aber seine Plastizität erheblich. Obwohl die Festigkeit von industriellem Reintitan nicht hoch ist, verfügt es über eine ausgezeichnete Plastizität und Zähigkeit, insbesondere eine gute Kälteschlagzähigkeit und eine gute Korrosionsbeständigkeit. Daher wird dieses Material vor allem in der chemischen Industrie, der Erdölindustrie usw. verwendet, und zwar meist unter Arbeitsbedingungen von weniger als 350 Grad Celsius.

Je nach der Struktur der geglühten Titanlegierung bei Raumtemperatur lassen sich die Titanlegierungen in drei Typen unterteilen:

α-Typ Titanlegierung, (α+β)-Typ Titanlegierung und β-Typ Titanlegierung.

Unter den α-Typ-Titanlegierungen sind die Legierungen Gr4, Ti-5Al-0.005B, Ti-5Al und Gr6, Gr16 weit verbreitet. Die Festigkeit dieser Legierung kann bei Raumtemperatur 931N/MM2 erreichen, und sie hat eine stabile Leistung und gute Schweißbarkeit bei hohen Temperaturen (500 Grad Celsius).

βTitanlegierungen sind in China weniger weit verbreitet, und ihre Verwendung muss weiter ausgebaut werden.

Die Schweißleistung von Titan und Titanlegierungen weist viele bemerkenswerte Merkmale auf. Diese Schweißmerkmale werden durch die physikalischen und chemischen Eigenschaften von Titan und Titanlegierungen bestimmt.

1. Der Einfluss von Gas und Verunreinigungen auf die Schweißleistung

Bei Raumtemperatur sind Titan und Titanlegierungen relativ stabil. Experimente haben jedoch gezeigt, dass flüssige Tröpfchen und Schmelzbadmetall beim Schweißen eine starke Rolle bei der Absorption von Wasserstoff, Sauerstoff und Stickstoff spielen und dass diese Gase im festen Zustand bereits auf sie eingewirkt haben. Mit steigender Temperatur nimmt auch die Fähigkeit von Titan und Titanlegierungen, Wasserstoff, Sauerstoff und Stickstoff zu absorbieren, deutlich zu. Die Wasserstoffaufnahme beginnt bei etwa 250 Grad Celsius, die Sauerstoffaufnahme ab 400 Grad und die Stickstoffaufnahme ab 600 Grad. Nach der Absorption führt dies direkt zur Versprödung der Schweißnaht, was ein äußerst wichtiger Faktor für die Qualität des Schweißens ist.

1.1 Der Einfluss von Wasserstoff

Wasserstoff ist unter den Gasverunreinigungen der wichtigste Faktor, der die mechanischen Eigenschaften von Titan beeinträchtigt. Die Veränderung des Wasserstoffgehalts in der Schweißnaht hat den größten Einfluss auf die Kerbschlagarbeit der Schweißnaht. Der Hauptgrund dafür ist, dass mit steigendem Wasserstoffgehalt der Schweißnaht die Ausscheidung von plättchen- oder nadelartigem TiH2 in der Schweißnaht zunimmt. TiH2 hat eine sehr niedrige Festigkeit und seine Schlagzähigkeit wird erheblich reduziert. Die Auswirkungen der Änderung des Wasserstoffgehalts der Schweißnaht auf die Erhöhung der Festigkeit und die Verringerung der Plastizität sind nicht sehr deutlich.

1.2 Der Einfluss von Sauerstoff

Der Sauerstoffgehalt kann die Härte und die Festigkeit von Titan und Titanlegierungen erhöhen, aber die Plastizität wird erheblich verringert. Um die Leistungsfähigkeit des Schweißens zu gewährleisten, sollte neben der Verhinderung der Oxidation der Schweißnaht und der wärmebeeinflussten Zone während des Schweißvorgangs gleichzeitig auch der Sauerstoffgehalt im Grundwerkstoff und im Schweißdraht begrenzt werden.

1.3 Die Wirkung von Stickstoff

Bei einer hohen Temperatur von über 700 Grad reagieren Stickstoff und Titan zu sprödem und hartem Titannitrid, das schwerer als Sauerstoff ist. Daher kann Stickstoff die Zugfestigkeit und Härte von industriellen Reintitan-Schweißnähten verbessern und das Schweißen reduzieren. Die Plastizität der Naht ist bedeutender als die von Sauerstoff.

1.4 Die Auswirkungen von Kohlenstoff

Kohlenstoff ist auch eine häufige Verunreinigung in Titan und Titanlegierungen. Experimente zeigen, dass bei einem Kohlenstoffgehalt von 0,13% der Kohlenstoff tief in α-Titan sitzt, die Festigkeitsgrenze der Schweißnaht etwas verbessert und die Plastizität etwas verringert wird, aber nicht so stark ist wie Sauerstoff und Stickstoff. Wenn jedoch der Kohlenstoffgehalt der Schweißnaht weiter erhöht wird, scheint die Schweißnaht ein Netz von Tic zu haben, und die Menge der Schweißnaht nimmt mit der Erhöhung des Titangehalts zu, was die Plastizität der Schweißnaht stark verringert und anfällig für Risse unter der Wirkung der Schweißspannung ist. Daher darf der Kohlenstoffgehalt des Grundmetalls von Titan und Titanlegierungen nicht mehr als 0,1% betragen, und der Kohlenstoffgehalt der Schweißnaht darf den Kohlenstoffgehalt des Grundmetalls nicht überschreiten.

2. Rissproblem in der Schweißnaht

Beim Schweißen von Titan und Titanlegierungen ist die Wahrscheinlichkeit von Heißrissen in den Schweißnähten sehr gering. Dies liegt daran, dass der Gehalt an Verunreinigungen wie S, P und C in Titan und Titanlegierungen gering ist, so dass das Schweißgut keine Heißrisse erzeugt.

Beim Schweißen von Titan und Titanlegierungen können in der Wärmeeinflusszone Kaltrisse auftreten, die durch Risse gekennzeichnet sind, die mehrere Stunden oder sogar noch länger nach dem Schweißen auftreten und als verzögerte Risse bezeichnet werden. Studien haben gezeigt, dass diese Art von Rissen mit der Diffusion von Wasserstoffbomben beim Schweißen zusammenhängt. Die Methode zur Verhinderung dieser Art von Spätrissen besteht hauptsächlich darin, die Wasserstoffquelle an den Schweißnähten zu reduzieren.

3. Porosität in der Schweißnaht. Porosität ist ein häufig auftretendes Problem. Der Grund für die Bildung von Porosität ist die Einwirkung von Wasserstoff. Die Bildung von Poren im Schweißgut beeinträchtigt vor allem die Ermüdungsfestigkeit der Verbindung.

3.1 Das schützende Neongas sollte rein sein, und die Reinheit sollte nicht weniger als 99,99% betragen.

3.2 Die vollständige Entfernung der Schweißnaht zeigt, dass die Oxidhaut und die Ölflecken auf dem Schweißdraht organische Stoffe enthalten.

3.3 Sorgen Sie für einen guten Gasschutz des Schmelzbades und kontrollieren Sie den Durchfluss und die Durchflussmenge von Argon, um Turbulenzen zu vermeiden und die Schutzwirkung zu beeinträchtigen.

3.4 Die richtige Wahl der Schweißprozessparameter erhöht die Verweilzeit im tiefen Becken und lässt die Blasen entweichen, wodurch die Poren wirksam reduziert werden können.

Schlussfolgerung: 1. Das Schutzgasproblem beim Schweißen von Titan und Titanlegierungen ist der wichtigste Faktor, der die Qualität der Schweißverbindungen beeinflusst.

2. Beim Schweißen von Titan und Titanlegierungen ist die Wärmezufuhr so gering wie möglich zu halten.

3. Beim manuellen Argon-Wolfram-Lichtbogenschweißen TA2 sollte die Wasserstoffquelle streng kontrolliert werden, um die Entstehung von Kaltrissen zu verhindern, und es sollte darauf geachtet werden, die Entstehung von Poren zu vermeiden.

4. Solange das Schweißen in strikter Übereinstimmung mit den Anforderungen an den Schweißprozess durchgeführt wird und wirksame Gasschutzmaßnahmen getroffen werden, können qualitativ hochwertige Schweißverbindungen erzielt werden.