Difficoltà e soluzioni nella saldatura delle leghe di titanio
Il titanio è un elemento chimico metallico con simbolo chimico Ti e numero atomico 22. Anche la lega di titanio è un materiale metallico importante. È ampiamente utilizzato nell'aerospaziale, nelle apparecchiature mediche, nell'industria chimica e in altri campi grazie alla sua leggerezza, elevata resistenza e buona resistenza alla corrosione. Tuttavia, a causa delle proprietà speciali delle leghe di titanio, ci sono alcune sfide e potenziali difetti di saldatura durante il processo di saldatura.
La saldatura delle leghe di titanio è relativamente difficile. Le sue difficoltà di saldatura e i potenziali difetti si riflettono principalmente nei seguenti aspetti:
Fenomeno dell'infragilimento:
Le leghe di titanio reagiscono facilmente con l'ossigeno, l'azoto, l'idrogeno e altre impurità presenti nell'atmosfera ad alte temperature, provocando infragilimento alle alte temperature e riducendo la plasticità e la tenacità dei giunti saldati. Per evitare l'infragilimento, è necessario controllare l'atmosfera durante la saldatura e la purezza dei materiali in lavorazione.
Crepe di saldatura:
Il verificarsi di cricche di saldatura nelle leghe di titanio è correlato allo stress e al contenuto di idrogeno. Pertanto, lo stress deve essere controllato durante il processo di saldatura per evitare il surriscaldamento e il rapido raffreddamento del materiale e garantire che l'area di saldatura sia asciutta e pulita.
Pori di saldatura:
Durante il processo di saldatura, a causa della reazione tra la lega di titanio e gli ossidi, si formano facilmente pori di saldatura, riducendo così la resistenza e la tenuta del giunto saldato. Prestare attenzione al controllo del contenuto di ossigeno della protezione del gas argon e dei materiali di saldatura per garantire che l'area di saldatura sia asciutta e pulita.
Al fine di prevenire i problemi di cui sopra durante la saldatura, dovrebbero essere adottate misure di prevenzione dei difetti pertinenti.
1. Selezionare il processo di saldatura e il filo di saldatura appropriati, quindi selezionare il metodo di saldatura appropriato in base al materiale e alle impurità del metallo base della lega di titanio.
2. Utilizzare gas protettivo di alta qualità per garantire che la purezza non sia inferiore al 99,99%.
3. Pulire e lavorare accuratamente il metallo di base e il filo di saldatura prima della saldatura per evitare crepe e strati intermedi.
4. Durante il processo di saldatura, è necessario adottare adeguate misure di protezione del gas argon per il bagno di fusione e la zona della saldatura interessata dal calore per garantire la qualità della saldatura.
Preparazione prima della saldatura:
Trattamento superficiale: trattamento fisico della superficie della lega di titanio, compresa sabbiatura, granigliatura e lucidatura, per rimuovere lo sporco superficiale e lo strato di ossido. Ciò migliora la qualità e l'affidabilità della saldatura.
Trattamento chimico: utilizzare prodotti chimici come acidi e alcali per sciogliere e rimuovere sporco e ossidi sulla superficie delle leghe di titanio. I trattamenti chimici aiutano a migliorare la qualità e le caratteristiche dei giunti saldati.
Pulito e asciutto: assicurarsi che l'area di saldatura sia asciutta e pulita per evitare difetti come i pori. Utilizzare correttamente forni di essiccazione o apparecchiature di riscaldamento per garantire temperatura e umidità adeguate nell'ambiente di saldatura.
Metodi di saldatura comunemente usati:
Saldatura ad arco plasma: riscaldamento e fusione di leghe di titanio attraverso un arco plasma ad alta energia, solitamente utilizzando un arco CC. La saldatura ad arco al plasma ha un'elevata densità di energia e un'elevata velocità di saldatura ed è adatta per piastre in lega di titanio più spesse e parti di saldatura di grandi dimensioni.
Saldatura ad arco di tungsteno a gas (saldatura GTAW): un metodo di saldatura ad arco che utilizza un elettrodo di tungsteno non fondente per la saldatura. Quando si esegue la saldatura GTAW, l'area di saldatura viene protetta dall'inquinamento atmosferico con un gas di protezione (comunemente gas inerti come l'argon) e solitamente viene utilizzata contemporaneamente una lega per saldatura (metallo d'apporto).
Saldatura ad arco metallico (saldatura MIG): metodo di saldatura semiautomatico o completamente automatico che utilizza gas argon per proteggere l'area di saldatura. La saldatura MIG è facile da usare e adatta alla saldatura di piastre spesse in lega di titanio e parti strutturali di grandi dimensioni.
Saldatura ad arco di tungsteno (saldatura TIG): l'elettrodo di tungsteno viene utilizzato per generare un arco per riscaldare e fondere la lega di titanio e l'area di saldatura è protetta dal gas argon. La saldatura TIG ha un'elevata qualità di saldatura e capacità di controllo ed è adatta per lamiere sottili e saldature di precisione.
Saldatura a fascio di elettroni sotto vuoto: utilizzo di fasci di elettroni per riscaldare e fondere le leghe di titanio in condizioni di vuoto. La saldatura a fascio di elettroni sotto vuoto ha un'elevata velocità di saldatura e un'elevata qualità di saldatura ed è adatta per parti strutturali in lega di titanio più spesse.
