Сварка титана и его сплавов. Контактная сварка титана

Сварка титана Википедия

Образец сварного моноколеса вентилятора из титана. Румынский научно-исследовательский институт газовых турбин

Сва́рка тита́на — сварка изделий из титана и ее сплавов. Вклад в разработку технологии сварки титана внёс американский инженер-металлург Уильям Джон Арбегаст, младший.

Особенности сварки[ | код]

Основная трудность сварки титана — это необходимость надежной защиты металла, нагреваемого выше температуры 400 °C, от воздуха, так как на его поверхности под действием воздуха образуется оксидная пленка. Металл обладает высокой химической активностью по отношению к кислороду, азоту и водороду при его нагреве и расплавлении. Водород в небольшом количестве сильно ухудшает свойства титана.

К основным способам сварки титана и его сплавов относятся:

дуговая сварка в среде инертных газов неплавящимся или плавящимся электродом;
дуговая сварка титана под флюсом;
электрошлаковая сварка;

электронно-лучевая сварка;
контактная сварка.

Дуговая сварка титана проводится в среде газа аргона или в его смесях с гелием. Сварку производят под местной защитой. Газ проходит через сопло горелки с насадками, увеличивающими зону защиты. С обратной стороны стыка свариваемых деталей устанавливают медные подкладные планки с канавкой, по длине которой равномерно подают аргон. При сложной конструкции деталей сварка проходит с общей защитой в специальных камерах с контролируемой атмосферой. Камеры могут представлять собой камеры-насадки для защиты части свариваемого узла, жесткие камеры из металла или мягкие камеры, сделанные из ткани и имеющими смотровые окна и встроенные рукавицы для рук сварщика. В камеры помещаются свариваемые детали, сварочная оснастка и горелка. Для крупных узлов применяют большие металлические камеры объёмом до 350 куб. м., в них устанавливают сварочные автоматы и манипуляторы. Из камеры откачивается воздух, она наполняются аргоном, через шлюзы в камеры входят сварщики в скафандрах и проводят сварку.

Титановые сплавы из-за высокой химической активности сваривают дуговой сваркой в инертных газах неплавящимся и плавящимся электродом, дуговой сваркой под флюсом, электронным лучом, электрошлаковой и контактной сваркой. Расплавленный титан жидкотекуч, его шов хорошо формируется при всех способах сварки.

Дуговую сварку титановых сплавов выполняют плавящимся электродом (проволока диаметром от 1,2 до 2,0 мм) на постоянном электрическом токе обратной полярности в режимах, обеспечивающих мелкокапельный перенос электродного металла. Защитной средой при этом является смесь - 20 % аргона и 80 % гелия или чистый гелий. При этом увеличивается ширина шва и уменьшается его пористость.

Титановые сплавы можно также сваривать дуговой сваркой под бескислородными фтористыми флюсами сухой грануляции марки АНТ1, АНТЗ для толщины 2,5...8,0 мм и марки АНТ7 для толстого металла. Сварка ведется с использованием электродной проволоки диаметром от 2,0 до 5,0 мм с вылетом электрода на 14 - 22 мм на медной подкладке или на флюсовой подушке. Структура металла сварного шва в результате модифицирующего действия флюса получается более мелкозернистой, чем при сварке титана в инертных газах.

Разнородная сварка[ | код]

Практическое применение находит сварка титана со сталью. При такой сварке важно выбирать материалы и режимы сварки, препятствующие образованию в шве хрупких фаз FeTi и Fe2Ti.

Сварка титана со сталью проводится в защитном газе аргоне вольфрамовым электродом или через промежуточные вставки. Комбинированные вставки выполняются из тантала и бронзы. При этом бронза сваривается со сталью аргонодуговой сваркой неплавящимся электродом, а тантал с титаном сваривается в камерах с контролируемой атмосферой. Используются также комбинированные вставки из бронзы и ниобия. При этом сварка проводится вольфрамовым электродом в камере с контролируемой атмосферой.

Литература[ | код]

Николаев Г. А. Сварка в машиностроении: Справочник в 4-х т. М.: Машиностроение, 1978.
Мороз Л. С. и др. Титан и его сплавы/Л. С. Мороз, И. В. Полин, Л. В. Бу-талов и др. Л.: Судпромгиз, 1960. Т. 1. 516 с.
Чечулин Б. Б., Бодунова М. Б.//Металловедение титана/Сб. тр. M.: Наука, 1964. С. 196—203.
Полькин И. С. Упрочняющая термическая обработка титановых сплавов. M.: Металлургия, 1984. 96 с.
Titanium Science and Technology. Proc. of the fifth Intern: Conf. on titanium. Congress-Center. Munich: FRG. September 10—14, 1984. V. 1—4. Edited by G. Lfitjering, U. Zwicker, W. Bunk.

Ссылки[ | код]

ru-wiki.ru

Способы сварки титана - Справочник сварщика

Основными способами сварки титана, являются ручная дуговая сварка под воздействием инертных газов, сварка под флюсом, электрошлаковая сварка, и сварка титана под воздействием электронного луча. Дуговая сварка с воздействием инертных газов используется достаточно часто, и в ней задействованы неплавящиеся лантанированные или же иттрированные вольфрамовые электроды, или же плавящиеся электроды.

Так, применяют высококачественный аргон или гелий, а сама сварка проходит с использованием удлиненных насадок на конце сопла. Через эти насадки происходит подача газа, сквозь специальные подкладки в конструкции. Кроме того, подача газа происходит в камерах с контролируемой атмосферой. Титан, толщиной до 4 мм сваривается при помощи вольфрамовых электродов на обычной сварочной установке ручной дуговой сварки, или же с помощью аргонно-дуговой сварки, с применением неплавящихся электродов. При толщине металла более 1,5 мм, в процесс задействуют присадочные прутки. Сварка проходит на постоянном токе обратной последовательности, однако вполне возможно использование постоянного тока прямой последовательности. Если же не задействовать в процесс присадочный пруток, прочность соединительного шва будет равна прочности основного металла, а это, по всем законам сварки, недопустимо. Однако, при введении прутка в процесс, пластичность металла шва упадет на 40 или 50%.

Если же предусматривается сварка титана, толщиной более 4 мм, в процессе сварки пользуются разделками кромок «V» или «X» образной конструкции. Чтобы увеличить глубину проплавления, с использованием вольфрамовых электродов, пользуются специальными флюсами-пастами, например, пастой марки АН-ТА. Она наносится тонким слоем на поверхность кромки, что позволяет без раздела кромки сварить титан, толщиной до 12 мм на относительно малых (чем обычно) сварочных токах. Такая технология позволяет снизить деформацию сварных конструкций и существенно снизить пористость швов. К тому же, это способствует еще и частичному рафинированию титанового шва.

В целом, все механические свойства металла сварных швов и его прочность зависят лишь от марки титана, который будет свариваться. После, эти свойства определяются маркой присадочной проволоки и типами используемых электродов. Сварка титана на постоянном токе обратной последовательности является достаточно экономической и эффективной при толщине металла, выше 6-8 мм, причем прочность и пластичность сварного соединения получается не ниже, чем при токе прямой последовательности. А вот во время электрошлаковой сварки, в процесс подключают, поддув аргона, который улучшит конечные свойства сварного шва.

www.vse-o-svarke.org

Контактная точечная сварка углеродистых, низколегированных, нержавеющих сталей и титана

Назначение

Настоящая инструкция распространяется на контактную точечную сварку деталей из малоуглеродистых сталей, углеродистых сталей типа Ст.45, низколегированных сталей типа З0ХГСА, нержавеющих сталей аустенитного класса типа Х18H9T и титана марок ВТ1-1 и ВТ1-0, толщиной от 0,3 до 3,0 мм.

Инструкцией надлежит руководствоваться при разработке технологических процессов, изготовлении, контроле и приемке сварных узлов.

Отступления (ужесточение или снижение требований) от настоящей инструкции могут быть внесены в технологическую документацию на изделие по согласованию с главным технологом и представителем заказчика.

Материалы, оборудование, приспособления, инструмент даны в приложении.

Выполнение контактной точечной сварки должно производиться при соблюдении правил техники безопасности, изложенных в инструкции по ТБ.

Подготовка деталей к сварке

Удалить масло и другие жировые загрязнения со свариваемой поверхности деталей протиркой их ацетоном или бензином.

Удалить механическим путем ржавчину или окалину.

Протереть зачищенные поверхности свариваемых деталей хлопчатобумажным полотном, смоченным в растворителе.

Удалить окисную пленку травлением.

Подготовка машины к сварке

Установить на машину электроды и приспособления, необходимые для сварки данного узла.

Произвести включение машины и настройку всех ее механизмов с учетом требований инструкции по эксплуатации.

Установить ориентировочный режим сварки согласно таблиц 1-7 и произвести пробную сварку технологических образцов.

Подвергнуть после сварки визуальному контролю согласно таблицы 8 и 9 и механическим испытаниям и в случае необходимости, произвести корректировку режима.

Считать сварку удовлетворительной, если в процессе испытаний разрушение сварного узла происходит по основному материалу с вырывом сварного ядра.

Считать прочность узла неудовлетворительной, если разрушении образца носит характер отлипания без вырыва сварной точки.

Приступить к сварке после получения удовлетворительных результатов испытаний на отработанном режиме.

Сварка

Наблюдать в процессе работы:

за правильностью расположения и внешним видом сварных точек;
за состоянием и чистотой рабочей поверхности электродов;
за давлением воздушной сети по манометру;
за процессом сварки (выплески и прожоги не допускаются).

Производить сварку одного и того же узла не более двух раз.

Сплошной контроль исполнителем и работником ОТК.

Таблица 1 — Ориентировочные режимы точечной сварки малоуглеродистых сталей типа 08кп Толщина тонкой детали, мм Сварочный ток, кА Длительность импульса, с Усилие электродов, кг

0,5	6,0-6,5	0,08-0,10	120-180
0,8	6,5-7,0	0,10-0,14	200-250
1,0	7,0-8,0	0,10-0,16	250-300
1,2	8,0-9,0	0,12-0,18	300-400
1,5	9,0-10,0	0,14-0,20	400-500
2,0	10,0-11,5	0,18-0,24	600-700
3,0	11,5-14,0	0,24-0,30	800-900

Таблица 2 — Ориентировочные режимы точечной сварки малоуглеродистых сталей типа 10, 20 Толщина тонкой детали, мм Сварочный ток, кА Длительность импульса, с Усилие электродов, кг

0,5	6,0-6,5	0,12-0,20	120-180
0,8	6,5-7,0	0,14-0,26	200-250
1,0	7,0-8,0	0,16-0,30	250-300
1,2	8,0-9,0	0,18-0,36	300-400
1,5	9,0-10,0	0,20-0,40	400-500
2,0	10,0-11,5	0,30-0,50	600-700
3,0	11,5-14,0	0,36-0,60	800-900

Таблица 3 — Ориентировочные режимы точечной сварки малоуглеродистых сталей типа 30ХГСА, 12Г2А, Ст45, 40ХНМА Толщина тонкой детали, мм 1 импульс (сварка) Длительность паузы, с 2 импульс (термообработка) Усилие электродов, кг Ток, кА Длительность импульса, с Ток, кА Длительность импульса, с

0,5	5,0-6,0	0,32-0,40	0,3-0,5	4,0-5,0	0,50-0,60	200-300
0,8	5,5-6,2	0,36-0,44	0,4-0,6	4,5-5,2	0,60-0,74	250-350
1,0	6,2-6,7	0,42-0,50	0,6-0,7	4,8-5,5	0,68-0,78	400-500
1,2	7,2-7,7	0,46-0,54	0,7-0,9	5,0-6,0	0,72-0,86	500-600
1,5	8,7-9,2	0,56-0,64	0,8-1,1	6,2-7,4	0,86-0,96	600-800
2,0	10-11	0,74-0,84	1,0-1,4	7,0-8,0	1,1-1,3	800-1000
3,0	13-14	1,2-1,4	1,3-1,6	9,0-10	1,80-2,20	1100-1400

Примечание — Допускается применение одного сварочного импульса, если узел подвергается после сварки термообработке.

Таблица 4 — Ориентировочные режимы точечной сварки сталей Х18Н9Т Толщина тонкой детали, мм Сварочный ток, кА Длительность импульса, с Усилие электродов, кг

0,3	4,0-5,0	0,06-0,08	150-200
0,5	4,0-5,0	0,08-0,12	250-350
0,8	4,0-5,0	0,12-0,16	300-400
1,0	4,5-5,7	0,16-0,18	350-450
1,2	5,0-6,0	0,18-0,20	450-550
1,5	6,0-7,5	0,20-0,24	500-650
2,0	7,0-8,5	0,24-0,30	800-900

Таблица 5 — Ориентировочные режимы точечной сварки титана ВТ1-1, ВТ1-0 Толщина тонкой детали, мм Сварочный ток, кА Длительность импульса, с Усилие электродов, кг

0,3	4,0-5,0	0,06-0,10	100-150
0,5	4,0-5,0	0,10-0,16	200-250
0,8	4,0-5,0	0,16-0,18	250-300
1,0	5,0-6,0	0,20-0,22	350-400
1,2	6,0-7,0	0,22-0,24	400-450
1,5	7,0-8,0	0,26-0,28	500-550
2,0	9,0-10,0	0,30-0,32	800-950
3,0	12,0-14,0	0,34-0,38	1000-1100

Таблица 6 — Конструктивные элементы сварных соединений из конструкционных сталей, выполненных контактной точечной сваркой Толщина тонкой детали в пакете, мм Диаметр литого ядра сварной точки, мм Шаг точек, мм (мин.) Расстояние между рядами точек, мм Минимальные размеры нахлестки, мм Мин. расстояние от центра точки до кромки нахлестки, мм

0,5	3+1,0	10,0	6	8	4
0,8	3+1,0	11,0	8	9	5
1,0	4+1,0	12,0	8	10	6
1,2	4,5+1,0	13,0	8	11	7
1,5	5+2,0	14,0	8	12	8
2,0	6+2,0	16,0	10	15	10
3,0	8+2,0	20,0	16	18	12

Таблица 7 — Конструктивные элементы сварных соединений из нержавеющих, жаропрочных сталей, титана, выполненных контактной точечной сваркой Толщина тонкой детали в пакете, мм Диаметр литого ядра сварной точки, мм Шаг точек, мм (миним.) Расстояние между рядами точек, мм Минимальные размеры нахлестки, мм Мин. расстояние от центра точки до кромки нахлестки, мм

0,3	2+1,0	6,0	5,0	6,0	3
0,5	2+1,0	8,0	6,0	6,0	4
0,8	3+1,0	10,0	8,0	7,0	5
1,0	4+1,0	10,0	8,0	8,0	6
1,2	4,5+1,0	12,0	8,0	9,0	6,5
1,5	5,5+1,5	12,0	8,0	10,0	7
2,0	6,5+1,5	14,0	10,0	12,0	8
3,0	8+2,0	18,0	16,0	16,0	10

Примечание — Применение нахлестки меньшей, чем указано в таблице допустимо лишь в неответственных соединениях.

Соотношение толщин свариваемых деталей в соединении не должно превышать 2:1.

Максимально допустимое количество деталей в соединении не должно превышать двух.

Контроль качества сварки

Подвергать внешнему осмотру 100 % сварных узлов, включая технологические образцы.

Визуальный контроль проводить согласно требованиям таблицы 8 и 9.

Таблица 8 — Нормы контроля наружных дефектов сварных соединений, выполненных контактной сваркой Наименование дефекта Способ обнаружения Допустимое количество дефектов без исправления Допустимое количество дефектов при котором разрешается исправления Способ устранения дефектов

Вмятины от электродов на поверхности деталей	Глубина вмятины не превышает 20% от толщины детали	Внешний осмотр, измерение	100 %	—	—
Вмятины от электродов на поверхности деталей	Глубина вмятины 20-30% от толщины детали	То же	10%	—	Не исправляется
Смещение точек от намеченного положения	По шагу	Внешний осмотр, измерение	±20 %	—	Не исправляется
Смещение точек от намеченного положения	От оси	То же	±20 %	—	Не исправляется
Наружный выплеск		Внешний осмотр	Не допускается	15%	Механическая зачистка
Разрыв или трещины металла у кромки нахлестки		Внешний осмотр	Не допускается	Не более одного дефекта на узел	Разделка дефекта, сварка плавлением
Прожог		Внешний осмотр	Не допускается	Не более одного прожога на узел	Разделка дефектного места, сварка плавлением

Примечания:

Производить исправление дефектов аргонодуговой сваркой согласно действующих ТИ.
После устранения дефектов изделия подвергаются повторному контролю ОТК.

Таблица 9 — Нормы контроля внутренних дефектов сварных соединений Наименование дефектов Способ обнаружения Допустимое количество дефектов без исправления Допустимое количество дефектов, при котором разрешается исправление Способ устранения дефектов

Внутренний выплеск	Рентгеноконтроль	10 %	15 %	Высверливание дефектной точке, сварка плавлением, постановка 2-х точек рядом с дефектной
Внутренние трещины	Рентгеноконтроль	Внутренние трещины	Не более одного дефекта на узел	Высверливание дефектной точки, сварка плавлением
Внутренние раковины, поры	Рентгеноконтроль	10 %	15 %	Высверливание дефектной точки, сварка плавлением

Примечание — После устранения дефектов узел (изделие) подвергается контролю ОТК внешним осмотром и рентгеноконтролю.

Материалы

Шкурка шлифовальная водостойкая бумажная ГОСТ 10054-75.
Бензин авиационный Б70 ГОСТ 1012-72.
Ацетон технический ГОСТ 2768-76.
Полотно хлопчатобумажное обтирочное ГОСТ 14253-76.
Бензин А-76 ГОСТ 2084-77 и «Галоша» ТУ 38-401-67-108-92.

Оборудование, приспособления, инструмент

Контактные сварочные машины типа ССП-2,ССП-3, «МТП» или «МТПУ» мощностью от 75 до 300 кВа или МТК-5502.
Электроды для электросварочных машин ГОСТ 14111-77.
Приспособления для сварки.
Очки защитные герметичные.
Стол рабочий типа СМ-4.

weldworld.ru

Сварка титана — WiKi

К основным способам сварки титана и его сплавов относятся:

дуговая сварка в среде инертных газов неплавящимся или плавящимся электродом;
дуговая сварка титана под флюсом;
электрошлаковая сварка;
электронно-лучевая сварка;
контактная сварка.

ru-wiki.org

Сварка титана и его сплавов. Сварка

Сварка титана и его сплавов

Титановые сплавы являются сравнительно новыми конструкционными материалами. Они обладают рядом ценных свойств, обусловливающих их широкое применение в авиационной промышленности, ракетостроении, судостроении, химическом машиностроении и других отраслях производства. Главное достоинство этих материалов – сочетание высоких механических характеристик и коррозионной стойкости с малой плотностью (4,5 г/см3). Титан получил широкое применение благодаря своим особым свойствам: малой плотности, высокой температуре плавления (1 665 °C), высокой коррозионной стойкости во многих агрессивных средах, высокой прочности.

Высокое электрическое сопротивление и низкая теплопроводность создают условия, при которых для сварки титана затрачивается значительно меньше электроэнергии, чем при сварке алюминия и даже стали. Кроме того, титан маломагнитен, и поэтому значительно снижается влияние магнитного дутья. Основной трудностью сварки титана и его сплавов является большая химическая активность титана при высоких температурах к кислороду, азоту и водороду. Поэтому для получения качественных соединений при сварке необходима хорошая защита от взаимодействия с атмосферой не только сварочной ванны, но и всей зоны металла, нагретого свыше 500 °C.

Подготовку кромок к сварке производят травлением раствором, состоящим из 350 см3 соляной кислоты, 50 см3 плавиковой кислоты и 600 см3 воды. Допускается механическая обработка кромок до металлического блеска с последующим обезжириванием.

Сварка производится в защитных газах ручным и механизированным способами неплавящимся электродом и титановой проволокой, а также под флюсом.

Ручная аргонодуговая сварка вольфрамовым электродом производится постоянным током прямой полярности. Сварочный ток при толщине металла 0,5–4,0 мм составляет 40–170 А, вылет вольфрамового электрода – 6–8 мм, дуга – 1–2 мм. Расход аргона – 20–25 л/ мин. При автоматической сварке в аргоне применяют титановую сварочную проволоку диаметром 1,5–3,0 мм.

При сварке под флюсом необходима защита обратной стороны шва хорошо подогнанными стальными или медными подкладками, применяются также остающиеся титановые подкладки.

Во время сварки используются бескислородные фторидно-хлоридные флюсы марки АН—Т различного назначения. Вылет электродной проволоки должен быть не более 20–25 мм, а высота слоя флюса – не менее вылета электрода. Шлаковую корку удаляют после охлаждения металла ниже 400 °C.

Поделитесь на страничке

Следующая глава >

info.wikireading.ru