Comment souder le titane et son alliage ?

Le titane métallique a été utilisé dans divers domaines en raison de ses avantages inégalés, tels que poids léger, haute résistance, bonne résistance aux températures élevées et basses, excellente résistance aux fissures et résistance à la corrosion dans le chlore gazeux humide. Le soudage du titane pose un défi particulièrement important à de nombreux soudeurs, car le métal lui-même est plutôt nouveau pour la plupart des secteurs industriels. Alors que de nombreux matériaux peuvent être utilisés pour le soudage, aucun n'a la combinaison de durabilité, de flexibilité et de résistance que l'on trouve dans le titane. Cette combinaison de caractéristiques rend le matériau extrêmement difficile à travailler et pose des défis particuliers, même pour les travailleurs qualifiés qui sont formés et expérimentés dans le soudage. C'est ce qui rend le soudage du titane extrêmement exigeant. Ici, nous allons discuter du soudage du titane et de son alliage, si vous êtes intéressé, lisez la suite !

Analyse de soudabilité

  • Fragilité causée par la contamination des éléments interstitiels

Le titane est un élément chimique actif à haute température. Le titane peut absorber l'hydrogène rapidement au-dessus de 300℃, absorber l'oxygène rapidement au-dessus de 600℃ et absorber l'azote rapidement au-dessus de 700℃. Si aucune protection efficace n'est obtenue pendant le processus de soudage et de refroidissement après soudage, la plasticité diminuera et la fragilité augmentera. Le carbone du matériau titane est généralement maîtrisé en dessous de 0.1%, car lorsque le carbone dépasse sa solubilité, il génère du TiC dur et cassant avec une répartition en réseau, ce qui est facile à provoquer des fissures.

  • Fissure à chaud

En raison du titane et du titane, la teneur en impuretés de l'alliage est moindre, il n'est pas facile de produire des fissures à chaud, qui ont des exigences de haute qualité pour le fil de soudage, un fil de soudage non qualifié provoquera des fissures, des intercalaires et d'autres défauts, un grand nombre d'impuretés peut provoquer des fissures à chaud lors du soudage.

  • Une fissuration retardée peut se produire dans la zone affectée par la CHALEUR

Pendant le soudage, l'hydrogène dans la piscine et le métal de base dans la zone à basse température diffusent vers la zone affectée par la CHALEUR, ce qui conduit à l'accumulation d'hydrogène dans la zone affectée par la chaleur et provoque des fissures dans des conditions de contrainte défavorables.

  • Porosité

La porosité est le défaut le plus courant dans le soudage du titane et des alliages de titane. C'est généralement la porosité de la soudure et la porosité de la ligne de fusion, la porosité est généralement située près de la ligne de fusion lorsque l'énergie de la ligne de soudage est plus grande, mais principalement dans la zone de soudage, en particulier lorsque la surface de soudage est polluée par l'eau et l'huile.

Technologie de soudage

  • Méthode de soudage

Méthode de soudage GTAW, connexion à courant continu, utilisant l'amorçage d'arc à haute fréquence et l'atténuation de la machine à souder à dispositif d'extinction d'arc.

  • Matériel de soudage

La sélection du fil de soudage doit faire en sorte que la résistance à la traction du cordon de soudure ne soit pas inférieure à la limite inférieure de la résistance à la traction standard du métal de base recuit, la plasticité et la résistance à la corrosion du cordon de soudure après l'état de soudage ne sont pas inférieures au recuit métal de base ou similaire au métal de base, et la soudabilité est bonne.

La composition chimique de fil ER Ti-2 est indiqué dans le tableau ci-dessous.

Fils de soudageTiFeCNO
ERTi-2Balance0.30.10.050.0150.25
Tableau 1
  • Sélection du gaz de protection et de la couleur de soudure

La pureté de l'argon pour le soudage ne doit pas être inférieure à 99.99 %, l'humidité doit être inférieure à 50 mL/m³ et le point de rosée ne doit pas être supérieur à -40 ℃. Il ne doit pas être utilisé lorsque la pression de l'argon en bouteille est inférieure à 0.981 MPa. Le bassin de soudage et la zone où la température de surface interne et externe du joint de soudage est supérieure à 400 ℃ sont protégés par du gaz argon.

Couleur des joints de soudureArgent Jaune clairJaune foncéViolet (lustre métallique)Bleu (lustre métallique)Blanc cassé, jaune-blanc
Pureté du gaz argon99.99 %98.7 %97.8 %97.5 %97 %96 %
Qualité de soudageDes matériaux deBon QualifiedQualifiedUnqualified Unqualified
Tableau 2
  • Préparation de la soudure

Des mesures efficaces doivent être prises pour éviter la dissolution mutuelle entre l'acier et le titane dans le processus de soudage, garder le site propre et éviter d'utiliser des outils en fer.

Traitement des rainures. Après avoir coupé le tuyau en titane, la meuleuse est utilisée pour polir la rainure. L'angle de la rainure est de 30° ± 2.5° d'un côté et le bord émoussé est de 0.5 ~ 1.5 mm. Le traitement de la rainure ne doit pas provoquer une décoloration due à la surchauffe du métal de base. Les surfaces intérieures et extérieures de la rainure et ses côtés à moins de 25 mm doivent être nettoyés selon la procédure suivante : polissage à la machine à polir — polissage à la roue de papier de verre — nettoyage à l'acétone. Nettoyez le fil de soudage avec une éponge trempée dans de l'acétone et vérifiez soigneusement s'il y a des fissures et des intercalaires près de la rainure du métal de base et du fil de soudage, et attendez l'extrémité sèche de la rainure avant l'opération. Si le soudage ne peut pas être effectué à temps, du ruban adhésif et une feuille de plastique doivent être utilisés pour protéger la rainure. Le temps entre le nettoyage et le soudage ne dépasse pas 2 heures, les gants de soudeur doivent être propres avant utilisation doivent être nettoyés avec de l'éthanol anhydre (ou de l'acétone), évitez les fibres de coton attachées à la surface du soudeur.

  • Paramètres du processus de soudage

Epaisseur de paroi

Couche de soudure

Diamètre de l'électrode en tungstène

Courant de soudage

Diamètre du fil

Le flux de gaz argon

Le diamètre de la buse

Poignée de soudage

Faites glisser le couvercle

Tube

3-4

2

2.4

75-95

2.5

11-13

20-22

11-22

12

5-6

3

2.4

90-120

2.5

12-15

20-22

11-22

18

7-8

3-4

3.0

120-160

3.0

12-15

20-22

11-22

18

Il convient de noter que, à condition d'assurer une bonne formation de la soudure, le soudage à faible énergie de ligne doit être sélectionné dans la mesure du possible et la température intercalaire ne doit pas être supérieure à 200 pour empêcher le grain de croître trop longtemps à haute température. Température. Le processus de soudage doit être effectué sous la protection de l'argon : la buse de la torche de soudage doit être utilisée pour protéger le bain de fusion, le couvercle de traînée de la torche de soudage doit être utilisé pour protéger la soudure chaude et la surface extérieure de la zone de joint proche, et le tuyau doit être rempli d'argon pour protéger le cordon de soudure et la surface intérieure de la zone du joint proche. Lorsque le tuyau en titane de grand diamètre est soudé, le soudeur doit utiliser un masque à gaz et une housse de protection à main pour protéger l'arrière du bassin de soudage.

Lors du soudage de tubes de petit diamètre ou à orifice fixe, le papier soluble doit être utilisé à l'endroit où la surface du tube en titane est à 150-300 mm de la rainure (une valeur plus grande doit être prise en fonction de l'opérabilité) pour éviter le sceller le papier soluble d'être endommagé par une pression excessive dans le tube, puis du gaz argon doit être rempli pour évacuer l'air dans le tube. L'argon doit être complètement préchargé avant le soudage, et l'argon doit être retardé après le soudage pour refroidir complètement la zone à haute température et empêcher l'oxydation de la surface.

Inspection de soudage

Le soudeur doit nettoyer la surface du cordon pour lui donner une bonne apparence.

La largeur doit être de 2 mm au-dessus du bord de la rainure. La hauteur du pied de soudure d'angle doit répondre aux exigences de conception et la forme doit être lisse. La qualité de la surface doit répondre aux exigences suivantes : aucun défaut tel que morsure des bords, fissure, non-fusion, porosité, inclusion de laitier et éclaboussure n'est autorisé ; Hauteur résiduelle de soudure : lorsque l'épaisseur de paroi est inférieure à 5 mm, 0 ~ 1.5 mm ; Lorsque l'épaisseur de paroi est supérieure à 5 mm, elle est de 1 à 2 mm; La quantité de bord décalé sur la surface de la soudure c ne doit pas être supérieure à 10 % de l'épaisseur de la paroi et ne doit pas dépasser 1 mm.

Les soudures inférieures doivent être inspectées par ressuage et doivent être considérées comme exemptes de fissures et de tout autre défaut de surface. Vérifiez la couleur de la surface de chaque soudure, qui indique le changement de couleur du film d'oxyde de surface à différentes températures, et leurs propriétés mécaniques ne sont pas les mêmes. (Voir Tableau 3) Remarque : La méthode de décapage doit être utilisée pour distinguer l'oxydation à basse température de l'oxydation à haute température.

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