Hur man förhindrar sprickor i titanlegeringssvetsning?

Titanlegering har blivit ett nyckelmaterial inom-avancerade områden som flyg-, marinteknik och medicinsk utrustning på grund av dess utmärkta specifika styrka, korrosionsbeständighet och biokompatibilitet. Men under svetsprocessen,titanlegeringhar potentiella risker för sprickdefekter. Detta problem påverkar komponenternas mekaniska egenskaper och servicesäkerhet, vilket begränsar dess breda tillämpning i komplexa strukturtillverkningsscenarier.

 

 

De fysikaliska och kemiska egenskaperna hos titanlegeringen bestämmer egenskaperna hos dess svetsprocess. Förekomsten av sprickbildning är resultatet av den kombinerade effekten av materialets egna egenskaper och svetsprocessfaktorer. Heta sprickor är intergranulära fel vid höga temperaturer; kalla sprickor är kärnhotet från väte-inducerad sprickbildning; återuppvärmningssprickor är dolda faror under åldringsbehandling.

 

 

Som svar på mekanismerna för svetssprickor i titanlegeringar måste sprickförebyggande teknik gå igenom hela processen med "för-svetsförberedelse - svetsprocess - efter-svetsbehandling".

 

(I) För-svetsningsförberedelse

Kärnan i för-svetsberedning är att minska införandet av föroreningar och spänningskoncentrationer och skapa stabila förhållanden för svetsprocessen.

• Val av basmetall och fyllnadsmaterial: Välj tillsatstrådar med matchande sammansättning. För titanlegeringar med hög-hållfasthet kan bor och zirkonium tillsättas för att förädla korn; slipa/beta för att ta bort oxidskal, oljefläckar och andra föroreningar på ytan av basmetall och tillsatstrådar, och slutföra svetsningen inom 4 timmar efter behandling.

 

• Leddesign och spårbearbetning: Föredra stumfogar med spårvinkel, rotyta och mellanrum; använda kallbearbetningsmetoder som fräsning för bearbetning av spår, och termisk skärning är förbjuden.

 

• Svetsmiljökontroll: Arbeta i en sluten verkstad med specifik temperatur och luftfuktighet; för viktiga komponenter, sätt upp skyddsskjul och använd avfuktnings- och dammtät utrustning för att förhindra att fukt och damm kommer in i den smälta poolen.

 

(II) Svetsprocess

Svetsprocessen är kärnlänken för att förhindra sprickor. Det är nödvändigt att uppnå exakt kontroll av den smälta poolen och den värme-påverkade zonen genom val av svetsmetoder, optimering av processparametrar och förbättrat skydd.

 

• Föredragna svetsmetoder: Prioritera metoder med koncentrerad energi och kontrollerbar värmetillförsel. Använd TIG-svetsning för tunna plåtar (Mindre än eller lika med 10 mm) och PAW-svetsning för medelstora och tjocka plåtar; för avancerade områden som flyg, EBW och LBW är svetsning att föredra (utmärkt men hög kostnad), och manuell bågsvetsning är strängt förbjuden.

 

 

• Optimering av processparametrar: Kärnan är att styra värmetillförsel och kylhastighet. Ström: 50-80A för tunna plattor, 100-150A för medium och tjocka plattor; spänning: 10-15V; hastighet: 5-10 mm/s; interpasstemperatur för flerskiktssvetsning Mindre än eller lika med 100 grader .

 

• Förbättrade skyddsåtgärder: Använd ren argon med högt-flöde med en renhet som är större än eller lika med 99,99 %, utrustad med en bakre skärm (för att hålla svetsfogen sval under 400 grader) och ryggskydd (argonåterblåsning; för rörledningssvetsning, fyll röret med argon före svetsning tills syrehalten är sval<0.01%). It is normal to observe the molten pool showing silvery white; stop welding for treatment if it is blue-purple.

 

(III) Efter-svetsbehandling

Efter-svetsbehandling kan eliminera kvarvarande spänningar och minska vätehalten, och därigenom förhindra kallsprickor och återuppvärmningssprickor. Kärnprocesserna är följande:

 

1. Dehydreringsbehandling efter-svetsning

Tillämpbar på titanlegeringskomponenter som är benägna att kallspricka, implementera omedelbart efter svetsning: håll vid 200–250 grader i 2–4 timmar för att främja vätediffusion och utfällning och förhindra kallsprickning.

 

2. Stresslindring glödgning

Process: håll vid 550–650 grader i 1–2 timmar, kyl med ugnen till under 300 grader och luftkyla sedan. Det kan eliminera mer än 80 % av restspänningen, förfina mikrostrukturen och förbättra mekaniska egenskaper.

För ålders-härdande titanlegeringar bör glödgning + åldring användas i kombination för att undvika återuppvärmningssprickor.

 

3. Svetssöm Ytbehandling och inspektion

Slipa för att ta bort svetssträngar, stänk och oxidfjäll och kontrollera om det finns ytsprickor;

Använd ultraljudstestning (UT, känslighet större än eller lika med Φ2mm flat-motsvarande hål med platt botten) och penetranttestning (PT, inga linjära defekter) för att upptäcka interna/ytdefekter;

Sprickor måste avlägsnas genom mekanisk slipning, och om-svetsning enligt den ursprungliga processen och ny-inspektion krävs vid behov.

 

 

Förutom tekniska åtgärder är ett bra kvalitetskontrollsystem nyckeln till att förebygga sprickor.

 

• Svetsprocedurspecifikation (WPS)

Genomföra processtester för olika titanlegeringskvaliteter (Gr2, Gr5) och fogformer för att bestämma de optimala parametrarna; konstruktion utan utvärdering är strängt förbjudet.

 

• Svetsarledning

Svetsare måste ha speciella kvalifikationer för titanlegeringssvetsning och känna till särdragen och sprickförebyggande krav för titanlegeringssvetsning.

 

• Hela-processen Spårbarhet

Registrera satserna av oädel metall och tillsatstråd, svetsparametrar, efter-svetsbehandling och resultat för upptäckt av fel under hela processen för att uppnå exakt spårbarhet av problem.