Care este relația dintre culoarea sudurii din titan și calitatea materialului din titan?

Titanul are o reactivitate chimică extrem de puternică. La temperaturi ridicate, are o afinitate semnificativă pentru elementele de impurități precum oxigenul, azotul, hidrogenul și carbonul. Când se utilizeazăsârmă de sudare de titanpentru sudare, ciclul termic va crește semnificativ rata de adsorbție a gazului. Dacă protecția și controlul procesului sunt necorespunzătoare, este foarte probabil să provoace fragilitatea articulațiilor și deteriorarea performanței. Și vom descoperi că există culori diferite pe suprafața de sudură. Ce indică aceste culori? Să-l explorăm împreună.

Titanul are o sudabilitate excelentă. Conductivitatea sa termică este de aproximativ 0,041 Cal/(grad ・cm・s), cu căldură concentrată în arc și formare stabilă de bazin topit; coeficientul său de dilatare termică este de 8,6×10⁻⁶/grad, mult mai mic decât cel al oțelului carbon, rezultând o deformare mică la sudare. Cu toate acestea, punctul de topire al titanului este de 1668 de grade, necesitând un aport ridicat de căldură. La 882 de grade, are loc o transformare de fază →, iar boabele de fază au tendința de a crește rapid, ceea ce duce la deteriorarea tenacității articulațiilor. Nu exista tendinta de fisuri la cald sau fisuri intergranulare in timpul sudarii, dar aliajele de titan + sunt predispuse la generarea de pori, ceea ce necesita un control strict al ciclului termic si protectia gazelor.

 Oxigenul și azotul sunt încorporate în rețeaua de titan sub formă de soluție solidă interstițială, provocând deformarea rețelei, ceea ce duce la o creștere a rezistenței și durității, reducând în același timp plasticitatea și duritatea. Aceasta este cauza principală a fisurilor sudurii.

 O creștere a conținutului de hidrogen reduce semnificativ rezistența la impact, iar precipitarea titanului hidrogenat provoacă fragilizarea hidrogenului.

 La temperatura camerei, soluția solidă de carbon reduce plasticitatea, iar când conținutul depășește limita, formează o rețea de TiC, crescând sensibilitatea la fisuri. Standardul național limitează conținutul de carbon al aliajelor de titan la Mai puțin sau egal cu 0,1%. Înainte de sudare, petele de ulei, solzii de oxid și umezeala de pe suprafețele piesei de prelucrat și ale firului de sudură trebuie îndepărtate complet pentru a evita contaminarea cu creșteri de carbon și hidrogen.

 Culoarea cordonului de sudură se modifică progresiv în funcție de gradul de oxidare: alb argintiu (fără oxidare, protecție excelentă) → galben auriu (TiO, oxidare ușoară) → albastru (Ti₂O₃, oxidare moderată) → gri (TiO₂, oxidare severă).

 Titanul începe să absoarbă oxigenul la 400 de grade și azotul la 600 de grade. Intrarea oxigenului și a azotului duce direct la oxidare și nitrurare. Zona cu temperatură înaltă-adsorbe continuu oxigenul și azotul, formând straturi fragile de oxid și impurități solide din soluție, însoțite de o creștere a durității, o scădere a plasticității și a rezistenței la coroziune, iar cu cât culoarea este mai închisă, cu atât poluarea este mai severă și calitatea mai slabă.

Culoarea sudurii este indicatorul de bază pentru evaluarea rapidă a calității pe-site:

 Albul este cel mai bun, galben auriu cu oxidare densă este de obicei calificat;

Albastrul și mai sus indică gradul de oxidare, iar plasticitatea și duritatea scad semnificativ. Structurile cheie trebuie evaluate sau reproiectate;

 Gri/alb cenușiu indică o contaminare severă, îmbinarea devine fragilă și trebuie îndepărtată și re{0}}sudată.

Testele au arătat că culoarea este cea mai intuitivă reprezentare a efectului de protecție și a gradului de contaminare. Oxidarea crescută duce la o creștere a durității sudurii. Efectul combinat de întărire și fragilitate a soluției solide de oxigen și azot determină o creștere a cracării la rece și a sensibilității întârziate la fisurare, iar duritatea crestăturii se deteriorează. Prin urmare, evaluarea culorii este primul punct de control al calității și trebuie combinată cu teste non-distructive pentru a confirma calitatea internă.

Procesul de sudare trebuie efectuat cu protecție completă cu-proces argon pentru bazinul de topire și zona de-temperatură ridicată peste 400 de grade . Puritatea argonului ar trebui să fie mai mare sau egală cu 99,99%, iar temperatura punctului de rouă ar trebui să fie mai mică sau egală cu -60 de grade . Conținutul de hidrogen al firului de sudură trebuie să fie mai mic sau egal cu 0,002%. Pentru a preveni invadarea turbulențelor de aer, este adoptată o metodă de protecție trei{10}}în-(duza pistolului de sudură, capacul de rezistență și umplerea din spate cu argon). Canelura este prelucrata mecanic si slefuirea este interzisa; inițierea arcului de înaltă{13}frecvență este preferată pentru a evita sudarea în puncte; aportul de căldură și durata șederii la temperatură înaltă{15}ar trebui să fie strict controlate pentru a inhiba creșterea cristalelor. În general, tratamentul termic post-sudare nu se efectuează; atunci când este necesar, temperatura ar trebui să fie mai mică de 650 de grade pentru a evita contaminarea secundară.

Culoarea cordonului de sudură din titan reprezintă în esență un indicator vizual al eficienței protecției la temperatură înaltă-și gradul de contaminare cu impurități, reflectând direct proprietățile mecanice și fiabilitatea îmbinării. În aplicațiile de inginerie, o culoare argintie-albă sau aurie-galben este considerată standardul calificat, în timp ce orice culoare peste albastru trebuie tratată în conformitate cu specificațiile. Numai prin coordonarea execuției protecției împotriva gazelor, purificarea suprafeței, controlul aportului de căldură și protecția sculei, oxidarea și contaminarea pot fi suprimate eficient la rădăcină, iar îmbinările sudate cu titan de înaltă performanță pot fi obținute stabil.