钛-良好的焊接和热处理

钛产品的制造成复杂的形状是许多制造商的常规形式。这些商店认识很久以前,钛不是一个特殊材料要求精心制造技术。本文将讨论创建良好的钛焊缝和有效的热处理。

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重要的钛和钢之间的差异或镍基合金需要被认可。这些都是:

•钛的低密度

•钛的低弹性模量

•钛的更高的熔点

•钛的低延性

•钛瘿的倾向

•在焊接钛对污染的敏感性

这些差异补偿允许制造钛使用类似的技术与不锈钢或镍基合金。本文用于制造钛处理常见的操作。

工作区域

钛的加工要求注意清洁。商店并不少见,处理几个金属隔离区域特别是用于钛。钛应该是免费的区域留出空气草稿,水分、灰尘、油脂和其他污染物,可能会发现进入或在金属。

焊接钛

钛和钛合金很容易焊接,使用几个焊接过程。正确地使焊缝在焊态韧性,在大多数环境中,是贱金属耐腐蚀。焊接不好,另一方面,可能使变脆,不耐腐蚀而贱金属。

的技术和设备用于焊接钛类似所需其它高性app亚博体育能材料,如不锈钢或镍基合金。亚博网站下载钛,然而,要求更加重视清洁和使用辅助惰性气体保护这些材料。亚博网站下载熔融钛焊缝金属必须完全由空气受污染。同时,热钛焊缝热影响区和根的一面必须保护,直到温度低于800°F (427°C)。

钛反应容易与空气、水分、油脂、污垢,耐火材料,和大多数其他金属形成脆性化合物。钛的反应气体和通量是常见的焊接过程,如气焊、屏蔽金属电弧,焊丝电弧,埋弧焊不合适。同样,大多数不同焊接钛金属是不可行的,因为钛形式与大多数其他金属脆性化合物;然而,可以焊接钛锆、钽、铌。

尽管预防措施,许多制造商通常焊接钛和经济,使声音,韧性焊接速度可比其他高性能材料。亚博网站下载焊接的重要好处之一的商业纯钛的成绩是99%纯钛和没有关心隔离。也是如此工业纯铜包钢丝或杆的成绩。

焊接过程

钛及其合金通常与气体保护钨极焊接(GTA或TIG)和天然气金属(GMA或MIG)焊接过程。抵抗,等离子弧、电子束和摩擦焊接钛在一定程度上也使用。所有这些过程为具体情况提供优势。然而,下面的讨论将主要关心在侠盗猎车手和GMA焊。许多讨论的原则适用于所有过程。

类型的焊接:气体保护钨极(GTA)和天然气金属(GMA)

侠盗猎车手过程可以用来制造对接接头没有填充金属钛底图的发散厚度。重的部分通常需要使用填充金属和槽关节。侠盗猎车手或GMA焊接过程可以被使用,尽管GMA焊更节约部分重约1/2英寸。如果使用侠盗猎车手过程中,应注意防止钨电极与熔池的接触,从而防止钨皮卡。

电力供应

传统的电源,连接到直流正极性(DCSP),用于GTA焊接钛。反极性(DCRP)用于GMA焊钛。遥控接触器允许弧被打破,而不删除的火炬冷却焊缝金属,从而维护惰性气体保护。脚控电流和接触器控制、高频引弧和保护气体计时器是其他的特性。

焊炬

水冷焊枪,配备一个方头陶瓷杯和一个气体镜头,建议GTA焊接钛。可能需要一个小不点杯GMA焊。敷钍钨电极氧化钍(通常是2%)推荐的GTA焊接钛。指出电极(结束钝化)有助于控制电弧特性。最小的直径电极应该使用它可以携带所需的电流。

惰性气体保护

保护需要提供钛焊件在冷却到800°F (427°C)以及熔熔池,以防止污染的空气。在侠盗猎车手和GMA焊、氩、氦屏蔽气体焊接年级露点的-50°F (-46°C)或更低的用于提供必要的保护。需要单独的天然气供应:

•主要熔熔池的保护。

•二次冷却保护堆焊和相关的热影响区。

•备份保护背面的焊缝和热影响区有关。

主屏蔽

熔熔池的主要防护提供了焊枪的正确选择。标准水冷焊炬配备大型(3/4或1英寸)陶瓷茶杯和天然气眼镜适合钛。大杯必须为整个熔熔池提供适当防护。气体镜头提供制服,nonturbulent惰性气体流。

优先于氦氩通常用于主火炬屏蔽,因为更好的电弧稳定性的特点。氩氦混合物可以使用如果高电压、电弧的温度高,而更大的渗透。制造商的建议应该使用气体流速火炬。

附近的流速20 cfh在实践中已经证明令人满意。多余的流向火炬可能导致动荡和屏蔽的损失。之前的有效性主要屏蔽应评估生产焊接。弧形可以击中一块废钛举行火炬仍只在火炬和保护气体。熔池后应该继续保护气体形式和电弧熄灭,直到焊缝冷却。未被污染的。,妥善保护,焊缝将光明和银色的外观。

二次保护

二次屏蔽通常提供的盾牌。落后于屏蔽的功能是保护固化钛焊缝金属和相关的热影响区,直到温度达到800°F (427°C)或更低。拖着盾牌一般定制的适合一个特定的火炬和一个特定的焊接操作。

拖着盾牌的设计应该为均匀分布紧凑,使装置内的惰性气体。可能需要水冷也应考虑,特别是对于大型盾牌。多孔铜扩散器提供了一个更和非紊流的惰性气体保护焊。

备份保护

备份设备的主要目的是提供惰性气体保护的根面焊缝及其热影响区。这类设备通常看起来就像拖着盾牌和可以手持,夹紧,或贴的位置。水冷铜备份酒吧(或大规模金属酒吧)也可以用作冷却散热器焊接。这些酒吧槽,槽位于焊缝直接低于(或高于)。每线性英尺大约10 cfh惰性气体流槽是需要足够的屏蔽。

临时屏蔽设备通常采用非常有效地与钛在商店或现场条件下焊接。这包括使用塑料完全用惰性气体将工件和洪水。同样,铝或不锈钢箔“帐篷”,贴在焊缝与惰性气体,淹没,被用作备份盾牌。当使用这些技术时,重要的是,所有的空气,将污染焊接,从系统中清除。惰性气体净化等于十倍的体积空气去除是一个好的经验法则为不规则的空间。应该保持适度的惰性气体,直到焊接完成。

优先于一般选用氩氦用于拖着盾牌和备份设备,主要是因为成本,还因为它的密度。氦,低密度,有时用于拖曳或备份上面焊接时屏蔽设备。是很重要的,单独的流控制可供小学,中学,和备份屏蔽设备。控制pre-purge post-purge火炬屏蔽、电磁阀和手动开关联锁与焊接电流二次和备份屏蔽也非常有用。

联合设计和准备

焊缝设计为其他金属钛类似。联合设计选择钛,然而,必须允许适当的两根和脸在惰性气体保护焊接和焊后检验双方的焊缝。关节表面必须光滑,清洁,和污染的完全免费的。所有燃烧是由磨削或机械文件应该被提交。同样,毛刺和锐利的边缘应该用一把锋利的文件删除。

使用砂纸或钢丝棉,抛开粒子,可以是一个污染源。yabo214钛的好联合临时舞台很重要。统一的临时舞台最小化种和控制焊道底轮廓。可怜的临时舞台会增加空气污染的可能性被困在关节,特别是臀部关节轻量材料。

维护期间联合开放的焊接是重要的。夹紧,防止关节运动期间建议焊接。如果使用点焊,相同的护理清洁和惰性气体屏蔽必须行使,对于任何和所有钛焊接,防止污染。任何破裂或污染最终焊接点焊前必须清除。

清洁

焊接钛之前,重要的是,焊接接头和焊接线的厂规模、泥土、灰尘、油脂、油、水分和其他潜在的污染物。包含这些外来物质的钛焊缝金属能降低性能和耐腐蚀性能。焊线是干净的包装的厂家。如果线似乎是脏,擦non-chlorinated溶剂,使用之前,是良好的实践。在严重的情况下,可能需要进行酸洗。

所有关节的表面和表面的基板的距离至少一英寸从联合需要清洗。正常的腌制机表面通常只需要与家用清洁剂和洗涤剂擦洗,其次是用热水彻底清洗和空气干燥。另外,擦拭焊接接头和邻近地区nonchlorinated溶剂如丙酮、甲苯、或甲乙酮(MEK),使用不起毛的布清洁或纤维素海绵,是可以接受的,没有提供的残留物。

特别有效的溶剂去除油脂和油的痕迹。溶剂清洗应遵循由钢丝刷清理,使用新的不锈钢刷。在任何情况下钢刷或钢丝棉应该用于钛的耐蚀性,嵌入的铁粒子构成危险。yabo214

光氧化的电影,可能由于加热在600°-800°F(316 - 427°)形成操作,可以删除通过刷牙一个新的不锈钢钢丝刷。轻磨,磨锉法和酸洗也有效。一个可接受的泡菜浴室的钛是35 vol. %(70%浓度),氮和5 vol. %氢氟酸(48%浓度)在室温下使用。浸渍的焊缝区域1到15分钟(取决于浴)的活动应该足够了。

冷水冲洗去除酸,其次是促进干燥的热水冲洗,完成清洗。重规模和oxygen-contaminated表面,如可能出现高温热处理后,最好是通过机械手段删除。磨,沙子或喷砂处理是常用的。熔融碱浴,尽管有用,需要护理氢传感器的可能性降到最低。除锈后,一个废酸液应该用于删除所有残留,提高表面。

一旦清洗,应该小心保护关节。处理应最小化和焊接开始尽可能清洁后不久。不工作时,焊接接头应保持满纸或塑料,以避免污染物的积累。

填充金属的选择

钛焊丝了AWS a5.16 - 70规范(“钛和钛合金焊接棒和电极”)。通常是良好的实践选择填充金属匹配属性和贱金属钛年级组成。然而,工业纯的成绩和合金,选择一个焊接钢丝强度水平低于贱金属也完成了。特殊情况可能需要不同级别的填充焊丝给所需的共同属性的组合。

焊接技术

除了干净的关节和焊线,适当的参数,和适当的惰性气体保护焊机技术需要注意当钛焊接。技术可以不当焊接污染的来源。开始前的电弧焊接钛,是一种很好的做法pre-purge火炬,拖着盾牌和备份盾可以肯定所有空气被移除。

只要有可能,应该使用高频引弧。划痕从钨电极是钨钛焊缝中夹杂物的来源。在电弧熄灭,使用当前下坡的接触器,由一个脚踏板控制,鼓励。火炬屏蔽应持续到下面的焊缝金属冷却800°F (427°C)。

从AZoM:钛和钛合金-形成和钛和钛合金的成形性

二、备份屏蔽也应该继续。稻草或焊缝上蓝色表明过早取消保护气体。焊接预热不是一般需要钛商店。然而,如果怀疑水分的存在,由于低温,高湿度,或潮湿的工作区域,预热可能是必要的。气炬加热(轻微的氧化焰)的焊缝表面约150°F(66°)通常是足以去除水分。

焊接弧长没有填充金属应等于钛电极直径。如果添加填充金属,最大弧长度应该是1 - 1/2倍电极直径。填充焊丝应送入焊接区交界处的焊缝和弧锥。

美联储线应顺利,不断进了水坑。断断续续浸渍技术引起动荡,并可能导致污染除热丝的盾牌。污染物可以转移到熔池下倾角。每当从惰性气体保护焊丝被删除,最后应该剪约1/2英寸去除污染的金属。层间温度应保持足够低,这样不需要额外的屏蔽。

清洗之间的传递是不必要的,如果焊缝依然明亮,银色的。稻草或浅蓝色焊缝变色可以删除通过钢丝刷清理干净的不锈钢钢丝刷。污染焊珠,深蓝色,灰色,或白色粉状的颜色,必须完全通过研磨。联合必须精心准备和清洗之前焊接。

评估焊接质量

使生产焊接钛之前,应仔细评估程序和技术。对于压力容器施工,ASME锅炉和压力容器规范,第九节(焊接资格),必须满足的细节过程和性能测试。

拉伸和弯曲测试试验焊接条件下用于生产验收标准。影响或缺口拉伸测试也可能是必需的,尤其是对于低温应用。一旦建立了良好的程序,就是明证拉伸和弯曲测试,他们应该严格遵守焊接在后续生产。

弯曲测试

弯曲测试评估延性。出于这个原因,弯曲试验在生产前试验焊缝或扩展的生产焊接为这一目的提供了一个良好的焊接质量评价。的弯曲试样焊缝定位垂直于轴弯曲保证均匀应变的焊缝金属和热影响区,从而使更多的有意义的结果。表1列出了为各种钛合金焊接弯曲半径。

表1列出了为各种钛合金焊接弯曲半径。

表1。弯曲半径为钛焊接

高质量焊缝应该能够弯曲半径表示没有开裂。钛焊接的问题通常是由于污染由于防护不足。焊缝的颜色可以作为屏蔽效能的指标,间接的焊接质量。因此,任何指示的一个通过钛焊缝的质量水平是显而易见的焊机和任何检查员。焊缝的颜色反映了焊缝的程度被暴露在氧气(空气)在升高的温度下。

明亮的银色金属光泽一般可以视为一个良好的焊缝,焊缝是提供清洁和良好的技术。其他颜色,如表2所述,代表不同程度的表面和焊缝污染,需要注意。

表2。不规则焊缝颜色和相应的治疗方法

硬度测量焊缝与贱金属也有时用作焊接质量的一项指标。正常情况下,未被污染的焊缝硬度不超过30分大的努,维氏或布氏硬度尺度(5点罗克韦尔B)比贱金属的硬度匹配的成分。应该认识到,heat-to-heat化学的变化,在规格内,会导致硬度差异略高于30努普或布氏硬度没有任何污染。在任何情况下,焊缝硬度应该引起关注,因为高污染的可能性。

ASME代码显示,如果钛焊缝金属硬度40多布氏硬度大于贱金属硬度、过度的污染是可能的。大幅提高硬度差需要删除受影响的焊缝金属区。代码进一步指定所有钛焊缝被液体渗透检查。此外,完整的摄影许多钛关节所需的代码。

电阻焊

电阻点焊、缝焊和对焊钛在大致相同的方式执行其他金属。与电弧焊,小心注意金属表面的清洁和保护焊缝金属和热影响区受空气污染是很重要的。

制备钛电阻点焊和缝焊类似于其他金属。表面必须清洁,无规模、氧化物、污垢、油漆、油脂、和石油。机表面的清洁与商业nonchlorinated溶剂,不留残渣是令人满意的。光氧化,如存在高温成形后,应该由酸洗或钢丝刷清理删除用干净的不锈钢钢丝刷。

惰性气体保护电阻点焊和缝焊通常不是必需的。交配的近表面结合电阻焊的很短的时间周期和挤压焊接压力有助于排除空气。如果一个深蓝、灰色或白色颜色开发钛表面的电阻点焊或缝焊后,必须考虑改变焊接参数或提供惰性气体保护。

app亚博体育电阻点焊和缝焊钛设备和参数是一样的奥氏体不锈钢是必需的。与任何焊接工艺上使用钛,应该在测试电阻点焊和缝焊钛,之前生产焊接。Tension-shear测试将有助于确定焊缝的质量。一旦验证生产质量焊接参数和程序,这些在生产运行期间应严格遵守。

电阻对焊和变异,螺柱焊接,是有趣的技术,有时用于钛。干净、脱氧对接表面是必须的。流动的电流通过工件使灭弧和电阻加热,使温度接近熔点。在适当的温度,工件被强迫在一起,将熔融金属和塑料的关节。在空气中成功焊接了。然而,惰性气体屏蔽可能需要3焊缝。

电阻焊技术已成功用于加入不同金属如钛铜合金、钢、不锈钢以及其他钛合金。测试焊缝应仔细分析建立适当的参数是在生产焊接。

钎焊钛

一些钎焊技术适用于钛。这些包括感应钎焊、电阻钎焊和炉内钎焊在氩气氛或真空。火炬钎焊并不适用于钛。由于钎焊技术潜在的污染钛表面,清洁很重要,应该考虑氩气或氦气屏蔽。合金的钎焊钛本身或其他金属钛基(70 ti-15cu-15ni),基(各种),或铝基(各种)。钛基合金需要温度附近的1700°F (927°C),而银和铝基合金需要1650°F (899°C)和1100°-1250°F (593°-677°C)。如果耐蚀性是很重要的,测试应该运行在钎焊的接头之前预期的环境中使用。据报道,钛基合金提供了优越的耐大气腐蚀和盐环境。

热处理钛

热处理的钛白衬衫通常并不是必要的。退火后可能是必要的严寒工作如果恢复延性或需要改善切削加工性能。减压治疗有时使用后严重的形成或焊接,避免由于高残余应力开裂或变形,或提高抗疲劳强度。清洁的钛零件热处理是很重要的,因为钛对污染的敏感性升高温度。白钛加热前应仔细清洗,使用nonchlorinated溶剂或清洁剂清洗,然后彻底冲洗水。处理后清洗应该最小化,以避免潜在的表面污染。

大多数钛成绩通常应力消失在1000°F (538°C) 45分钟和退火1300°F (704°C)两个小时。缓解压力温度略高(1100°F (593°C), 2小时。)和退火温度(1450°F (788°C), 4小时。适合五年级合金。空气冷却通常是可以接受的。

尽管没有特殊炉设备或保护气氛需要钛,稍微氧化气氛建议防止app亚博体育氢的皮卡。长时间直接火焰冲击,导致温度超过1200°F (649°C),应避免,因为潜在的污染焊接池和脆化。氢破碎或氨大气也不应该被使用,因为他们的使用会导致过度的氢传感器和脆化。

如果除锈处理,高温(1200°F;649°C)退火不可行,真空或惰性气体(氩气或氦气)干燥气氛建议。肤浅的表面变色,造成退火低于1200°F (649°C),可以在35%的硝酸酸洗- 5%氢氟酸浴在125°F (52°C)。但是,如果长时间加热或温度超过1200°F (649°C),熔融碱浴或机械除锈处理,其次是nitrichydrofluoric酸洗,去除规模是必要的。

来源:Timet

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