Сварка титана

Главная \ СТАТЬИ О ТИТАНЕ \ Сварка титана
Сварка титана

Во многих случаях металлические детали приходится соединять друг с другом путем сварки, твердой или мягкой пайки, применения заклепок или болтов.
Поэтому использование титана в качестве конструкционного материала при сооружении мостов, трубопроводов, цистерн, судов, в самолетостроении и в сухопутном транспорте делает необходимым соединение титановых деталей между собой и с деталями из других металлов. Такое соединение должно обладать определенными механическими свойствами, отвечающими эксплуатационным требованиям к готовому изделию.
В результате интенсивных исследований эта проблема, казавшаяся вначале неразрешимой, получила практическое решение.
Сварка является основным методом соединения титана. Первоначальные попытки сваривать титан были связаны с большими трудностями, которые впоследствии были преодолены при применении соответствующей технологии.
Правильный выбор материалов позволяет получать качественные сварные соединения, обладающие достаточной прочностью, пластичностью и сопротивлением удару.
При условии исключения дополнительного загрязнения металла примесями из атмосферы и при не слишком высоком содержании в-фазы металл с низким содержанием элементов внедрения обеспечивает получение качественного соединения.
Элементы внедрения повышают прочность металла за счет сильного снижения его пластичности и ударной вязкости. Наличие или введение углерода, кислорода, азота или водорода ухудшает также пластичность при загибе и сопротивление удару сварного соединения. Допустимое содержание этих элементов очень незначительное. Для получения хороших результатов при сварке необходимо пользоваться материалом, содержащим не более 0,1% углерода, 0,1 % кислорода, 0,05% азота и желательно менее 0,005% водорода. Несколько большее содержание кислорода допустимо в двухфазных (а+в) сплавах сравнительно с а-сплавами.
С повышением содержания примесей сверх допустимого пластичность сварного соединения быстро снижается. Нелегированный титан легко сваривается при малом содержании в нем примесей. То же самое можно сказать об а-сплавах, содержащих алюминий и олово. Однако сварные соединения типичных (a+в) -сплавов, содержащих марганец, хром, железо, ванадий и молибден, имеют обычно значительно более низкую пластичность при загибе и сопротивление удару. Пластичность и сопротивление удару особенно резко снижаются при общем содержании легирующих элементов, стабилизирующих в-фазу, свыше 3% [1]. При более высоком легировании этими элементами без снижения пластичности сварного соединения в сплавы следует вводить элементы, которые стабилизируют а-фазу (алюминий, олово).
Сварка требует нагрева металла до высоких температур. Низкая пластичность является отчасти следствием этого нагрева, а не только действия легирующих элементов или элементов внедрения. Поэтому при сварке титана необходимо не только контролировать содержание легирующих элементов и примесей, которые вызывают хрупкость, но и учитывать влияние нагрева. Некоторые методы сварки неприменимы к титану. Например, атомно-водородная сварка титана не производится вследствие явно вредного насыщения металла водородом. Нельзя пользоваться обмазкой электродов или флюсами вследствие возможного загрязнения титана содержащимися в них элементами и недостаточной защиты от действия атмосферы (Работы советских исследователей показали возможность успешного выполнения сварки титана под флюсом. Примечание редакторов.). Ниже рассматриваются наиболее распространенные методы, с успехом применяемые для сварки титана.