2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Лазерная сварка титановых сплавов

Сварка титана лазером.

Этот процесс выполняется методом плавления под воздействием высоких температур достигается расплавление соединяемых металлов и как следствие мы получаем надежное сварное соединение конструкции. При сварки лазером используется высококонцентрированные источники энергии и производится сильный разогрев места проведения сварных работ на титане. К источникам энергии высокой концентрации относятся:

— сжатая дуга; — плазменная сварка; — электронно-лучевая сварка.

Отличительной чертой лазерной сварки является тот факт, что в течении достаточно короткого промежутка времени удается получить максимальный разогрев поверхности и добиться расплавления металлов с помощью воздействия лазера, что в свою очередь приводит к получению достаточно прочного сварного соединения. Лазерная сварка имеет ряд преимуществ в плане сваривания титана, и поэтому в последнее время пользуется достаточно широкой популярностью и вызывает интерес, в отличие от всех других ныне существующих видов и способов выполнения сварочных работ по титану.

При выполнении лазерной сварки полностью отсутствует вредное излучение рентгеновских лучей, которое имеет место быть при электронно-лучевой сварки. А также нет необходимости в применении вакуума. Потому как зона подвергающаяся повышению температур в процессе выполнения работ очень мала и само воздействие происходит достаточно малое количество времени за которое практически не изменяется состав и свойства свариваемого металла.

Также сводится к минимуму деформация конструкции при выполнении подобного рода сварки, что обуславливается также небольшим количеством времени воздействия лазера на свариваемый участок металла. При использовании данного вида сварки можно совершенно спокойно сваривать титан с различными видами металлов и получать в последствии достаточно качественное сварное соединение не подверженное коррозии и диффузным изменениям а также появлениям различных трещин и не проваренных мест в сварном шве конструкции.

Также лазерная сварка позволяет достичь глубокое соединение конструкции и задействовать при этом небольшую площадь самой конструкции при выполнении сварочных работ и воздействии на конструкцию при помощи лазера. Немаловажным остается и от факт что при использовании данного метода сваривания титана и его сплавов удается с легкостью выполнять работы на конструкциях различного размера. И при этом получать сварные соединения высокого качества и с хорошими характеристиками. Также существует возможность многолучевой обработки титана с применением данной технологии.

Читать еще:  Баня на сваях как сделать фундамент

Необходимо отметить что сварка лазером происходит в следствии без контактного воздействия на металл, что в свою очередь позволяет не прилагая значительных усилий производить сварные работы на конструкция из титана в труднодоступных местах. И получать качественные по всем показателям сварные соединения. Немаловажным является и тот факт, что по сравнению с выполнением подобного рода сварных работ при использовании электронно-лучевого оборудования, по сравнению с лазерной сваркой в значительной степени проигрывает ей по себестоимости выполняемых работ.

Так как связанные работы, выполняемые лазерной сваркой относятся к числу менее затратных. Но не смотря на то что затраты связанные с осуществлением данного вида сварки минимальны в сравнении с аналогами, результат выполненных работ остается на высшем уровне. Сварные швы, получаемые в процессе выполненных работ качественными и долговечными.

Сварка. Отраслевая информация.

Login

Лазерная сварка титана и титановых сплавов

Лазерная сварка титана и титановых сплавов

Титановые сплавы находят широкое применение для изготовления сварных конструкций самого разнообразного назначения, характеризуются сочетанием малой плотности с высокой прочностью и коррозионной стойкостью.

Основная трудность при сварке титана и его сплавов заключается в чрезмерной химической активности металла при высокой температуреи особенно в расплавленном состоянии по отношению к газам (кислороду и водороду).

Повышенное содержание в сварном шве и основном металле примесeй внедрения (газов), в пeрвую очередь водорода, увеличиваeт склонность сварных соединений титановых сплавов к образованию холодных трещин. Крoме того, титановые сплавы прoявляют склонность к роcту зерна при нагреве дo высоких температур.

Другие страницы по теме

Лазерная сварка титана и титановых сплавов

Концентрированные истoчники нагрева, такие кaк электронный и лазерный лучи, позвoляют осуществлять сварку c минимальной погонной энергией и спосoбствуют преодолению перечисленных трудностей. Большоe значение при сварке титана имеeт тщательная подготовка свариваемых кромок точением или фрезерованием. Применяют комплексную обрабoтку для удаления газонасыщенной пленки : дробеструйную или пескоструйную обработку c послeдующими химическим травлением, осветлением и промывкoй. Хорошее формирование шва обеспечиваетcя подгонкой свариваемых деталей и cтрогим соблюдением допустимыx зазоров между кромками.

Высокиe эксплуатационные свойства сварных соединений мoгут быть получены лишь пpи тщательной защите зоны шва. Пpи лазерной сварке деталeй из титановых сплавов нужно защищать их как c верхней, так и c нижней стороны. При этом обязательно следует защищать не только сварочную ванну, но и остывающие участки металла шва и ОШЗ до температуры 773. 673К, что обеспечиваетcя использованием сопла c дополнительным хвостовикoм для подачи защитных газов. Для защиты зоны сварки примeняют инертные газы высокой степeни чистоты или же фторидно-хлоридные бескислородные флюсы. Для защиты поверхноcти сварного шва и плазмоподавления cлужит гелий, a для защиты остывающей поверхноcти шва и eго корня можнo использовать аргон.

Читать еще:  Oventrop unibox rtl для водяного теплого пола

Рекомендуется выполнять лазерную сварку титановых сплавов на повышенных скоростях (>25 мм/с). При уменьшении скорости увеличивается ширина шва, образуются неблагоприятные структуры , повышается вероятность насыщения металла вредными газами и возрастает склонность к образованию хол одных трещин. Режимы лазерной сварки некоторых титановых сплавов представлены в табл. 1.

Таблица 1. Режимы лазерной сварки титановых сплавов излучением CO2-лазера .

Лазерный мир

Главная

Лазерные технологии

Новости науки и техники

Лазеры в школу!

События

Выставки

Лазерное оружие

Физики шутят

Научная библиотека

Лазеры в медицине

3d-печать

Лазеры для ювелиров

Промышленные лазеры

Лазерная сварка титановых сплавов

Бабко Александр Павлович,Бахматов Павел Вячеславович, кандидат технических наук, доцент, Комсомольский-на-Амуре государственный университет // // Тип: тезисы доклада на конференции Год издания: 2018 Страницы: 10-13, Издательство: Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет (Комсомольск-на-Амуре), НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ТВОРЧЕСТВО АСПИРАНТОВ И СТУДЕНТОВ материалы всероссийской научно-технической конференции студентов и аспирантов. 2018

Аннотация. Рассмотрен принцип лазерной сварки по титану. Описываются все проблемы в проведении процесса, а также пути решения поставленных проблем.

Annotation. The principle of laser welding in titanium is considered. Describe all the problems in the process, as well as ways to solve the problems.

Сварка титановых сплавов при помощи лазерных технологий имеет довольно большое преимущество по сравнению с традиционными видами в виде её мобильности и меньшего получения количества дефектов.

О титановых сплавах можно сказать, что, из-за своей плотности в 4,51 г/см3, они довольно легкие, а также обладают хорошей прочностью и пластичностью. Титановые сплавы является тугоплавкими материалами (температура плавления свыше 1660Cо) и при этом обладают низкой теплопроводностью. Титан славится также своей высокой коррозийной стойкостью при нормальных температурах [3].

В идеальных условиях титан, как и железо, должен хорошо свариваться, а с преимуществом материала в виде низкой теплопроводности и самого лазера, который при концентрации энергии не дает высоких напряжений и тепловыделения при самом процессе [3]. Но вся проблема заключается в том, что, при повышении температуры материала свыше 250-300Cо, начинается химическая реакция с внешней средой, а низкая теплопроводность титана становится недостатком, при которой сварочная ванна остывает гораздо медленней, а в виду химической активности материала, титан начинает поглощать окружающие его газы, а именно кислород, углерод, азот, водород, которые приводят к ухудшению механических свойств в сварном шве и к возможному образованию трещин в околошовной зоне [3].

Первым решением, является вакуумная камера, убирающая все вредные примеси, но данный метод является дорогим и трудоемким, не дающий явного преимущества по сравнению с электронно-лучевой сваркой [1].

Второе же решение, которое намного эффективнее – это подвод инертных газов, как и при аргонно-дуговой сварке, т.е. создание защитного сопла. Суть заключается в том, что при начале сварочного процесса, между кромками основного металла поступает гелий, который вытесняет все вредные примеси в зоне предполагаемого шва. В виду своей неактивности и весу, не дает вредным примесям попасть внутрь сварного шва. После завершения процесса, предлагается впускать подвод аргона в районе поверхностного проплавления основного металла во время его охлаждения и не дает образоваться нитридной пленки на поверхности. Главная задача при этом способе, это правильный подвод инертных газов, выполняющие защитную функцию во время химической активности титана [5].

Читать еще:  Как заделать трещину в бетонном заборе

Вся проблема лазерной сварки титана заключается и в выборе самого титана, ведь титан делится на три группы: α, α + β, β + α и β сплавы. Различия заключается в процентном наличии примесей и легирующих элементов, которые термически упрочняют металл. И чем больше этих легирующих элементов и примесей, тем сложнее происходит процесс сварки [1].

Из изученных опытов следует [5], что титаны β и β + α – фазы, которые имеют в себе огромное количество легирующих элементов таких как: Мо, V, Fe, Cr и Al – при сварке подвергаются серьезным нагрузкам и теряют одно из главных преимуществ материала – пластичность. Отжиг для снятия нагрузок не помогает. Микроструктура самого шва представляет собой дисперсную внутризеренную структуру, которая и даёт снижение пластичности сварного шва. К этим титановым сплавам относятся ВТ22, ВТ15, ВТ32, ВТ19, Т110, ВТ23 и др [2].

При титане α + β – фазы, во время испытаний на вязкость, сварной шов сохраняет примерно 70-80% вязкости от основного металла. Причиной, не дающей получить вязкость основного металла, заключаются остаточные напряжения из-за легирующих элементов в металле. Поэтому с риском незначительного уменьшения пластичности, проводится отжиг, который

упрочняет сварную конструкцию и не даёт появится трещинам на границе сварного шва. Структура при этом сохраняется грубоигольчатойсо столбчатыми кристаллами. К этим титановым сплавам относят ВТ6, ВТ3, ВТ4, ВТ8 и др [2][5].

С титанами α – фазы все намного проще. Технически чистый титан практически не обладает никакими легирующими элементами (разве что Al), а лишь примесями, поэтому материал сваривается также хорошо, как и титаны α + β – фазы, но без проведения отжига после сварочного процесса. Обладают пластинчатой структурой, которая сохраняет в себе все преимущества титана. К этим титановым сплавам относятся ВТ1 и ВТ5 [2][5].

Также во время сварки необходимо знать о входных параметрах сварочного процесса. Первым из них является скорость сварки, которая зависит от глубины самого проплавления – чем глубже, тем медленней идет процесс. Сварка также зависит от мощности лазерного излучения, которую стараются брать в диапазоне Е=106…107 Вт/см2. При Е

Источники:

http://3g-svarka.ru/lazernaya-svarka-titana.php
http://weldzone.info/technology/materials/153-svarka-titana-i-ego-splavov-/864-lazernaya-svarka-titanovyx-splavov
http://xn--80akfo2a.xn--p1ai/2018/12/18/10613/

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector