Το τιτάνιο είναι 45% ελαφρύτερο από τον χάλυβα, 60% βαρύτερο από το αλουμίνιο και περισσότερο από τρεις φορές ισχυρότερο από το καθένα. Αν και είναι πολύ πιο ακριβό από πολλά άλλα μέταλλα, προσφέρει υψηλότερη αντοχή στη διάβρωση, χαμηλότερο κόστος κύκλου ζωής, μεγαλύτερη διάρκεια ζωής και χαμηλότερο κόστος συντήρησης και συντήρησης. Οι κοινές εφαρμογές περιλαμβάνουν στρατιωτικές, αεροδιαστημικές, θαλάσσιες, χημικές ουσίες, παραγωγή ενέργειας, εξόρυξη πετρελαίου και φυσικού αερίου και ιατρικές συσκευές.
Το τιτάνιο είναι ένα αντιδραστικό μέταλλο που αλληλεπιδρά εύκολα με το οξυγόνο, είναι επιρρεπές σε οξειδωτική μόλυνση και είναι δύσκολο να συγκολληθεί. Ωστόσο, η προσεκτική προετοιμασία, η συνεπής τεχνική και η εκτεταμένη πρακτική μπορούν να επιτύχουν μια επιτυχημένη συγκόλληση.
Συγκόλληση Τιτανίου
Η καθαριότητα είναι απαραίτητη
Η συγκόλληση συγκολλημένων σωλήνων τιτανίου απαιτεί εξαιρετικά καθαρό βασικό μέταλλο, μέταλλο πλήρωσης και το περιβάλλον συγκόλλησης πρέπει να είναι τέλειο. Συγκολλητές που τρίβουν λοσιόν σώματος όπως κρέμες χεριών, λίπος από διαδικασίες χύτευσης και τεντώματος, σκόνη καταστημάτων, μπογιές, βρωμιές, υγρά κοπής και λιπαντικά μπορούν όλα να συμβάλουν στην ευθραυστότητα και την αστοχία συγκόλλησης.
Καθαρίστε την περιοχή εργασίας, αφαιρώντας κάθε είδους υπολείμματα και βεβαιωθείτε ότι έχετε επιλέξει ένα μέρος με χαμηλή ροή αέρα και προσπαθήστε να διατηρήσετε το περιβάλλον όσο το δυνατόν πιο απαλλαγμένο από τον άνεμο για να αποφύγετε την ενόχληση του προστατευτικού αερίου κατά τη συγκόλληση. Στη συνέχεια, καθαρίστε το λάδι από τη ράβδο πλήρωσης και το βασικό μέταλλο: Φοράτε γάντια νιτριλίου ειδικά σχεδιασμένα για αυτόν τον σκοπό για να αποτρέψετε το τρίψιμο της κρέμας χεριών στα χέρια του χειριστή ή του λαδιού που είναι προσαρτημένο σε άλλα χέρια στο σωλήνα τιτανίου που πρόκειται να συγκολληθεί. Στη συνέχεια, η μεθυλαιθυλική κετόνη (MEK) εφαρμόζεται σε ένα καθαρό πανί που δεν αφήνει χνούδι και το τιτάνιο σκουπίζεται για να αφαιρεθούν τυχόν εναπομείναντες μολυντές της επιφάνειας. Σε αυτό το σημείο τοποθετήστε τη ράβδο πλήρωσης σε ένα σφραγισμένο δοχείο για να αποτρέψετε περαιτέρω μόλυνση.
Αφαιρέστε το στρώμα οξειδίου που σχηματίστηκε από την αντίδραση μεταξύ τιτανίου και οξυγόνου στην επιφάνεια του σωλήνα πριν από τη συγκόλληση. Αυτό το στρώμα οξειδίου παρέχει στο τιτάνιο σημαντική αντοχή στη διάβρωση. Ωστόσο, πρέπει να αφαιρεθεί πριν από τη συγκόλληση γιατί λιώνει σε θερμοκρασίες υψηλότερες από αυτές του τιτανίου και μπορεί να εισέλθει στη λιωμένη δεξαμενή συγκόλλησης δημιουργώντας εγκλείσματα που εξασθενούν το ενδιάμεσο στρώμα.
Είτε ένας μύλος μήτρας με ένα εργαλείο αφαίρεσης γρεζιών από καρβίδιο είτε μια λίμα καρβιδίου ειδικά για τιτάνιο θα κάνει καλύτερη δουλειά στην αφαίρεση του στρώματος οξειδίου από τις συγκολλημένες αρθρώσεις. Συνιστάται να μην χρησιμοποιείτε βελούδα και λειαντικά. Λόγω μόλυνσης. Θυμηθείτε να χρησιμοποιείτε χαμηλή ταχύτητα λείανσης για να αποφύγετε την υπερθέρμανση. Αφού το στρώμα οξειδίου έχει λειανθεί, σκουπίστε ξανά τον σύνδεσμο με ένα πανί εμποτισμένο με MEK ή ακετόνη. Ορισμένοι διαλύτες έχουν χαμηλό σημείο ανάφλεξης και ο διαλύτης πρέπει να εξατμιστεί πλήρως πριν χτυπήσει το τόξο.
Η συναρμολόγηση είναι πιθανώς πιο σημαντική για σωλήνες τιτανίου από οποιονδήποτε άλλο μεταλλικό σωλήνα, καθώς είναι κρίσιμο να αποτραπεί η είσοδος οξυγόνου στη συγκόλληση. Ο σύνδεσμος πρέπει να είναι τετράγωνος (δεν πρέπει να σχηματίζονται κενά σε σχήμα v) για να βοηθήσει στη μείωση της ποσότητας θερμότητας και μετάλλου συγκόλλησης που απαιτείται για την πλήρωση του συνδέσμου, γεγονός που με τη σειρά του μειώνει την πιθανότητα εγκαυμάτων και μόλυνσης.
Σφίξτε το εξάρτημα σε έναν ρυθμιστή θέσης ή έναν πάγκο για να βεβαιωθείτε ότι τα άκρα συνδέονται μεταξύ τους όσο πιο σφιχτά και με ακρίβεια γίνεται.
Οι περισσότεροι σωλήνες και σωλήνες τιτανίου με λεπτά τοιχώματα δεν απαιτούν προθέρμανση. Ωστόσο, εάν σκοπεύετε να συγκολλήσετε σωλήνες τιτανίου πάχους μεγαλύτερου από 1/3 ίντσας, συμβουλευτείτε τον προμηθευτή του εξοπλισμού συγκόλλησης, καθώς κάποια προθέρμανση και μεταθέρμανση μπορεί να είναι επωφελής.
Σημασία της θωράκισης κάλυψης αερίου
Το καθαρό αέριο αργό συνιστάται για τη συγκόλληση τιτανίου λόγω της καθαρότητας και της χαμηλής περιεκτικότητάς του σε νερό. Ένα μείγμα αργού/ηλίου 75/25 μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη βελτίωση της σταθερότητας και την αύξηση της διείσδυσης μόνο όταν καθορίζεται.
Η American Welding Society (AWS) συνιστά τη μέτρηση της καθαρότητας των αερίων συγκόλλησης για να διασφαλιστεί ότι πληρούν τα πρότυπα για κάθε εφαρμογή. Τα προστατευτικά αέρια πρέπει να έχουν καθαρότητα τουλάχιστον 99,995 τοις εκατό, με όχι περισσότερα από 20 μέρη ανά εκατομμύριο (PPM) οξυγόνου και σημείο δρόσου πάνω από -76 βαθμούς Φαρενάιτ. Άλλες εφαρμογές απαιτούν 99,999% καθαρή ροή αργού.
Είναι σημαντικό να εξοπλίζετε τον φακό με ουρά. Διαφορετικά, αυξάνεται ο κίνδυνος μόλυνσης από οξυγόνο και μαζί με αυτόν, η πιθανότητα ρήξης. Ορισμένοι συγκολλητές κατασκευάζουν τις δικές τους ασπίδες ουράς, αν και υπάρχουν πολλά στυλ διαθέσιμα προς αγορά. Το πίσω προστατευτικό προσαρμόζεται στο σχήμα του σωλήνα και ακολουθεί τον φακό GTAW κατά μήκος του σωλήνα. Η ασπίδα παρέχει πρόσθετη προστασία αργού για τη συγκόλληση μετά τη ροή του πυρσού και του αερίου αργού. Η ρύθμιση της ροής του πυρσού και του συρόμενου προστατευτικού αερίου στα 20 κυβικά πόδια ανά ώρα (CFH) παρέχει καλύτερη κάλυψη προστατευτικού αερίου.
Χρησιμοποιείτε πάντα καθαρούς, μη πορώδεις πλαστικούς εύκαμπτους σωλήνες για να μεταφέρετε προστατευτικό αέριο στον φακό, την οπίσθια θωράκιση και τη μονάδα καθαρισμού.
Επιλογές μετάλλου πλήρωσης
Χρησιμοποιήστε μέταλλο πλήρωσης όταν συγκολλάτε σωλήνες τιτανίου πάχους μεγαλύτερου από 0,010 ίντσες (βλ. Εικόνα 1). Γενικά, το μέταλλο πλήρωσης πρέπει να είναι της ίδιας ποιότητας με το τιτάνιο που συγκολλάται - θεωρητικά, θα πρέπει να είναι πανομοιότυπο. Επιτρέπονται εξαιρέσεις για ορισμένες εφαρμογές, όπως όταν το μέταλλο πλήρωσης έχει χαμηλότερη αντοχή διαρροής από το βασικό υλικό, προκειμένου να βελτιωθεί η ολκιμότητα. Ωστόσο, οποιαδήποτε παραλλαγή θα πρέπει να ελέγχεται προσεκτικά και να διερευνάται για να διασφαλιστεί ότι πληροί τις απαιτήσεις και τις προδιαγραφές της διαδικασίας.
Επιλέγοντας τη σωστή φλόγα και αναλώσιμα
Το GTAW παρέχει καλύτερο έλεγχο της εισροής θερμότητας του συγκολλητή και της λιωμένης δεξαμενής από άλλες τεχνικές συγκόλλησης. Ένα μηχάνημα με εκκίνηση τόξου υψηλής συχνότητας, δυνατότητα απομακρυσμένου ελέγχου ρεύματος, χρονοδιακόπτη μετά τη ροή και μετατροπέα gtaw εξόδου τουλάχιστον 250 amp θα ήταν μια εξαιρετική συγκόλληση τιτανίου.
Ρυθμίζετε πάντα την πολικότητα του μηχανήματος σε αρνητικό ηλεκτρόδιο DC (DCEN). Το DCEN παρέχει βαθύτερη διείσδυση από το θετικό ηλεκτρόδιο DC (DCEP).
Ταιριάξτε τον μετατροπέα με αερόψυκτο φακό. Οι αερόψυκτοι πυρσοί κοπής μπορούν να παρέχουν καλή απόδοση εάν η θερμοκρασία συγκόλλησης είναι κάτω από 150 αμπέρ και το κόστος τους είναι χαμηλότερο από τους υδρόψυκτους κοπτικούς φακούς. Από την άλλη πλευρά, οι υδρόψυκτοι πυρσοί είναι μικροί, εύχρηστοι και μπορούν να συγκολληθούν σε υψηλότερες εντάσεις για μεγαλύτερες χρονικές περιόδους, με τις περισσότερες συγκολλήσεις σε τιτάνιο να είναι σύντομες, παράγοντας επίπεδα εξόδου κάτω από 150 αμπέρ.
Χρησιμοποιήστε ένα μεταλλικό ηλεκτρόδιο βολφραμίου 2% γειωμένο σύμφωνα με το ρεύμα συγκόλλησης ως εξής
Έως 90 αμπέρ: 1/16 ίντσας ή λιγότερο
90-200 αμπέρ: 3/32 της ίντσας
Πάνω από 200 αμπέρ: 1/8 ίντσας
Ο φακός αερίου διανέμει ομοιόμορφο, προστατευτικό αέριο και δημιουργεί ένα ομαλό ρεύμα πάνω από τη δεξαμενή συγκόλλησης.
Χτυπήστε ένα τόξο και ξεκινήστε να εργάζεστε
Ξεκινήστε τη συγκόλληση κόβοντας πρώτα το άκρο της ράβδου τροφοδοσίας για να δείξετε ένα καθαρό, μη μολυσμένο σημείο. Ξεκινήστε τη ροή αερίου αργού για λίγα δευτερόλεπτα και στη συνέχεια εκκινήστε το τόξο, βεβαιωθείτε ότι η περιοχή συγκόλλησης είναι πλήρως καλυμμένη.
Χρησιμοποιήστε τη λειτουργία εκκίνησης τόξου υψηλής συχνότητας του μετατροπέα. Η γωνία πυρσού, η ταχύτητα του φακού και η γωνία πλήρωσης του σύρματος είναι παρόμοια με εκείνα για τη συγκόλληση ανοξείδωτου χάλυβα, παρέχοντας καλύτερες συνθήκες για τη συγκόλληση σωλήνων τιτανίου.
Είναι αρκετά εύκολο να δημιουργήσετε μια πισίνα συγκόλλησης από τιτάνιο, αλλά μπορεί να μην είναι εύκολο να μετακινήσετε. Η ώθηση της δεξαμενής συγκόλλησης με το τόξο και τη ράβδο πλήρωσης συνήθως δίνει καλά αποτελέσματα, αλλά η ράβδος πλήρωσης πρέπει να διατηρείται μέσα στο περίβλημα του προστατευτικού αερίου κατά τη συγκόλληση. Είναι επίσης σημαντικό να ελαχιστοποιήσετε την εισροή θερμότητας, επειδή η υπερβολική θερμότητα μπορεί να σπάσει τη συγκόλληση. Χρησιμοποιήστε την τεχνική ταμποναριστής με μέταλλο πλήρωσης (με σταθερή ταχύτητα διαδρομής).
Μετά την ολοκλήρωση της συγκόλλησης, αφήστε 20 έως 25 δευτερόλεπτα επόμενης ροής για να προστατεύσετε την άρθρωση καθώς ψύχεται σε ένα κατώφλι κάτω από τους 800 βαθμούς Φαρενάιτ. Σταματήστε την αντίδραση του οξυγόνου με το τιτάνιο. Ορισμένες συγκολλήσεις μπορεί να απαιτούν θερμοκρασίες κάτω από 500 βαθμούς Φαρενάιτ.
Μόλις ολοκληρωθεί η συγκόλληση, το τιτάνιο δείχνει τα αληθινά του χρώματα. Το χρώμα του συγκολλημένου συνδέσμου υποδεικνύει τον βαθμό στον οποίο το προστατευτικό αέριο προστατεύει τη συγκόλληση από μόλυνση και το πάχος του στρώματος οξειδίου (βλ. Εικόνα 2). Η ποιότητα των συγκολλήσεων τιτανίου μπορεί να προσδιοριστεί εκτός από την οπτική επιθεώρηση, τη διείσδυση βαφής, την εξέταση σκληρότητας, την ακτινογραφία, το υπερηχογράφημα και την καταστροφική εξέταση.
