كيفية اختيار سلك لحام التيتانيوم الصحيح

في حقول التصنيع العالية - مثل الفضاء والهندسة البحرية والزرع الطبي ، أصبحت سبائك التيتانيوم مواد رئيسية بسبب قوتها العالية ومقاومة التآكل والتوافق الحيوي. ومع ذلك ، فإن عمليات لحام التيتانيوم معقدة للغاية: في درجات حرارة عالية ، تتفاعل بسهولة مع الأكسجين والهيدروجين والنيتروجين ، مما يؤدي إلى احتضانها ، وحساسية مسامية عالية اللحام ، وتوخيل الحبوب في المنطقة المتأثرة-. لذلك ، فإن اختيار سلك لحام التيتانيوم ليس أمرًا بالغ الأهمية فقط لجودة اللحام ولكن أيضًا لزيادة أداء المواد.

مطابقة المواد

تنقسم سبائك التيتانيوم إلى التيتانيوم النقي صناعياً (مثل سبائك TA1 و TA2) و + التيتانيوم (مثل TC4 و TA17). تتوافق الدرجات المختلفة مع تطبيقات مختلفة ، ويجب أن تكون تكوين سلك اللحام متسقًا للغاية مع المادة الأساسية:

سلك لحام التيتانيوم النقي الصناعي:مناسبة للتآكل - تطبيقات مقاومة مثل خزانات التخزين الكيميائية والمنصات الخارجية. بالنسبة للمواد الأساسية TA1 ، حدد سلك اللحام مع محتوى الأكسجين أقل من أو يساوي 0.18 ٪ ومحتوى الحديد أقل من أو يساوي 0.2 ٪ ، مما يضمن معدل تآكل لحام أقل من 0.003 مم/سنة في محلول كلوريد الصوديوم 3.5 ٪. إذا تجاوزت الشوائب في سلك اللحام الحد المحدد (على سبيل المثال ، يصل محتوى الأكسجين إلى 0.25 ٪) ، ستزداد صلابة اللحام بنسبة 20 ٪ ، لكن الاستطالة ستنخفض بنسبة 15 ٪ ، مما يؤدي إلى زيادة كبيرة في خطر كسر هش.

+ سلك لحام سبيكة من التيتانيوم:تم تحسينه لمتطلبات القوة العالية - ومتطلبات القوة العالية -. أخذ المعدن قاعدة TC4 كمثال ، يجب التحكم في محتوى الألومنيوم لسلك اللحام بين 6 ٪ و 7.5 ٪ ، ومحتوى الفاناديوم بين 3.5 ٪ و 4.5 ٪. إذا كان محتوى الألومنيوم منخفضًا جدًا (على سبيل المثال ، 5 ٪) ، فإن قوة الشد للحام عند 600 درجة ستنخفض إلى 700 ميجا باسكال ، والتي لن تلبي متطلبات أقراص محرك الطائرات.

سلك لحام السبائك الخاصة:تم تطويره للبيئات القاسية. على سبيل المثال ، يحقق سلك لحام سبيكة TA17 Titanium ، من خلال زيادة محتوى الموليبدينوم (4 ٪ -5 ٪) ، صلابة تأثير لحام قدرها 25J في -196 درجة ، مما يجعلها مناسبة لحامات الغاز الطبيعي المسال.

المرجع القياسي الدولي:

ASTM B348: يحدد الانحرافات المسموح بها في التركيب الكيميائي لأسلاك لحام التيتانيوم ، مثل الحد الأعلى من محتوى الأكسجين بنسبة 0.20 ٪ للتيتانيوم النقي التجاري. يتطلب ISO 14175 نقاءًا لدرع الغاز الذي يزيد عن أو يساوي 99.999 ٪ ونقطة الندى أقل من أو تساوي -60 درجة لمنع تلوث الهيدروجين والأكسجين.

 

توافق العملية

يتطلب اختيار سلك لحام التيتانيوم دراسة شاملة لطريقة اللحام وسمك الشغل والظروف البيئية:

مطابقة القطر:

بالنسبة للأجزاء الرقيقة - (سمك أقل من أو يساوي 3 مم): 0.8 - 1.6 مم φ سلك اللحام. جنبا إلى جنب مع لحام الليزر النبضي ، يتم تحقيق سرعة اللحام 0.1 مم/ثانية ، ويتم الاحتفاظ بعرض المنطقة المتأثرة بالحرارة في حدود 0.3 مم.

للأجزاء السميكة - (قطر أكبر من أو تساوي 50 مم): يتم تحديد سلك اللحام 2.4-3.2 مم. جنبا إلى جنب مع اللحام الغاز الخامل المعدني (MIG) ، تزداد كفاءة اللحام بنسبة 30 ٪ ، ولكن يجب زيادة معدل تدفق الغاز التدريبي إلى 25 لتر/دقيقة لمنع أكسدة تجمع اللحام.

اختيار النموذج:

الأسلاك الموثوقة: مناسبة للحام TIG الآلي ، فإنه يوفر تغذية أسلاك مستمرة وقوس مستقر ، ولكنه يتطلب آلية تغذية الأسلاك المخصصة لمنع التشابك. سلك مستقيم: مناسب للحام اليدوي أو الإصلاحات الهيكلية المعقدة ، مثل الإصلاحات الموضعية على شفرات محرك الطائرات. يمكن ضبط زاوية تغذية السلك عن طريق الانحناء.

الرقابة البيئية:

الحماية المحلية: غطاء سحب طويل 300 مم مع جهاز ملء الأرجون في- يقلل من محتوى الأكسجين في منطقة اللحام إلى 0.001 ٪ ، مما يؤدي إلى لون لحام وبيلة ​​بيضاء (GB/T 14976).

التنقية الإجمالية: في لحام شعاع الإلكترون الفراغي (EBW) ، يتم عزل الشوائب تمامًا من خلال فراغ 10⁻⁴ PA ، مما يجعله مناسبًا لـ "Zero - عيب" لحام خزانات الوقود الفضائية.

CUT - قبالة أمثلة التكنولوجيا:

قام معهد Fraunhofer في ألمانيا بتطوير "غطاء السحب الذكي" الذي يستخدم أجهزة استشعار لمراقبة مستويات الأكسجين في الوقت الفعلي وضبط معدل تدفق الأرجون تلقائيًا ، مما يقلل من معدل عيب اللحام من 5 ٪ إلى 0.2 ٪.

تستخدم NASA تقنية "Dual - Beam Electron Beam Welding" ، والتي تستخدم الإجراء التآزري لشعب اثنين من حزم الإلكترون لزيادة سرعات لحام سبيكة التيتانيوم إلى 1M/دقيقة مع الحفاظ على قوة اللحام أكبر من أو تساوي 900MPa.

 

ضبط الجودة

تؤثر جودة سلك لحام التيتانيوم بشكل مباشر على موثوقية وخدمة لحام وتتطلب تحكمًا صارمًا في المجالات التالية:

محتوى الشوائب:

محتوى الهيدروجين: أقل من أو يساوي 0.0015 ٪. خلاف ذلك ، فإن TiH₂ ترسب في اللحام سوف يتسبب في انخفاض بنسبة 40 ٪ في الصلابة.

محتوى الأكسجين: أقل من أو يساوي 0.20 ٪ لأسلاك لحام التيتانيوم الصناعية- وأقل من أو يساوي 0.15 ٪ لأسلاك لحام سبيكة من التيتانيوم لمنع التضمين الناتج عن تشويه الشبكة.

محتوى الكربون: أقل من أو يساوي 0.08 ٪. خلاف ذلك ، فإن تكوين شبكة من TIC في اللحام سيقلل بشكل حاد من اللدونة ويسبب بسهولة شقوق تحت ضغط اللحام.

جودة السطح:

يجب أن يكون سطح السلك خاليًا من العيوب مثل الشقوق ، الطيات ، ومقياس الأكسيد ، مع RA خشونة أقل من أو تساوي 0.8 ميكرون. يمكن أن يقلل التلميع الكهربائي من خشونة السطح إلى 0.4μm ، مما يقلل من مسامية اللحام من 1.2 ٪ إلى 0.3 ٪.

التحقق من الأداء:

الخصائص الميكانيكية: يجب أن تكون قوة الشد لحام أكبر من أو تساوي 90 ٪ من معيار المادة الأصل ، ويجب أن يكون الاستطالة أكبر من أو تساوي 80 ٪ من معيار المادة الأصل ، كما أكد من خلال مؤهل إجراء اللحام (PQR).

مقاومة التآكل: بعد الانغماس في محلول كلوريد الصوديوم 5 ٪ لمدة 1000 ساعة ، يجب أن يكون معدل تآكل اللحام أقل من أو يساوي 0.005 مم/سنة.

البنية المجهرية: يجب أن يؤكد الفحص المعدني أن حجم حبوب اللحام أقل من أو يساوي ASTM من الدرجة 5 لتجنب التضمين الناتج عن الحبوب الخشنة.

أنظمة الشهادات الدولية:

تتطلب شهادة الاتحاد الأوروبي PED موردي الأسلاك لحام التيتانيوم لتقديم سجلات تتبع المواد الكاملة ، بما في ذلك دفعات الذوبان وتقارير تحليل التركيب الكيميائي وبيانات اختبار الممتلكات الميكانيكية.

تتطلب شهادة US ASME اللحامات لتمرير اختبار تأثير درجات الحرارة المنخفضة - 196 مع طاقة تأثير أكبر من أو تساوي 20 J لضمان السلامة في البيئات القاسية.

 

اختيار سلك لحام التيتانيوم ليس مسألة بسيطة "المطابقة" ؛ يتطلب تحسينًا ديناميكيًا استنادًا إلى تكوين المواد الأساسية وعملية اللحام وبيئة التشغيل. من Corrosion - اللحامات المقاومة في خزانات التخزين الكيميائية إلى مكونات درجة الحرارة العالية - في محركات الطيران ، من العميق - إصلاحات البحر على المنصات الخارجية إلى الاتصالات الدقيقة في عمليات الزرع الطبية ، يكون كل اختيار أمرًا ضروريًا لأداء المنتج وسلامة.