Aký je vzťah medzi farbou titánového zvaru a kvalitou titánového materiálu?

Titán má extrémne silnú chemickú reaktivitu. Pri vysokých teplotách má výraznú afinitu k nečistotám, ako je kyslík, dusík, vodík a uhlík. Pri použitítitánový zvárací drôtpri zváraní tepelný cyklus výrazne zvýši rýchlosť adsorpcie plynu. Ak je ochrana a riadenie procesu nesprávne, je veľmi pravdepodobné, že spôsobí krehkosť kĺbov a zhoršenie výkonu. A zistíme, že na povrchu zvaru sú rôzne farby. Čo tieto farby naznačujú? Poďme to spolu preskúmať.

Titán má vynikajúcu zvárateľnosť. Jeho tepelná vodivosť je približne 0,041 Cal/( stupeň ・cm・s), s koncentrovaným oblúkovým teplom a stabilnou tvorbou roztaveného bazéna; jeho koeficient tepelnej rozťažnosti je 8,6×10⁻⁶/ stupeň, oveľa nižší ako u uhlíkovej ocele, čo má za následok malú deformáciu pri zváraní. Teplota topenia titánu je však 1668 stupňov, čo si vyžaduje vysoký tepelný príkon. Pri 882 stupňoch nastáva → fázová transformácia a fázové zrná majú tendenciu rýchlo rásť, čo vedie k zhoršeniu húževnatosti spoja. Počas zvárania nie je tendencia k horúcim trhlinám alebo medzikryštalickým trhlinám, ale + zliatiny titánu sú náchylné na vytváranie pórov, čo si vyžaduje prísnu kontrolu tepelného cyklu a ochranu plynov.

 Kyslík a dusík sú vložené do titánovej mriežky vo forme intersticiálneho tuhého roztoku, čo spôsobuje deformáciu mriežky, čo vedie k zvýšeniu pevnosti a tvrdosti pri prudkom znížení plasticity a húževnatosti. Toto je hlavná príčina praskania zvaru.

 Zvýšenie obsahu vodíka výrazne znižuje rázovú húževnatosť a zrážanie hydrogenovaného titánu spôsobuje vodíkové krehnutie.

 Pri izbovej teplote tuhý roztok uhlíka znižuje plasticitu a keď obsah prekročí limit, vytvorí sieť TiC, čím sa zvýši citlivosť na trhliny. Národná norma obmedzuje obsah uhlíka v titánových zliatinách na menej alebo rovný 0,1 %. Pred zváraním je potrebné dôkladne odstrániť olejové škvrny, oxidové šupiny a vlhkosť na povrchu obrobku a zváracieho drôtu, aby sa zabránilo kontaminácii uhlíkovými a vodíkovými prírastkami.

 Farba zvarového švu sa postupne mení podľa stupňa oxidácie: striebristo biela (bez oxidácie, vynikajúca ochrana) → zlatožltá (TiO, mierna oxidácia) → modrá (Ti₂O₃, mierna oxidácia) → sivá (TiO₂, silná oxidácia).

 Titán začne absorbovať kyslík pri 400 stupňoch a dusík pri 600 stupňoch. Vnikanie kyslíka a dusíka priamo vedie k oxidácii a nitridácii. Zóna vysokej-teploty nepretržite adsorbuje kyslík a dusík, tvoria krehké oxidové vrstvy a nečistoty z tuhého roztoku, čo je sprevádzané zvýšením tvrdosti, znížením plasticity a odolnosti voči korózii, pričom čím je farba tmavšia, tým je znečistenie závažnejšie a kvalita je horšia.

Farba zvaru je základným ukazovateľom rýchleho hodnotenia kvality na-stránke:

 Biela je najlepšia, zlatožltá s hustou oxidáciou je zvyčajne kvalifikovaná;

Modré a vyššie označujú stupeň oxidácie a plasticita a húževnatosť sa výrazne znižujú. Kľúčové štruktúry je potrebné vyhodnotiť alebo prepracovať;

 Sivá/sivobiela indikuje silné znečistenie, spoj sa stáva krehkým a musí sa odstrániť a znova{0}}zvariť.

Testy ukázali, že farba je najintuitívnejším vyjadrením ochranného účinku a stupňa kontaminácie. Zvýšená oxidácia vedie k zvýšeniu tvrdosti zvaru. Kombinovaný účinok spevnenia a krehkosti tuhého roztoku kyslíka a dusíka spôsobuje zvýšenie praskania za studena a oneskorenej citlivosti na praskanie a vrubová húževnatosť sa zhoršuje. Preto je hodnotenie farieb prvým kontrolným bodom kontroly kvality a na potvrdenie internej kvality je potrebné ho skombinovať s-deštruktívnym testovaním.

Proces zvárania sa musí vykonávať s úplnou-procesnou argónovou ochranou pre roztavený bazén a oblasť s vysokou-teplotou nad 400 stupňov . Čistota argónu by mala byť väčšia alebo rovná 99,99 % a teplota rosného bodu by mala byť menšia alebo rovná -60 stupňov . Obsah vodíka zváracieho drôtu by mal byť menší alebo rovný 0,002 %. Metóda ochrany tri{10}}v{12}}jednej (tryska zváracieho horáka, ochranný kryt a zadná argónová výplň) je použitá na zabránenie prenikaniu turbulencií vzduchu. Drážka je opracovaná mechanicky a brúsenie je zakázané; uprednostňuje sa vysokofrekvenčné zapálenie oblúka, aby sa predišlo bodovému zváraniu; prívod tepla a trvanie pobytu pri vysokej{15}}tete by mali byť prísne kontrolované, aby sa zabránilo rastu kryštálov. Vo všeobecnosti sa tepelné spracovanie po zváraní nevykonáva; ak je to potrebné, teplota by mala byť nižšia ako 650 stupňov, aby sa zabránilo sekundárnej kontaminácii.

Farba titánového zvaru v podstate predstavuje vizuálny indikátor účinnosti vysokoteplotnej{0}}ochrany a stupňa znečistenia nečistotami, priamo odráža mechanické vlastnosti a spoľahlivosť spoja. V inžinierskych aplikáciách sa strieborná-biela alebo zlatá{3}}žltá farba považuje za kvalifikovaný štandard, zatiaľ čo s akoukoľvek farbou nad modrou sa musí zaobchádzať v súlade so špecifikáciami. Iba koordináciou vykonávania ochrany plynu, povrchového čistenia, kontroly vstupu tepla a ochrany náradia možno účinne potlačiť oxidáciu a kontamináciu v koreni a stabilne získať vysokovýkonné titánové zvarové spoje.