Το κράμα τιτανίου 5 (Ti‑6Al‑4V) είναι το πιο συχνά χρησιμοποιούμενο + κράμα τιτανίου σε βιομηχανικές και δομικές εφαρμογές. Αν και έχει καλή συγκολλησιμότητα σε σύγκριση με πολλά κράματα υψηλής αντοχής, είναι εξαιρετικά χημικά αντιδραστικό σε υψηλές θερμοκρασίες, επομένως ο αυστηρός έλεγχος της διαδικασίας είναι απαραίτητος για την παραγωγή υγιών, αξιόπιστων συγκολλημένων αρμών. Παρακάτω είναι οι κρίσιμες προφυλάξεις για τη συγκόλληση κράματος τιτανίου 5 βαθμού.
Πρώτον, η καθαριότητα είναι κρίσιμη.
Το τιτάνιο αντιδρά έντονα με το οξυγόνο, το άζωτο, το υδρογόνο και τον άνθρακα σε θερμοκρασίες συγκόλλησης, που προκαλούν ευθραυστότητα, πορώδες και ρωγμές. Όλες οι επιφάνειες-συμπεριλαμβανομένης της ένωσης συγκόλλησης, του σύρματος πλήρωσης και του γειτονικού υλικού βάσης-πρέπει να καθαριστούν σχολαστικά. Το λάδι, το γράσο, το νερό, η σκόνη και τα υγρά μηχανικής κατεργασίας πρέπει να αφαιρούνται με καθαρισμό με διαλύτη, ακολουθούμενο από φύσημα ξηρού αέρα. Η μόλυνση από χαλύβδινα εργαλεία, σωματίδια σιδήρου ή χαλκό μπορεί επίσης να προκαλέσει ελαττώματα, επομένως συνιστώνται ανεπιφύλακτα τα ειδικά εργαλεία συγκόλλησης τιτανίου και εξαρτήματα.
Δεύτερον, η αποτελεσματική θωράκιση αερίου είναι υποχρεωτική.
Σε αντίθεση με τον χάλυβα ή το αλουμίνιο, το τιτάνιο απαιτεί προστασία όχι μόνο κατά τη συγκόλληση αλλά και έως ότου η συγκόλληση και η επηρεαζόμενη από τη θερμότητα ζώνη κρυώσουν κάτω από τους 300 βαθμούς. Συνήθως, χρησιμοποιείται αργό υψηλής καθαρότητας (99,99% ή υψηλότερο). Μια οπίσθια ασπίδα, ένας μεγάλος φακός αερίου ή ένας κλειστός θάλαμος εφαρμόζεται συχνά για να καλύψει ολόκληρη την περιοχή υψηλής θερμοκρασίας. Η ανεπαρκής θωράκιση οδηγεί σε αποχρωματισμό, που υποδηλώνει απορρόφηση ατμοσφαιρικών αερίων και σοβαρή απώλεια ολκιμότητας και σκληρότητας.
Τρίτον, ο έλεγχος της θερμότητας εισόδου και της θερμοκρασίας ενδιάμεσης διέλευσης είναι σημαντικός.
Η υπερβολική εισροή θερμότητας προάγει την ανάπτυξη κόκκων στη ζώνη που επηρεάζεται από τη συγκόλληση και τη θερμότητα, μειώνοντας την αντοχή της άρθρωσης και την απόδοση κόπωσης. Η υψηλή θερμοκρασία ενδιάμεσης διέλευσης αυξάνει επίσης τον κίνδυνο συλλογής υδρογόνου και οξείδωσης. Γενικά, η θερμοκρασία διαπερατών πρέπει να διατηρείται κάτω από 150 βαθμούς. Προτιμώνται διεργασίες εισαγωγής θερμότητας χαμηλής έως μέτριας, όπως GTAW (TIG), PAW και συγκόλληση με λέιζερ. Σπάνια χρησιμοποιούνται διαδικασίες υψηλής εισροής θερμότητας, όπως η συγκόλληση με βυθισμένο τόξο.
Τέταρτον, η επιλογή μετάλλου πλήρωσης πρέπει να ταιριάζει σωστά.
Για τις περισσότερες δομικές συγκολλήσεις, το μέταλλο πλήρωσης ERTi-5 (εμπορικά καθαρό τιτάνιο) χρησιμοποιείται συχνά για τη βελτίωση της ολκιμότητας και τη μείωση της ευαισθησίας στις ρωγμές. Όταν απαιτείται αντίστοιχη αντοχή, μπορεί να χρησιμοποιηθεί πληρωτικό Ti‑6Al‑4V (ERTi‑6Al‑4V), αλλά απαιτείται αυστηρότερος καθαρισμός και θωράκιση για την αποφυγή ρωγμών στερεοποίησης.
Πέμπτον, αποφυγή μόλυνσης και ανόμοιων ζητημάτων μετάλλων.
Πρέπει να αποφεύγεται η άμεση επαφή με ανθρακούχο χάλυβα, χαλκό, ορείχαλκο ή μπρούτζο. Το τιτάνιο έχει χαμηλή θερμική αγωγιμότητα και υψηλό σημείο τήξης, επομένως οι δεξαμενές συγκόλλησης στερεοποιούνται αργά. Η ακατάλληλη γεωμετρία ή περιορισμός μπορεί να οδηγήσει σε παραμόρφωση συγκόλλησης και υπολειπόμενη τάση. Η εκτόνωση της τάσης μετά τη συγκόλληση μπορεί να εφαρμοστεί για κρίσιμα εξαρτήματα, αλλά μόνο υπό πλήρη προστασία αδρανούς αερίου.
Τέλος, η επιθεώρηση μετά τη συγκόλληση και ο ποιοτικός έλεγχος είναι απαραίτητοι.
Ο οπτικός έλεγχος για αποχρωματισμό και πορώδες είναι στάνταρ. Η δοκιμή διείσδυσης βαφής (PT) ή η ραδιογραφική δοκιμή (RT) μπορεί να χρησιμοποιηθεί για κρίσιμες εφαρμογές. Οι μηχανικές δοκιμές, συμπεριλαμβανομένων των δοκιμών κάμψης και δοκιμών εφελκυσμού, επαληθεύουν ότι η άρθρωση πληροί τις απαιτήσεις ολκιμότητας και αντοχής.
Συνοπτικά,Η επιτυχής συγκόλληση κράματος τιτανίου βαθμού 5 βασίζεται σε εξαιρετική καθαριότητα, αξιόπιστη θωράκιση αδρανούς αερίου, ελεγχόμενη εισαγωγή θερμότητας, κατάλληλο μέταλλο πλήρωσης και αυστηρή πειθαρχία στη διαδικασία. Με τις κατάλληλες διαδικασίες, οι συγκολλημένοι σύνδεσμοι μπορούν να επιδείξουν εξαιρετική αντοχή, ολκιμότητα και απόδοση διάβρωσης.
