Quels sont les facteurs qui affectent le soudage au titane?

Le soudage constitue un processus pivot dans la production d'équipements en titane, offrant une gamme de méthodes dont la sélection dépend de la structure de conception et des conditions d'application spécifiques des composants en titane.

Les principes directeurs pour la sélection des méthodes de soudage donnent la priorité à l'assurance de la qualité des joints soudés, à une efficacité de production accrue, à la facilité d'utilisation et à la rentabilité. Parmi ceux-ci, l'objectif primordial est d'assurer la qualité des soudures. Ce n'est que grâce à une compréhension globale de tous les facteurs ayant une incidence sur la qualité du soudage que l'objectif de garantir la qualité des joints soudés peut être réalisé.

1. Impact des impuretés de gaz sur les propriétés des métaux de soudure

Le titane, possédant une réactivité chimique élevée, démontre une affinité prononcée pour l'oxygène et l'azote dans l'air ambiant. À des températures plus basses, le titane réagit avec l'oxygène, formant un film d'oxyde dense. À mesure que les températures augmentent, le film d'oxyde s'épaissit et au-delà de 600 degrés Celsius, le titane commence à absorber et à dissoudre l'oxygène. L'influence de l'oxygène s'intensifie avec des températures élevées, conduisant à la formation vigoureuse d'oxydes de titane. L'absorption d'hydrogène commence au-dessus de 300 ° C, tandis que l'absorption d'azote commence au-delà de 700 ° C. L'oxygène exerce un impact plus important par rapport à l'azote.

Hydrogène, dans la plage de fraction massique de 0.01% à 0.05% dansForge de soudage titane, Induit une réduction drastique de la ténacité aux chocs du métal de soudure, avec une diminution relativement mineure de la plasticité-un phénomène appelé fragilisation par l'hydrogène. L'hydrogène sert également de cause fondamentale de la porosité de la soudure.

Pendant le soudage par fusion, la piscine fondue fonctionne comme un four métallurgique miniature, exposant le métal fondu à l'atmosphère. Sans mesures de protection adéquates pour isoler le métal fondu de l'air, des gaz comme l'oxygène, l'azote et l'hydrogène s'infiltrent dans le titane, formant des oxydes ou des nitrures fragiles. Cela diminue la plasticité du métal de soudure, élève la résistance à la traction et peut conduire à des fractures cassantes catastrophiques, rendant la plasticité nulle.

2. Influence d'autres impuretés sur les propriétés des métaux de soudure

Au-delà des impuretés gazeuses, d'autres contaminants peuvent pénétrer dans la piscine fondue, provenant d'un environnement de soudage impur, d'un contact avec des gants sales ou de la présence d'huile, de fibres de coton, de rouille, d'humidité, et composés organiques. Ces impuretés subissent une décomposition sous la température élevée de l'arc, se dissolvant en titane. Le dépassement de la limite de solubilité entraîne la formation de composés tels que le dioxyde de titane, l'hydrure de titane, le nitrure de titane et le carbure de titane. Ces composés, incorporés lors de la cristallisation du pool fondu, induisent une distorsion dans les régions extérieures, modifiant les propriétés mécaniques deFil de titaneEtTube de soudage en titane.

Alors que l'incorporation d'oligo-éléments en petites quantités peut être acceptable ou même souhaitable, un excès d'éléments impudiques, en particulier les impuretés organiques, est strictement interdit. Ces impuretés dégradent les propriétés mécaniques des soudures en titane, diminuant la résistance à la corrosion et agissant comme sources de porosité de soudure, en particulier dans des conditions venteuses.

3. Changements structurels dans le métal de soudure et la zone affectée par la chaleur

Le titane subit des transformations allotropes, avec une transformation à l'état solide commençant à 886 ° C. En dessous de cette température, la structure cristalline est hexagonale (α-titane), passant à un cube centré sur le corps (β-titane) au-dessus de 886 ° C. Cette transformation rapide, qui se produit lors de la transition du bassin fondu du liquide au solide, influence la forme cristalline. Un instant plus long favorise la croissance des cristaux colonnaires. En raison des caractéristiques du titane-point de fusion élevé, grande capacité thermique et mauvaise conductivité thermique-l'apport d'énergie et le refroidissement forcé pendant le soudage affectent différemment la piscine fondue dans des conditions de température élevée. Un instant légèrement plus long facilite la croissance des cristaux colonnaires dans la piscine fondue, élargissant la zone affectée par la chaleur du joint et contribuant à une diminution de la plasticité des joints de soudure. Les défaillances de résistance à la traction se manifestent souvent dans la zone affectée par la chaleur. Pour atténuer cela, des spécifications de soudage plus souples sont recommandées pour le soudage au titane, impliquant une énergie de soudage plus petite et des taux de refroidissement plus rapides.

4. porosité comme défaut de soudure commun dans le titane

La porosité est un défaut répandu dans le soudage au titane, provenant de gaz incorporés dans le métal liquide pendant le soudage. Des processus tels que la diffusion, la desolvation, la nucléation et la croissance conduisent à la formation de bulles. En raison de la solidification rapide et de la cristallisation de la piscine fondue, les bulles restent sous forme de pores dans le métal solide. Les gaz responsables de la porosité, tels que l'hydrogène et le monoxyde de carbone, proviennent principalement de la chaleur à l'arc des polluants de la matière organique. Même avec un nettoyage et une protection approfondis de pré-soudure, la porosité peut persister dans des conditions venteuses, soulignant l'élimination incomplète des sources de pollution cruciales. L'humidité dans l'air, souvent négligée, apparaît comme une source importante de porosité, comme en témoignent des expériences comparatives dans des environnements d'humidité de l'air variables.