เทคโนโลยีการเชื่อมกุญแจคุณภาพสูง-โลหะผสมไทเทเนียม

โลหะผสมไททาเนียมมีฤทธิ์สูงต่อออกซิเจน ไนโตรเจน ไฮโดรเจน และก๊าซอื่นๆ ที่อุณหภูมิสูง และองค์ประกอบเหล่านี้จะก่อตัวเป็นออกไซด์ ไนไตรด์ และไฮไดรด์ที่เปราะเมื่อบุกรุกแนวเชื่อม ส่งผลให้ความเหนียวพลาสติกของข้อต่อลดลงและทำให้เกิดรอยแตกร้าว ดังนั้นกระบวนการเชื่อมทั้งหมดจะต้องดำเนินการภายใต้การคุ้มครองของก๊าซเฉื่อย:

- การป้องกันเฉพาะที่: หัวฉีดปืนเชื่อมเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่-ถูกนำมาใช้เพื่อให้แน่ใจว่าก๊าซอาร์กอนครอบคลุมสระเชื่อมและบริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน-ที่อยู่ติดกัน และการไหลของอากาศควรจะราบรื่นและสม่ำเสมอเพื่อหลีกเลี่ยงความปั่นป่วนที่ก่อให้เกิดการพันกันของอากาศ

-การป้องกันด้านหลัง: หลังจากการเชื่อม ให้ใช้เครื่องดูดควันเพื่อป้องกันอาร์กอนต่อไปจนกว่าอุณหภูมิของการเชื่อมและความร้อน-โซนที่ได้รับผลกระทบจะลดลงต่ำกว่า 200 องศา เพื่อป้องกัน-การเกิดออกซิเดชันที่อุณหภูมิสูง

-การป้องกันด้านหลัง: สำหรับการเชื่อมชนบนแผ่นขนาดกลางและหนัก ควรติดตั้งเบาะลมหรือการป้องกันอาร์กอนที่ด้านหลังเพื่อให้แน่ใจว่าพื้นที่ขึ้นรูปสอง-ด้านปราศจากมลภาวะ

ความบริสุทธิ์ของก๊าซป้องกันควรมากกว่าหรือเท่ากับ 99.99% จุดน้ำค้างควรน้อยกว่า -50 องศา และควรควบคุมอัตราการไหลของอากาศในพื้นที่ป้องกันอย่างเข้มงวด

โลหะผสมไทเทเนียมมีค่าการนำความร้อนต่ำ และการสะสมของความร้อนจากการเชื่อมอาจทำให้เกิดเศษหยาบในบริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน-ได้ง่าย และเพิ่มโอกาสที่จะแตกร้าว อินพุตความร้อนในการเชื่อมและอัตราการทำความเย็นจำเป็นต้องได้รับการควบคุมโดยการทำความเย็นแบบบังคับ:

- แผ่นรองทองแดงระบายความร้อนด้วยน้ำ-: แผ่นรองทองแดงพร้อมอ่างทำความเย็นตั้งอยู่ด้านหลังของแนวเชื่อมเพื่อเร่งการส่งออกความร้อนและจำกัดเวลาการคงตัวที่อุณหภูมิสูง

-ควบคุมอุณหภูมิระหว่างชั้น: เมื่อเชื่อมหลายชั้นและผ่านหลายชั้น ควรควบคุมอุณหภูมิระหว่างชั้นให้ต่ำกว่า 150 องศา เพื่อหลีกเลี่ยงการก่อตัวของเนื้อเยื่อที่ร้อนเกินไป

- พารามิเตอร์การเชื่อมที่ปรับให้เหมาะสม: การป้อนความร้อนต่ำจะใช้เพื่อลดความกว้างของโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน- ในขณะเดียวกันก็รับประกันการเจาะทะลุ

การจับคู่วัสดุการเชื่อม

องค์ประกอบของลวดเชื่อมควรสอดคล้องหรือคล้ายกับโลหะฐาน และควรเลือกใช้เกรดที่เข้ากัน เช่น ER Ti-6Al-4V สำหรับข้อต่อที่ต้องการความเหนียวสูง สามารถใช้ความแข็งแรงที่ลดลงเล็กน้อยและความเป็นพลาสติกที่ดีขึ้นได้เพื่อปรับปรุงความต้านทานการแตกร้าว

การเลือกวิธีการเชื่อม

-การเชื่อมแบบป้องกันแก๊สเฉื่อยทังสเตน (GTAW/TIG): เหมาะสำหรับแผ่นบาง กลาง และหนัก โดยมีส่วนโค้งที่มั่นคงและง่ายต่อการเชื่อม-คุณภาพสูง แนะนำให้เชื่อม TIG แบบพัลส์เพื่อลดการป้อนความร้อนเพิ่มเติม

-การเชื่อมอาร์กพลาสมา (PAW): เหมาะสำหรับแผ่นขนาดกลางและหนัก ที่มีแหล่งความร้อนเข้มข้นและประสิทธิภาพการเชื่อมสูง หากใช้อาร์กอน-ส่วนผสมของไฮโดรเจน ควรควบคุมปริมาณไฮโดรเจนอย่างเข้มงวดภายในน้อยกว่าหรือเท่ากับ 5% เพื่อป้องกันรอยแตกที่เกิดจากไฮโดรเจน

-การเชื่อมด้วยเลเซอร์/ลำแสงอิเล็กตรอน: เหมาะสำหรับส่วนประกอบที่มีความแม่นยำ โดยมีโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนที่แคบ- และการเสียรูปเล็กน้อย แต่มีต้นทุนอุปกรณ์สูง ซึ่งจะต้องดำเนินการภายใต้สภาวะสุญญากาศหรือบรรยากาศที่มีการป้องกันสูง

การทำความสะอาดและการรักษาข้อต่อ

ก่อนการเชื่อม พื้นผิวของรอยต่อและลวดเชื่อมจะต้องถูกกำจัดออกจากพื้นผิวของตะกรันออกไซด์ จาระบี ความชื้น และสารปนเปื้อนอื่นๆ อย่างทั่วถึง ขอแนะนำขั้นตอนต่อไปนี้:

- การทำความสะอาดกลไก: ใช้แปรงลวดสเตนเลสหรือเครื่องกัดเพื่อขจัดฟิล์มออกไซด์

- การทำความสะอาดสารเคมี: ดองด้วยกรดไนตริก + สารละลายกรดไฮโดรฟลูออริก จากนั้นล้างออกด้วยน้ำปราศจากไอออนและทำให้แห้ง

- อะซิโตนหรือแอลกอฮอล์สกิมมิง

หลังจากทำความสะอาดแล้ว การเชื่อมควรเสร็จสิ้นภายใน 4 ชั่วโมงเพื่อหลีกเลี่ยงมลพิษทุติยภูมิ

การตรวจสอบการประกอบและการป้องกันก๊าซ

ช่องว่างการประกอบควรได้รับการควบคุมอย่างเข้มงวด โดยทั่วไปไม่เกิน 0.5 มม. ก่อนการเชื่อม ก๊าซจะถูกปล่อยออกมาล่วงหน้า-เพื่อให้แน่ใจว่าก๊าซปกคลุมครอบคลุมบริเวณรอยเชื่อมและการไหลของอากาศสม่ำเสมอ สามารถใช้การทดสอบควันหรือเครื่องตรวจจับออกซิเจนเพื่อตรวจสอบผลการป้องกัน

การควบคุมสภาพแวดล้อมการเชื่อม

การเชื่อมควรดำเนินการในพื้นที่พิเศษที่สะอาดและไม่มีลม โดยมีการควบคุมความชื้นสัมพัทธ์ต่ำกว่า 60% เพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้ความชื้นโดยรอบเข้าสู่บริเวณส่วนโค้ง