Ручная аргонодуговая сварка титана вольфрамовым электродом

Ручная аргонодуговая сварка титана вольфрамовым электродом в среде инертных защитных газов является предпочтительным метод соединения данного металла. Использование этого способа позволяет обеспечить достаточный уровень защиты зоны сварки, по сравнению с другими методами термической сварки.

Технологические особенности сварки титана и некоторых его сплавов
Марка металла Свариваемость Технологические особенности сварки
ВТ1-00, ВТ1-0, ОТ4-0, ОТ4-1 Хорошая Тщательная зачистка кромок деталей.
Выбор режимов с минимальной погонной энергией. Электродная проволока ВТ1-00св, ВТ2, ВТ2В, ВТ20-1св, ВТ20-2св
ОТ4, ВТ5, ВТ5-1 Удовлетворительная
ВТ6, ВТ3-1, ВТ9, ВТ14, ВТ16, ВТ20 Ограниченная Сварка на мягких режимах с высокой скоростью охлаждения. Электродная проволока ВТ15, СПТ-2, СП-15
ВТ22 Сварка с последующей термообработкой. Электродная проволока ВТ6св, ВТ20-1св, ВТ20-2св, СПТ-2
ПТ-7М, ПТ-3В, ПТ-1M Хорошая Режимы с высокой скоростью охлаждения. Электродная проволока ВТ1-00св, СПТ-2, СП-15

 

Трудности при сварке

Титан проявляет высокую химическую активность с атмосферными газами при высокой температуре и особенно в жидком состоянии. Поэтому при сварке титана возникает потребность в газовой защите не только сварочной дуги и ванны, а и остывающих участков основного металла пока их температура не будет ниже 250-300 градусов. Требуется также защита обратной стороны сварочного соединения.

Нагретые до высокой температуры (не расплавленные) участки металла склонны к росту зерен металла. Поэтому для сварки необходимо использовать режимы обеспечивающие минимальный нагрев околошовной зоны.

Сварные соединения из титана склонны к образованию пор и холодных трещин при наличии в зоне сварки вредных газовых примесей и водорода. Для противодействия этому тщательно очищают сварочные материалы и кромки деталей.

Сила поверхностного натяжения титана в точке плавления выше в 1,5 раз, чем алюминия. Это позволяет выполнять сварку на весу. Однако жидкий титан обладает низкой вязкостью и если не соблюдать правила сборки конструкции могут возникнуть прожоги.

Газовая защита

Существует три варианта газовой защиты которые используют при сварке титана и его сплавов:

  • струйная – с задействованием специальных приспособлений;
  • местная – в герметичных камерах малого объема;
  • общая – в камерах с контролируемой атмосферой (УБС-1, ВКС-1, ВУАС-1).
Газовая защита нагретых участков

Рис. 1. Газовая защита нагретых участков

При аргонодуговой сварке титана вольфрамовым электродом следует применять горелки с большим газовым соплом. Это позволяет создать широкий радиус защиты. Поток защитного газа должен быть ламинарным, что достигается газовыми линзами, которые устанавливаются изнутри сопла. В случае когда сопло горелки не гарантирует надежной газовой защиты, его дополняют специальной насадкой, коробом или другими приспособлениями. Расход газа зависит от режимов сварки и устанавливается в диапазоне 8-20 л/мин.

Дополнительные защитные устройства изготавливают из нержавеющих сталей. Внутри имеются рассекатели и газовые линзы. Насадка прикрепляется к газовой горелке для защиты кристаллизующейся части шва. Ширина насадки от 40-50 мм, длина от 60-120 мм в зависимости от режима сварки. Для сварки труб применяют местные или малогабаритные защитные камеры.

Защита шва трубопровода

Рис. 2. Защита шва трубопровода

Получаемое качество сварного шва при сварке титана определить достаточно легко. Для этого достаточно посмотреть на цвет металла сварного шва. Серебристая и соломенного цвета поверхность — хорошее качество сварного соединения. Желто-голубой — нарушение защиты, но в отдельных случаях такие швы допускаются. Темно-синие швы или синевато-серые с пятнами серого налета характеризуются низким качеством сварочного шва.

Подготовка и сборка сварочных соединений под аргонодуговую сварку такие же как для механизированной сварки титана.

Выбор параметров режима сварки

Сварку титана выполняют на постоянном токе прямой полярности. Используют непрерывную дугу и импульсно-дуговую сварку. Используют аргон высшего сорта или гелий высокой частоты. Часто для защиты зоны сварки используют газовые смеси аргона и гелия высокой чистоты. Сила тока зависит от толщины свариваемого соединения и выбранного диаметра вольфрамового электрода. Сварку титана рекомендуют вести в отдельных помещениях без сквозняков со скоростью движения воздуха не более 0,5 м/с. Температура воздуха в помещениях где выполняется сварка не ниже + 15 °C.

Режимы сварки титана

Ориентировочные режимы сварки титановых сплавов

Техника аргонодуговой сварки титана

Аргонодуговую сварку титана выполняют в нижнем положении. Во время сварки колебательные движения не выполняют. Сварка короткой дугой, углом вперед. Присадочный пруток подается непрерывно, а угол между ним и горелкой около 90°. Присадочный пруток выбирают того же химического состава, что и основной металл.

Тонколистовые детали до 2,5 мм сваривают без разделки кромок. Детали более толстые сваривают с разделкой кромок и использованием присадки.

Значительные улучшения при сварке деталей толщиной 0,5-2,0 мм можно получить при сварке импульсной дугой. При помощи импульсно-дуговой сварки достигается минимальный нагрев околошовной зоны.

Окончание сварки или случайный обрыв дуги должен происходить с последующей подачей аргона пока металл шва не остынет до 250-300 °C.