لحام التيتانيوم

مقدمة في لحام التيتانيوم

تستخدم سبائك التيتانيوم على نطاق واسع في الفضاء والأجهزة الطبية وأنظمة عادم السيارات والمعدات الكيميائية وغيرها من المجالات نظرا لنسبة القوة إلى الوزن الممتازة ومقاومة التآكل الممتازة والتوافق الحيوي الجيد. يؤثر لحام التيتانيوم ، باعتباره التكنولوجيا الأساسية في عملية تصنيع سبائك التيتانيوم ، بشكل مباشر على السلامة الهيكلية وأداء المنتج. نظرا لأن التيتانيوم حساس للغاية للأكسجين والنيتروجين ، يجب أن تتم عملية اللحام تحت حماية الغاز الخامل عالي النقاء لضمان جودة خصائص اللحام والمواد.

يعد اختيار طريقة ومعدات اللحام المناسبة هو المفتاح لتحقيق لحام التيتانيوم بكفاءة ودقة. سواء كان اللحام اليدوي أو الإنتاج الآلي ، تتطلب تقنية اللحام التيتانيوم من المشغل أن يكون لديه معرفة مهنية وخبرة غنية ، وأن يكون مجهزا بمعدات لحام متقدمة وأدوات مساعدة.

صعوبات في لحام سبائك التيتانيوم

تستخدم سبائك التيتانيوم على نطاق واسع في مجالات الطيران والمواد الكيميائية والطبية والتصنيع الراقية نظرا لنسبة القوة إلى الوزن الممتازة ومقاومة التآكل والأداء في درجات الحرارة العالية. ومع ذلك ، فإن عملية لحام سبائك التيتانيوم تواجه العديد من التحديات التقنية ، خاصة في التحكم في جودة اللحام والأداء الهيكلي. فيما يلي الصعوبات الأكثر شيوعا في لحام سبائك التيتانيوم:

الأكسدة بدرجة حرارة عالية وتلوث الغاز

يتفاعل التيتانيوم بسهولة مع الأكسجين والنيتروجين والهيدروجين والغازات الأخرى في درجات حرارة عالية لتشكيل طبقة هشة ، مما يؤدي إلى أن يصبح اللحام هشا أو يتغير لونه أو حتى يفشل. إذا كان غاز التدريع غير نجش أو تعرضت منطقة اللحام للهواء أثناء اللحام ، فغالبا ما يحدث تغير في اللون الأزرق أو الأرجواني أو الرمادي أو حتى الأبيض - فهذه علامة نموذجية على أكسدة اللحام. لذلك ، يعد التحكم في نقاء وتغطية جو التدريع إحدى الخطوات الرئيسية لضمان جودة اللحام.

الشقوق الحرارية وتشوه المفاصل

تتميز سبائك التيتانيوم بمعامل تمدد خطي صغير وموصلية حرارية منخفضة. أثناء اللحام ، تتركز الحرارة وتكون سرعة التبريد سريعة ، مما قد يتسبب بسهولة في إجهاد حراري وتشققات في منطقة اللحام والحرارة المتأثرة. خاصة في لحام الألواح والأنابيب ذات الجدران الرقيقة ، من المحتمل جدا أن يحدث تشوه اللحام بسبب ارتفاع درجة الحرارة المحلية أو التبريد غير المتكافئ.

التغييرات في الهيكل المعدني اللحام

يمكن أن تؤدي دورات اللحام الحرارية بسهولة إلى خشونة منطقة لحام سبائك التيتانيوم ، خاصة سبائك التيتانيوم α + β (مثل Ti-6Al-4V) ، والتي ستنتج مراحل صلبة وهشة بسبب تحول هيكل ما بعد اللحام ، مما يقلل من أداء المتانة والتعب للهيكل. بالنسبة لأوعية الضغط أو مكونات الطيران التي تحتاج إلى العمل لفترة طويلة ، يعد التحكم في علم المعادن اللحام أمرا بالغ الأهمية بشكل خاص.

حواجز لحام معدنية غير متشابهة

اللحام المباشر بين التيتانيوم والمعادن الأخرى مثل الفولاذ والفولاذ المقاوم للصدأ والألمنيوم عرضة لتوليد طبقة مركبة هشة بين المعادن ، مما يؤدي إلى تدهور الخواص الميكانيكية للمفصل. عادة ما تتطلب هذه التوصيلات المعدنية غير المتشابهة إدخال مواد انتقالية وسيطة أو استخدام تقنيات لحام خاصة مثل اللحام المتفجر واللحام بالليزر واللحام بالانتشار لتحقيق ترابط موثوق.

متطلبات التحضير والتنظيف قبل اللحام

في عملية لحام سبائك التيتانيوم ، تحدد جودة التحضير الأولي بشكل مباشر نجاح أو فشل اللحام. حتى إذا تم استخدام معدات لحام متقدمة ومعلمات عملية معقولة ، إذا لم تكن المعالجة المسبقة في مكانها ، فستظل تسبب عيوبا مثل تلوث اللحام والمسام وحتى شوائب الخبث ، مما يؤثر على الأداء الهيكلي العام. فيما يلي عملية التحضير التي يجب اتباعها بدقة قبل اللحام:

تنظيف منطقة اللحام

سبائك التيتانيوم حساسة للغاية للتلوث. قبل اللحام ، يجب إزالة الزيت والرطوبة ومقياس الأكسيد والشوائب الأخرى في منطقة اللحام وما لا يقل عن 25 مم حولها:

التنظيف الميكانيكي

يمكن استخدام فرشاة الأسلاك المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ أو قماش الصنفرة أو أداة المخرطة الخالية من الزيت للطحن لضمان عدم وجود فيلم أكسيد مرئي على السطح.

التنظيف الكيميائي

غالبا ما يستخدم عامل التنظيف الخالي من الكلور أو الإيثانول اللامائي لمسح منطقة اللحام وإبقائها جافة.

متطلبات القفازات والأداة

يجب على المشغلين ارتداء قفازات النتريل الخالية من المسحوق ، ويجب أن تكون جميع الأدوات والتركيبات الملامسة للتيتانيوم نظيفة وخالية من الشحوم لمنع التلوث.

تحضير أسلاك اللحام ومواد الحشو

يجب أن يتطابق سلك اللحام أو القطب الكهربائي المستخدم مع المادة الأساسية والتأكد من أنها نظيفة وجافة وخالية من الزيت. يوصى عادة باستخدام سلك لحام خاص بالتيتانيوم (مثل ER Ti-2 و ER Ti-5) ومسحه نظيفا بالإيثانول اللامائي قبل الاستخدام.

فحص نظام حماية الغاز

عند استخدام الأرجون أو الهيليوم كغاز واقي ، تأكد من أن نقاء الغاز ≥99.99٪ وتجنب استخدام الغاز المعاد تدويره أو الغاز الصناعي منخفض النقاء. يجب تهوية غاز التدريع لمدة 20-30 ثانية قبل اللحام لاستنفاد الهواء المتبقي في النظام والتحقق من عدم وجود تسرب في خط أنابيب إمداد الغاز.

عملية التثبيت المسبق والتثبيت الموضعي

بالنسبة لهياكل التيتانيوم الكبيرة أو أجزاء التيتانيوم ذات الجدران الرقيقة ، يجب استخدام اللحام الموضعي أو تحديد موضع التركيبات قبل اللحام لضمان دقة تجميع المفصل وتجنب التقلبات في جودة اللحام بسبب فجوات التجميع أو المحاذاة غير الصحيحة.

الطرق الشائعة لحام سبائك التيتانيوم

يعتمد اختيار طريقة لحام سبائك التيتانيوم على عوامل مثل حجم قطعة العمل ومتطلبات جودة اللحام وكفاءة الإنتاج والبيئة. فيما يلي العديد من حلول تكنولوجيا اللحام المستخدمة على نطاق واسع والتي أثبتت موثوقيتها في الصناعة:

لحام TIG (لحام غاز التنغستن الخامل)

لحام TIG هو طريقة اللحام الأكثر استخداما لسبائك التيتانيوم ، خاصة بالنسبة للألواح الرقيقة والأنابيب والأماكن ذات المتطلبات العالية للحامات. يتم تنفيذ هذه الطريقة تحت حماية غاز الأرجون عالي النقاء ، مع جودة لحام مستقرة وتشوه صغير ، وهي مناسبة بشكل خاص لمهام اللحام الدقيقة مثل أنابيب عادم التيتانيوم ومكونات الفضاء والغرسات الطبية.

بمساعدة معدات خاصة مثل التيتانيوم TIG 200 ونظام التحكم في دواسة القدم TIG ، يمكن ضبط الشدة الحالية وشكل المسبح المنصهر بدقة لتحسين إمكانية التحكم واتساق التشكيل.

اللحام بالليزر

يشتهر اللحام بالليزر بكثافة الطاقة العالية والمنطقة الصغيرة للغاية المتأثرة بالحرارة ، وهو مناسب لحام الأجهزة الدقيقة والأجزاء الهيكلية ذات متطلبات التشوه الصارمة. خصائصه غير المتصلة وعالية السرعة والدقيقة تجعله مناسبا لخطوط الإنتاج الآلي ، مثل الإلكترونيات الدقيقة والمعدات الطبية وغيرها من المجالات.

يمكن أيضا تطبيق تقنية الليزر على سيناريوهات لحام المعادن غير المتشابهة ، مثل التوصيل الدقيق للتيتانيوم بالفولاذ المقاوم للصدأ أو الألومنيوم. يمكن التحكم في نمو طبقة تفاعل الواجهة بشكل فعال عن طريق تحسين المعلمات.

لحام MIG (لحام الغاز الخامل المعدني)

لحام MIG مناسب للتوصيل بمساحة كبيرة للأجزاء الهيكلية من التيتانيوم سميك الجدران وله كفاءة ترسيب عالية ، ولكن لديه متطلبات عالية للغاية لمجال تدفق غاز التدريع والتحكم في العملية.

إذا كانت العملية مستقرة وكانت حماية الغاز جيدة ، فيمكن أيضا استخدام لحام MIG كأحد الوسائل المساعدة للإنتاج الضخم لسبائك التيتانيوم.

لحام شعاع الإلكترون الفراغي

إنها مناسبة لتوصيل أجزاء سبائك التيتانيوم بدقة عالية ومتطلبات عالية الكثافة ، مثل مكونات محرك الطائرات ، ومعدات الطيران ، إلخ.

يتم الانتهاء من لحام شعاع الإلكترون الفراغي في بيئة فراغ ، وتجنب التداخل من الشوائب في الهواء. العيوب الداخلية للحام منخفضة للغاية ، لكن التكلفة مرتفعة ومتطلبات المعدات مرتفعة. غالبا ما يستخدم في مجالات التصنيع المتطورة.

حلول لحام غير متشابهة لسبائك التيتانيوم والمعادن الشائعة

يواجه اللحام غير المتشابه لسبائك التيتانيوم والمعادن الأخرى (مثل الفولاذ المقاوم للصدأ والألمنيوم والفولاذ الكربوني وما إلى ذلك) تحديات معدنية كبيرة. نظرا لأن التيتانيوم يشكل بسهولة مركبات هشة بين المعادن مع عناصر معدنية أخرى (مثل الحديد والأل) في درجات حرارة عالية ، فإن اللحام بالاندماج المباشر عادة ما يؤدي إلى قوة مفصل منخفضة وميل عالي للتشقق. يتطلب حل هذه المشكلة الاستخدام المشترك لعمليات اللحام المتقدمة المتعددة وطرق التصميم الهيكلي.

لحام الطبقة الانتقالية الوسيطة

عن طريق إضافة المعادن الانتقالية مثل الموليبدينوم والنيكل والنحاس كطبقة وسيطة ، يتم عزل التفاعل المباشر بين التيتانيوم والمعادن الأخرى بشكل فعال لتجنب تكوين المركبات الهشة. هذه التقنية مناسبة لمجموعات مثل فولاذ التيتانيوم والفولاذ المقاوم للصدأ والتيتانيوم ، وغالبا ما تستخدم في تصنيع أوعية الضغط والمبادلات الحرارية.

اللحام المتفجر (التركيب المتفجر)

يتم استخدام الضغط العالي الفوري الناتج عن موجة الانفجار لتعزيز ملامسة الواجهة المعدنية ، وتشكيل رابطة معدنية في حالة عدم انصهار. يستخدم على نطاق واسع في تصنيع المواد الهيكلية المركبة مثل الألواح المركبة المصنوعة من التيتانيوم والصلب.

لحام الانتشار

يتم تحقيق رابطة الانتشار الذري من خلال الضغط طويل الأمد في بيئة فراغ ذات درجة حرارة عالية. إنها مناسبة للمناسبات ذات المتطلبات العالية للغاية للسلامة الهيكلية وكثافة اللحام ، مثل كبسولات الفضاء ومكونات التبادل الحراري وما إلى ذلك.

اللحام بمساعدة الليزر

إن خصائص الدقة العالية والحرارة المنخفضة للحام بالليزر تجعلها مفيدة في لحام المعادن المختلفة مثل التيتانيوم والفولاذ المقاوم للصدأ والتيتانيوم والألمنيوم ، إلخ. من خلال التحكم في تركيز الليزر والمعلمات ، يمكن التحكم بدقة في سمك طبقة التفاعل.

اللحام بالنحاس واللحام البارد

مناسبة لتوصيل الأجهزة الدقيقة الصغيرة ، مثل المكونات الإلكترونية ، القسطرة الطبية ، إلخ. عادة ما يجمع اللحام بالنحاس بين رقائق معدنية رقيقة أو مسحوق لتحقيق الاتصال عند درجة حرارة متوسطة ؛ اللحام البارد مناسب لواجهات الاتصال المرنة.

التيتانيوم إلى الفولاذ المقاوم للصدأ

يشيع استخدامها للمعدات الكيميائية والطبية ، ومناسبة للطبقة الوسيطة أو الليزر أو اللحام بالانتشار.

التيتانيوم إلى الألومنيوم

مثالي للهياكل خفيفة الوزن والمبادلات الحرارية ؛ يوصى باستخدام اللحام بالانفجار أو اللحام بالنحاس أو اللحام بالضغط البارد.

التيتانيوم إلى الصلب

يشيع استخدامها في الألواح والدعامات المركبة ، متصلة عبر تقنية الطبقة المركبة أو الطبقة الوسيطة.

مراقبة الجودة والاحتياطات في لحام سبائك التيتانيوم

مراقبة الجودة أمر بالغ الأهمية أثناء لحام سبائك التيتانيوم. نظرا لأن التيتانيوم حساس للغاية للغازات مثل الأكسجين والنيتروجين ، فقد يتسبب أي خطأ تشغيلي طفيف في تقصف اللحام أو تغير اللون أو انخفاض القوة. فيما يلي نقاط التحكم الرئيسية لضمان جودة اللحام:

التنظيف واللحام

يجب أن يكون سطح التيتانيوم نظيفا تماما من الزيت وطبقة الأكسيد وبقايا بصمات الأصابع. يوصى باستخدام عامل تنظيف خال من الكلور وطحن ميكانيكي ثم مسحه بقطعة قماش خالية من الغبار. يجب الحفاظ على نظافة سلك اللحام وسطح قطعة العمل لتجنب إدخال الملوثات في اللحام.

نصيحة: التلوث هو العامل الرئيسي الذي يسبب عيوب اللحام. قبل اللحام ، يجب إجراء العملية في مكان نظيف ومغلق قدر الإمكان.

غطاء غاز واقي

استخدم الأرجون عالي النقاء (نقاء ≥ 99.999٪) كغاز تدريع ، وتأكد من تغطية منطقة اللحام دائما بالأرجون قبل التبريد ، بما في ذلك الجزء الخلفي من اللحام (الحماية الخلفية). عند لحام TIG ، يجب استخدام ناشر غاز خاص بالتيتانيوم أو نظام سحب الشعلة لتجنب تغير لون وأكسدة اللحام.

اختيار مواد حشو اللحام

يجب أن يستخدم لحام سبائك التيتانيوم معادن حشو تتطابق أو متوافقة مع المادة الأم. تشمل أسلاك الحشو الشائعة ERTi-2 و ERTi-5 و ERTi-23 وما إلى ذلك. عند الاختيار ، يجب النظر في نوع المادة الأصلية والمتطلبات الهيكلية وبيئة الاستخدام بشكل شامل لتجنب الفشل الناجم عن عدم تطابق القوة أو تركيز الإجهاد.

الاتساق التشغيلي واستقرار العملية

يمكن أن يؤدي ضمان استقرار تيار اللحام والجهد وسرعة اللحام ، وإجراء تعديلات دقيقة من خلال أدوات التحكم في القدم (مثل دواسات القدم TIG) إلى تحسين تناسق اللحام بشكل فعال. يمكن أن توفر الأنظمة الآلية أو الميكانيكية أيضا جودة لحام أكثر استقرارا في الإنتاج الضخم.

لون اللحام وحكم اللحام

يعد لون اللحام مؤشرا مهما للمظهر للحكم على جودة لحام سبائك التيتانيوم. عادة ما يشير اللون الأبيض الفضي إلى الأصفر الذهبي إلى غاز التدريع الكافي والتحكم الجيد في عملية اللحام ، بينما قد تشير الألوان الأرجوانية أو الرمادية أو الداكنة المزرقة إلى الأكسدة المفرطة أو فشل الحماية. يعكس هذا التغيير في اللون ما إذا كانت عملية اللحام ملوثة بالأكسجين والنيتروجين والعناصر الأخرى في الهواء.

نظرا لأن التيتانيوم حساس للغاية للغلاف الجوي في درجات حرارة عالية ، يصبح لون اللحام أحد المعايير الأساسية للحكم بسرعة على ما إذا كان اللحام مؤهلا في الموقع. على الرغم من أن لون اللحام لا يمكن أن يعكس بشكل كامل قوة اللحام أو العيوب الداخلية ، إلا أنه في التشغيل الفعلي ، فهو أول نقطة تفتيش لضمان فعالية حماية اللحام.

المعايير المرجعية: تتمتع AWS D17.1 و AMS 2801 بدرجات واضحة لألوان لحام التيتانيوم ويمكن استخدامها كمرجع لجودة الإنتاج.

عرض معدات لحام سبائك التيتانيوم وقدرات العملية

نحن مجهزون بنظام عملية لحام سبائك التيتانيوم الكامل والمعدات المتطورة ، والتي تغطي مجموعة متنوعة من طرق اللحام الشائعة ، بما في ذلك اللحام TIG ، واللحام بالليزر ، واللحام بالانتشار ، وما إلى ذلك ، والتي يمكن أن تلبي الاحتياجات المختلفة من العينات الفردية إلى الإنتاج الضخم.

معدات لحام التيتانيوم TIG وتكوينها

نحن نستخدم أنظمة لحام TIG المحسنة لمواد التيتانيوم. تشمل المعدات التمثيلية Titanium TIG 200 ونماذج أخرى للتحكم في النبض عالي التردد ، مع الميزات التالية:

• أداء بدء قوس التيار المنخفض مستقر ، مناسب للحام الدقيق
• تنظيم التيار الديناميكي مع دواسة القدم TIG
• مجهزة بنظام تبريد مائي فعال وحماية سحب غاز خامل لتجنب الأكسدة في المنطقة المتأثرة بالحرارة

نظام اللحام بالليزر

تدعم محطة اللحام بالليزر اللحام بكثافة الطاقة العالية وهي مناسبة لحام مكونات التيتانيوم الصغير أو الأجزاء المعدنية المركبة المختلفة:

• مجهزة بمنصة مؤازرة عالية الدقة ونظام تركيز شعاع
• تحقيق تشوه منخفض وعملية آلية عالية الاتساق
• مناسبة بشكل خاص للحام بالليزر لواجهات التيتانيوم والفولاذ المقاوم للصدأ

عمليات اللحام الخاصة والمساعدة

لدينا أيضا قدرات تكنولوجيا اللحام والتوصيل الخاصة التالية

لحام الانتشار واللحام بالانفجار

للألواح المركبة أو الهياكل المعدنية غير المتشابهة

لحام حماية البيئة الفراغية

مناسبة لمراقبة جودة اللحام للمكونات الرئيسية

عمليات اللحام بالنحاس واللحام البارد الصغيرة

مناسبة للمكونات الدقيقة وصنع العينات

تم تجهيز جميع المعدات بنظام مراقبة العملية ويمكن أن توفر تسجيل معلمات اللحام وشهادة الطرف الثالث وقدرات تتبع العملية لضمان إمكانية التحكم في عملية اللحام وأن النتائج موثوقة.

دعم تخصيص لحام الكالكوتيتانيوم ومزايا الخدمة

بصفتها موردا محترفا لمواد سبائك التيتانيوم ، لا توفر Chalcotitanium منتجات التيتانيوم من مختلف الدرجات والمواصفات فحسب ، بل تتمتع أيضا بقدرات الخدمة الداعمة لدعم العملاء في معالجة اللحام وتصنيع المنتجات النهائية. من اختيار المواد ، وتحليل ملاءمة اللحام ، إلى مطابقة موارد المعالجة التعاونية ، نحن ملتزمون بمساعدة العملاء على تحقيق تطبيقات لحام سبائك التيتانيوم عالية الجودة والفعالة.

اقتراحات اختيار مواد التيتانيوم وتكييف اللحام

• توفير المواد الخام من سبائك التيتانيوم مناسبة لطرق اللحام المختلفة مثل TIG ، والليزر ، واللحام بالانتشار ، واللحام بالانفجار ، إلخ.
• يوصي بأنواع مواد التيتانيوم المناسبة والحالات وطرق المعالجة السطحية وفقا لهيكل منتج العميل ومتطلبات عملية اللحام
• يمكننا توفير أسلاك التيتانيوم وقضيب التيتانيوم والمواد الداعمة الأخرى للحام لضمان اتساق المواد وتوافق اللحام

المساعدة في معالجة المنتج النهائي وتكامل الموارد التقنية

• دعم تدقيق عينة الدفعات الصغيرة ، وتطوير أجزاء اللحام المخصصة ونماذج التعاون في المشروع الأخرى
• تقديم اقتراحات تكييف عملية اللحام وفقا لصناعة التطبيقات (مثل الكيماويات والطبية والطيران)

الاستشارات الفنية ودعم المشروع طويل الأجل

نحن نقدم خدمات الاستشارات الفنية المتعلقة بلحام سبائك التيتانيوم ، والتي تغطي المشكلات الشائعة مثل التحكم في شقوق اللحام ، واستجابة التشوه الحراري ، وتحسين جودة اللحام. في الوقت نفسه ، بالنسبة للمشاريع ذات الحجم الكبير أو عالية المستوى ، يمكننا التعاون مع العملاء لتنفيذ الاستعدادات الأولية مثل تكييف معايير المواد والتحقق من أداء اللحام ، ودعم التطوير المخصص لحلول مواد التيتانيوم الخاصة للعمليات الخاصة (مثل اللحام المتفجر ، واللحام بالنحاس ، وما إلى ذلك). يرجى الاتصال بنا للحصول على المشورة المهنية والدعم المادي لمساعدتك على تطوير مشروع لحام سبائك التيتانيوم بكفاءة.