Kaynak Titanyum

Titanyum kaynağına giriş

Titanyum alaşımları, mükemmel güç-ağırlık oranları, mükemmel korozyon direnci ve iyi biyouyumlulukları nedeniyle havacılık, tıbbi cihazlar, otomotiv egzoz sistemleri, kimyasal ekipman ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Titanyum alaşımı üretim sürecindeki temel teknoloji olan titanyum kaynağı, ürünün yapısal bütünlüğünü ve performansını doğrudan etkiler. Titanyum oksijen ve nitrojene karşı son derece hassas olduğundan, kaynağın kalitesini ve malzeme özelliklerini sağlamak için kaynak işlemi yüksek saflıkta inert gazın koruması altında gerçekleştirilmelidir.

Doğru kaynak yöntemini ve ekipmanını seçmek, verimli ve hassas titanyum kaynağı elde etmenin anahtarıdır. İster manuel kaynak ister otomatik üretim olsun, titanyum kaynak teknolojisi, operatörün profesyonel bilgi ve zengin deneyime sahip olmasını ve gelişmiş kaynak ekipmanı ve yardımcı aletlerle donatılmasını gerektirir.

Titanyum alaşımlarının kaynağında zorluklar

Titanyum alaşımları, mükemmel mukavemet-ağırlık oranı, korozyon direnci ve yüksek sıcaklık performansı nedeniyle havacılık, kimya, medikal ve üst düzey üretim alanlarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Bununla birlikte, titanyum alaşımlarının kaynak işlemi, özellikle kaynak kalitesinin ve yapısal performansın kontrolünde birçok teknik zorlukla karşı karşıyadır. Titanyum alaşımı kaynağında en sık karşılaşılan zorluklar şunlardır:

Yüksek sıcaklıkta oksidasyon ve gaz kirliliği

Titanyum, yüksek sıcaklıklarda oksijen, nitrojen, hidrojen ve diğer gazlarla kolayca reaksiyona girerek kırılgan bir tabaka oluşturur, bu da kaynağın kırılgan hale gelmesine, renginin solmasına ve hatta bozulmasına neden olur. Koruyucu gaz saf değilse veya kaynak alanı kaynak sırasında havaya maruz kalırsa, genellikle mavi, mor, gri ve hatta beyaz renk değişikliği meydana gelir - bu, kaynak oksidasyonunun tipik bir işaretidir. Bu nedenle, koruyucu atmosferin saflığını ve kapsamını kontrol etmek, kaynak kalitesini sağlamak için kilit adımlardan biridir.

Termal çatlaklar ve eklem deformasyonu

Titanyum alaşımı, küçük bir doğrusal genleşme katsayısına ve düşük ısı iletkenliğine sahiptir. Kaynak sırasında ısı konsantre edilir ve soğutma hızı hızlıdır, bu da kaynak ve ısıdan etkilenen bölgede kolayca termal strese ve çatlaklara neden olabilir. Özellikle plakaların ve ince duvarlı boruların kaynağında, yerel aşırı ısınma veya eşit olmayan soğutma nedeniyle kaynak deformasyonunun meydana gelmesi çok muhtemeldir.

Kaynak metalografik yapısındaki değişiklikler

Kaynak termal döngüleri, titanyum alaşımlı kaynak bölgesinin, özellikle α+β titanyum alaşımlarının (Ti-6Al-4V gibi) kolayca kabalaşmasına yol açabilir, bu da kaynak sonrası yapının dönüşümü nedeniyle sert ve kırılgan fazlar üretecek, yapının tokluğunu ve yorulma performansını azaltacaktır. Uzun süre hizmet vermesi gereken basınçlı kaplar veya havacılık bileşenleri için kaynak metalografik kontrolü özellikle kritiktir.

Farklı metal kaynak bariyerleri

Titanyum ile çelik, paslanmaz çelik ve alüminyum gibi diğer metaller arasındaki doğrudan kaynak, eklemin mekanik özelliklerinin bozulmasına yol açan kırılgan bir metaller arası bileşik tabaka oluşturmaya eğilimlidir. Bu tür farklı metal bağlantılar, güvenilir bir yapıştırma elde etmek için genellikle ara geçiş malzemelerinin kullanılmasını veya patlayıcı kaynak, lazer kaynağı ve difüzyon kaynağı gibi özel kaynak tekniklerinin kullanılmasını gerektirir.

Kaynak öncesi hazırlık ve temizleme gereksinimleri

Titanyum alaşımlı kaynak işleminde, ön hazırlığın kalitesi, kaynağın başarısını veya başarısızlığını doğrudan belirler. Gelişmiş kaynak ekipmanı ve makul proses parametreleri kullanılsa bile, ön işlem yerinde değilse, yine de kaynak kirlenmesi, gözenekler ve hatta cüruf kalıntıları gibi kusurlara neden olarak genel yapısal performansı etkiler. Kaynak yapmadan önce kesinlikle uyulması gereken hazırlık süreci aşağıdadır:

Kaynak alanı temizliği

Titanyum alaşımları kirliliğe karşı son derece hassastır. Kaynak yapmadan önce, kaynak alanındaki ve etrafındaki en az 25 mm'lik yağ, nem, oksit tortusu ve diğer yabancı maddeler çıkarılmalıdır:

Mekanik temizlik

Yüzeyde görünür oksit filmi olmamasını sağlamak için taşlama için paslanmaz çelik tel fırça, zımpara bezi veya yağsız torna aleti kullanılabilir.

Kimyasal temizlik

Kaynak alanını silmek ve kuru tutmak için genellikle klor içermeyen temizlik maddesi veya susuz etanol kullanılır.

Eldiven ve alet gereksinimleri

Operatörler pudrasız nitril eldiven giymeli ve kontaminasyonu önlemek için titanyum temaslı tüm aletler ve armatürler temiz ve yağsız olmalıdır.

Kaynak teli ve dolgu malzemesi hazırlığı

Kullanılan kaynak teli veya elektrot temel malzemeye uygun olmalı ve temiz, kuru ve yağsız olduğundan emin olmalıdır. Genellikle özel titanyum kaynak teli (ER Ti-2, ER Ti-5 gibi) kullanılması ve kullanmadan önce susuz etanol ile silerek temizlenmesi önerilir.

Gaz koruma sistemi muayenesi

Koruyucu gaz olarak argon veya helyum kullanırken, gaz saflığının %≥99,99 olduğundan emin olun ve geri dönüştürülmüş gaz veya düşük saflıkta endüstriyel gaz kullanmaktan kaçının. Sistemdeki artık havayı boşaltmak ve gaz besleme boru hattında sızıntı olup olmadığını kontrol etmek için kaynak yapmadan önce koruyucu gaz 20-30 saniye havalandırılmalıdır.

Ön kurulum ve nokta tespit işlemi

Büyük titanyum yapılar veya ince duvarlı titanyum parçalar için, bağlantının montaj doğruluğunu sağlamak ve montaj boşlukları veya yanlış hizalama nedeniyle kaynak kalitesindeki dalgalanmaları önlemek için kaynak öncesinde punta kaynağı veya fikstür konumlandırma kullanılmalıdır.

Titanyum alaşımlı kaynağın yaygın yöntemleri

Titanyum alaşımlı kaynak yönteminin seçimi, iş parçası boyutu, kaynak kalitesi gereksinimleri, üretim verimliliği ve çevre gibi faktörlere bağlıdır. Aşağıdakiler, endüstride yaygın olarak kullanılan ve güvenilir olduğu kanıtlanmış çeşitli kaynak teknolojisi çözümleridir:

TIG kaynağı (Tungsten İnert Gaz Kaynağı)

TIG kaynağı, titanyum alaşımları için, özellikle ince levhalar, borular ve kaynak gereksinimleri yüksek olan yerler için en yaygın kullanılan kaynak yöntemidir. Bu yöntem, stabil kaynak kalitesi ve küçük deformasyon ile yüksek saflıkta argon gazının koruması altında gerçekleştirilir ve özellikle titanyum egzoz boruları, havacılık bileşenleri ve tıbbi implantlar gibi hassas kaynak görevleri için uygundur.

Titanyum TIG 200 ve TIG ayak pedalı kontrol sistemi gibi özel ekipmanların yardımıyla, kontrol edilebilirliği ve şekillendirme tutarlılığını artırmak için akım yoğunluğu ve erimiş havuz şekli doğru bir şekilde ayarlanabilir.

Lazer kaynağı

Lazer kaynağı, yüksek enerji yoğunluğu ve ısıdan etkilenen son derece küçük bölgesi ile bilinir ve katı deformasyon gereksinimleri olan mikro cihazların ve yapısal parçaların kaynağı için uygundur. Temassız, yüksek hızlı ve hassas özellikleri, onu mikroelektronik, tıbbi ekipman ve diğer alanlar gibi otomatik üretim hatları için uygun hale getirir.

Lazer teknolojisi, titanyumun paslanmaz çelik veya alüminyum ile hassas bağlantısı gibi farklı metal kaynak senaryolarına da uygulanabilir. Arayüz reaksiyon katmanının büyümesi, parametrelerin optimize edilmesiyle etkili bir şekilde kontrol edilebilir.

MIG kaynağı (metal inert gaz kaynağı)

MIG kaynağı, kalın duvarlı titanyum yapısal parçaların geniş alanlı bağlantısı için uygundur ve yüksek biriktirme verimliliğine sahiptir, ancak koruyucu gaz akış alanı ve proses kontrolü için son derece yüksek gereksinimlere sahiptir.

İşlem stabilse ve gaz koruması iyiyse, MIG kaynağı titanyum alaşımlarının seri üretimi için yardımcı araçlardan biri olarak da kullanılabilir.

Vakumlu elektron ışını kaynağı

Uçak motoru bileşenleri, havacılık ekipmanları vb. gibi yüksek hassasiyet ve yüksek yoğunluk gereksinimlerine sahip titanyum alaşımlı parçaları bağlamak için uygundur.

Vakumlu elektron ışını kaynağı, havadaki yabancı maddelerden kaynaklanan parazitleri önleyerek bir vakum ortamında tamamlanır. Kaynağın iç kusurları son derece düşüktür, ancak maliyeti yüksektir ve ekipman gereksinimleri yüksektir. Genellikle üst düzey üretim alanlarında kullanılır.

Titanyum alaşımları ve yaygın metaller için farklı kaynak çözümleri

Titanyum alaşımlarının ve diğer metallerin (paslanmaz çelik, alüminyum, karbon çeliği vb.) farklı kaynağı, önemli metalurjik zorluklarla karşı karşıyadır. Titanyum, yüksek sıcaklıklarda diğer metal elementlerle (Fe ve Al gibi) kolayca kırılgan intermetalik bileşikler oluşturduğundan, doğrudan füzyon kaynağı genellikle düşük bağlantı mukavemeti ve yüksek çatlama eğilimi ile sonuçlanır. Bu sorunu çözmek, birden fazla gelişmiş kaynak işleminin ve yapısal tasarım yönteminin birlikte kullanılmasını gerektirir.

Ara geçiş tabakası kaynağı

Ara katman olarak molibden, nikel ve bakır gibi geçiş metalleri eklenerek, kırılgan bileşiklerin oluşumunu önlemek için titanyum ve diğer metaller arasındaki doğrudan reaksiyon etkili bir şekilde izole edilir. Bu teknoloji, titanyum-çelik ve titanyum-paslanmaz çelik gibi kombinasyonlar için uygundur ve genellikle basınçlı kaplar ve ısı eşanjörlerinin imalatında kullanılır.

Patlayıcı kaynak (patlayıcı birleştirme)

Patlama dalgası tarafından üretilen anlık yüksek basınç, erimeyen bir durumda metalurjik bir bağ oluşturan metal arayüz temasını teşvik etmek için kullanılır. Titanyum-çelik kompozit plakalar gibi kompozit yapısal malzemelerin imalatında yaygın olarak kullanılmaktadır.

Difüzyon kaynağı

Atomik difüzyon bağı, yüksek sıcaklıktaki bir vakum ortamında uzun süreli basınç yoluyla elde edilir. Uzay kapsülleri, ısı değişim bileşenleri vb. gibi yapısal bütünlük ve kaynak yoğunluğu için son derece yüksek gereksinimleri olan durumlar için uygundur.

Lazer destekli kaynak

Lazer kaynağının yüksek hassasiyet ve düşük ısı girdisi özellikleri, titanyum ve paslanmaz çelik, titanyum ve alüminyum gibi farklı metallerin kaynağında avantajlı olmasını sağlar. Lazer odağını ve parametrelerini kontrol ederek, reaksiyon tabakasının kalınlığı hassas bir şekilde kontrol edilebilir.

Lehimleme ve soğuk kaynak

Elektronik bileşenler, tıbbi kateterler vb. gibi küçük hassas cihazları bağlamak için uygundur. Lehimleme genellikle orta sıcaklıkta bağlantı elde etmek için ince metal folyo veya tozu birleştirir; Soğuk kaynak, esnek kontak arayüzleri için uygundur.

Titanyumdan paslanmaz çeliğe

Kimyasal ve tıbbi ekipman için yaygın olarak kullanılır, ara katman, lazer veya difüzyon kaynağı için uygundur.

Titanyumdan alüminyuma

Hafif yapılar ve ısı eşanjörleri için idealdir; Patlama kaynağı, lehimleme veya soğuk basınç kaynağı önerilir.

Titanyumdan çeliğe

Patlayıcı kompozit veya ara katman teknolojisi ile bağlanan kompozit panellerde ve desteklerde yaygın olarak kullanılır.

Titanyum alaşım kaynağında kalite kontrol ve önlemler

Titanyum alaşımı kaynağı sırasında kalite kontrol kritik öneme sahiptir. Titanyum, oksijen ve nitrojen gibi gazlara karşı oldukça hassas olduğundan, herhangi bir küçük çalışma hatası kaynak gevrekleşmesine, renk bozulmasına veya mukavemetin azalmasına neden olabilir. Kaynak kalitesini sağlamak için temel kontrol noktaları şunlardır:

Temizleme ve kaynak hazırlığı

Titanyum yüzeyi yağ, oksit tabakası ve parmak izi kalıntısından tamamen arındırılmış olmalıdır. Klor içermeyen temizlik maddesi ve mekanik taşlama kullanılması ve ardından tozsuz bir bezle silinmesi tavsiye edilir. Kirleticilerin kaynağa girmesini önlemek için kaynak teli ve iş parçası yüzeyi temiz tutulmalıdır.

İpucu: Kirlilik, kaynak kusurlarına neden olan ana faktördür. Kaynak yapmadan önce işlem mümkün olduğunca temiz ve kapalı bir alanda yapılmalıdır.

Koruyucu gaz kapağı

Koruyucu gaz olarak yüksek saflıkta argon (saflık %99,999'≥) kullanın ve kaynağın arkası (arka koruma) dahil olmak üzere soğumadan önce kaynak alanının her zaman argonla kaplandığından emin olun. TIG kaynağı yapılırken, kaynağın renginin solmasını ve oksidasyonunu önlemek için titanyuma özgü bir gaz difüzörü veya bir torç geri sürükleme sistemi kullanılmalıdır.

Kaynak dolgu malzemesi seçimi

Titanyum alaşımlı kaynak, ana malzemeyle eşleşen veya uyumlu olan dolgu metalleri kullanmalıdır. Yaygın dolgu telleri arasında ERTi-2, ERTi-5, ERTi-23 vb. bulunur. Seçim yaparken, mukavemet uyumsuzluğu veya stres konsantrasyonundan kaynaklanan arızayı önlemek için ana malzeme türü, yapısal gereksinimler ve kullanım ortamı kapsamlı bir şekilde dikkate alınmalıdır.

Operasyonel tutarlılık ve süreç kararlılığı

Kaynak akımının, voltajın ve kaynak hızının kararlılığını sağlamak ve ayak kontrolleri (TIG ayak pedalları gibi) aracılığıyla ince ayarlamalar yapmak, kaynak tutarlılığını etkili bir şekilde iyileştirebilir. Otomatik veya mekanize sistemler de seri üretimde daha istikrarlı kaynak kalitesi sağlayabilir.

Kaynak rengi ve kaynak kararı

Kaynağın rengi, titanyum alaşımlı kaynağın kalitesini değerlendirmek için önemli bir görünüm göstergesidir. Simli beyaz ila altın sarısı genellikle yeterli koruyucu gaz ve iyi kaynak işlemi kontrolünü gösterirken, mavimsi mor, gri veya koyu renkler aşırı oksidasyon veya koruma arızasını gösterebilir. Bu renk değişimi, kaynak işleminin havadaki oksijen, nitrojen ve diğer elementler tarafından kirlenip kirlenmediğini yansıtır.

Titanyum, yüksek sıcaklıklarda atmosfere karşı son derece hassas olduğundan, kaynağın rengi, kaynağın yerinde kalifiye olup olmadığına hızlı bir şekilde karar vermek için birincil kriterlerden biri haline gelir. Kaynağın rengi, kaynak mukavemetini veya iç kusurları tam olarak yansıtamasa da, fiili çalışmada, kaynak korumasının etkinliğini sağlamak için ilk kontrol noktasıdır.

Referans standartlar: AWS D17.1 ve AMS 2801, titanyum kaynak renkleri için net kalitelere sahiptir ve üretim kalitesi için referans olarak kullanılabilir.

Titanyum alaşımlı kaynak ekipmanı ve proses yetenekleri ekranı

Tek numunelerden seri üretime kadar çeşitli ihtiyaçları karşılayabilen TIG kaynağı, lazer kaynağı, difüzyon kaynağı vb. dahil olmak üzere çeşitli yaygın kaynak yöntemlerini kapsayan eksiksiz bir titanyum alaşımlı kaynak proses sistemi ve gelişmiş ekipman ile donatılmıştır.

TIG titanyum kaynak ekipmanı ve konfigürasyonu

Titanyum malzemeler için optimize edilmiş TIG kaynak sistemleri kullanıyoruz. Temsili ekipman, aşağıdaki özelliklere sahip Titanium TIG 200 ve diğer yüksek frekanslı darbe kontrol modellerini içerir:

• Kararlı düşük akım ark başlatma performansı, hassas kaynak için uygun
• TIG ayak pedalı ile dinamik akım regülasyonu
• Isıdan etkilenen bölgede oksidasyonu önlemek için verimli su soğutma sistemi ve inert gaz çekme koruması ile donatılmıştır

Lazer kaynak sistemi

Lazer kaynak istasyonu, yüksek enerji yoğunluklu kaynağı destekler ve mikro titanyum bileşenlerin veya farklı metal kompozit parçaların kaynağı için uygundur:

• Yüksek hassasiyetli servo platform ve ışın odaklama sistemi ile donatılmıştır
• Düşük deformasyon ve yüksek tutarlılık otomatik çalışma elde edin
• Özellikle titanyum ve paslanmaz çelik arayüzlerin lazer kaynağı için uygundur

Özel kaynak ve yardımcı işlemler

Ayrıca aşağıdaki özel kaynak ve bağlantı teknolojisi yeteneklerine sahibiz

Difüzyon kaynağı ve patlama kaynağı

Kompozit paneller veya farklı metal yapılar için

Vakumlu çevre koruma kaynağı

Anahtar bileşenlerin kaynak kalite kontrolü için uygundur

Küçük lehimleme ve soğuk kaynak işlemleri

Hassas bileşenler ve numune yapımı için uygundur

Tüm ekipman bir proses izleme sistemi ile donatılmıştır ve kaynak işleminin kontrol edilebilir olmasını ve sonuçların güvenilir olmasını sağlamak için kaynak parametresi kaydı, üçüncü taraf sertifikasyonu ve süreç izlenebilirliği yetenekleri sağlayabilir.

Chalcotitanium kaynak özelleştirme desteği ve servis avantajları

Profesyonel bir titanyum alaşımlı malzeme tedarikçisi olarak Chalcotitanium, yalnızca çeşitli sınıf ve özelliklerde titanyum ürünleri sağlamakla kalmaz, aynı zamanda müşterileri kaynak işleme ve bitmiş ürün imalatında desteklemek için destekleyici hizmet yeteneklerine de sahiptir. Malzeme seçiminden, kaynak uygunluk analizinden işbirlikçi işleme kaynağı eşleştirmesine kadar, müşterilerin yüksek kaliteli ve verimli titanyum alaşımlı kaynak uygulamaları elde etmelerine yardımcı olmaya kararlıyız.

Titanyum malzeme seçimi ve kaynak adaptasyon önerileri

• TIG, lazer, difüzyon kaynağı, patlama kaynağı vb. gibi farklı kaynak yöntemlerine uygun titanyum alaşımlı hammaddeler sağlayın.
• Müşteri ürün yapısına ve kaynak işlemi gereksinimlerine göre uygun titanyum malzeme türlerini, durumlarını ve yüzey işleme yöntemlerini önerin
• Malzeme tutarlılığını ve kaynak uyumluluğunu sağlamak için kaynak için titanyum tel, titanyum çubuk ve diğer destekleyici malzemeler sağlayabiliriz

Bitmiş ürün işleme yardımı ve teknik kaynak entegrasyonu

• Küçük parti numune provası, özelleştirilmiş kaynak parçaları geliştirme ve diğer proje işbirliği modellerini destekleyin
• Uygulama endüstrisine (kimya, medikal, havacılık gibi) göre kaynak prosesi adaptasyon önerileri sağlayın

Teknik danışmanlık ve uzun vadeli proje desteği

Titanyum alaşımlı kaynak ile ilgili, kaynak çatlağı kontrolü, termal deformasyon tepkisi ve kaynak kalitesinin iyileştirilmesi gibi yaygın sorunları kapsayan teknik danışmanlık hizmetleri sunuyoruz. Aynı zamanda, büyük hacimli veya yüksek standartlı projeler için, malzeme standardı adaptasyonu ve kaynak performansı doğrulaması gibi ön hazırlıkları gerçekleştirmek için müşterilerle işbirliği yapabilir ve özel işlemler (patlayıcı kaynak, lehimleme vb.) için özel titanyum malzeme çözümlerinin özelleştirilmiş geliştirilmesini destekleyebiliriz. Titanyum alaşımlı kaynak projenizi verimli bir şekilde ilerletmenize yardımcı olacak profesyonel tavsiye ve malzeme desteği için lütfen bizimle iletişime geçin.