Bagaimana Untuk Mencegah Keretakan dalam Kimpalan Aloi Titanium?

Aloi titanium telah menjadi bahan utama dalam-bidang mewah seperti aeroangkasa, kejuruteraan marin dan peranti perubatan kerana kekuatan khusus yang sangat baik, rintangan kakisan dan biokompatibiliti. Walau bagaimanapun, semasa proses kimpalan,aloi titaniummempunyai potensi risiko kecacatan retak. Masalah ini menjejaskan sifat mekanikal dan keselamatan perkhidmatan komponen, menyekat penggunaannya yang meluas dalam senario pembuatan struktur yang kompleks.

 

 

Sifat fizikal dan kimia aloi titanium menentukan kekhususan proses kimpalannya. Kejadian keretakan adalah hasil gabungan kesan sifat bahan itu sendiri dan faktor proses kimpalan. Retakan panas adalah kegagalan antara butiran pada suhu tinggi; rekahan sejuk ialah ancaman teras keretakan akibat hidrogen-; retak panas semula adalah bahaya tersembunyi semasa rawatan penuaan.

 

 

Sebagai tindak balas kepada mekanisme rekahan kimpalan dalam aloi titanium, teknologi pencegahan retak mesti dijalankan melalui keseluruhan proses "pra-penyediaan kimpalan - proses kimpalan - pasca-rawatan kimpalan".

 

(I) Pra-Persediaan kimpalan

Teras penyediaan pra-adalah untuk mengurangkan kemasukan kekotoran dan kepekatan tegasan, dan mewujudkan keadaan yang stabil untuk proses kimpalan.

• Pemilihan Logam Asas dan Bahan Pengisi: Pilih wayar pengisi dengan komposisi yang sepadan. Untuk aloi titanium-kekuatan tinggi, boron dan zirkonium boleh ditambah untuk menapis bijirin; kisar/jeruk untuk menghilangkan sisik oksida, kesan minyak dan kekotoran lain pada permukaan logam asas dan wayar pengisi, dan kimpalan lengkap dalam masa 4 jam selepas rawatan.

 

• Reka Bentuk Bersama dan Pemprosesan Alur: Lebih suka sambungan punggung dengan sudut alur, muka akar dan celah ; gunakan kaedah kerja sejuk seperti pengilangan untuk pemprosesan alur, dan pemotongan haba adalah dilarang.

 

• Kawalan Persekitaran Kimpalan: Beroperasi di bengkel tertutup dengan suhu dan kelembapan tertentu; untuk komponen penting, sediakan bangsal pelindung dan gunakan peralatan penyahlembapan dan kalis-habuk untuk mengelakkan kelembapan dan habuk daripada memasuki kolam cair.

 

(II) Proses Kimpalan

Proses kimpalan adalah pautan teras pencegahan retak. Ia adalah perlu untuk mencapai kawalan tepat ke atas kolam lebur dan zon terjejas haba-melalui pemilihan kaedah kimpalan, pengoptimuman parameter proses dan peningkatan perlindungan.

 

• Kaedah Kimpalan Pilihan: Utamakan kaedah dengan tenaga pekat dan input haba yang boleh dikawal. Gunakan kimpalan TIG untuk plat nipis ( Kurang daripada atau sama dengan 10mm) dan kimpalan PAW untuk plat sederhana dan tebal; untuk medan-tinggi seperti aeroangkasa, kimpalan EBW dan LBW diutamakan (cemerlang tetapi kos tinggi), dan kimpalan arka manual adalah dilarang sama sekali.

 

 

• Pengoptimuman Parameter Proses: Teras adalah untuk mengawal input haba dan kadar penyejukan. Semasa: 50-80A untuk plat nipis, 100-150A untuk plat sederhana dan tebal; voltan: 10-15V; kelajuan: 5-10mm/s; suhu interpass untuk kimpalan berbilang lapisan Kurang daripada atau sama dengan 100 darjah .

 

• Langkah Perlindungan Dipertingkat: Gunakan-argon tulen aliran tinggi dengan ketulenan Lebih daripada atau sama dengan 99.99%, dilengkapi dengan perisai belakang (untuk memastikan jahitan kimpalan sejuk di bawah 400 darjah ) dan perlindungan belakang (argon bertiup ke belakang; untuk kimpalan saluran paip, isi paip dengan argon sebelum mengimpal sehingga kandungan oksigen<0.01%). It is normal to observe the molten pool showing silvery white; stop welding for treatment if it is blue-purple.

 

(III) Rawatan-pasca kimpalan

Selepas-rawatan kimpalan boleh menghapuskan tekanan sisa dan mengurangkan kandungan hidrogen, sekali gus menghalang keretakan sejuk dan retak panas semula. Proses teras adalah seperti berikut:

 

1. Selepas-Rawatan Penyahhidrogenan kimpalan

Berkenaan dengan komponen aloi titanium yang terdedah kepada keretakan sejuk, laksanakan serta-merta selepas kimpalan: tahan pada 200–250 darjah selama 2–4j untuk menggalakkan resapan dan pemendakan hidrogen, dan menghalang keretakan sejuk.

 

2. Pereda Tekanan

Proses: tahan pada 550–650 darjah selama 1–2j, sejukkan dengan relau hingga di bawah 300 darjah dan kemudian sejukkan udara. Ia boleh menghapuskan lebih daripada 80% tekanan sisa, memperbaiki struktur mikro dan memperbaiki sifat mekanikal.

Untuk aloi titanium-pengerasan umur, penyepuhlindapan + penuaan harus digunakan dalam kombinasi untuk mengelakkan retakan panas semula.

 

3. Rawatan dan Pemeriksaan Permukaan Jahitan Kimpalan

Kisar untuk mengeluarkan manik kimpalan, percikan dan sisik oksida, dan periksa keretakan permukaan;

Gunakan ujian ultrasonik (UT, kepekaan Lebih besar daripada atau sama dengan Φ2mm rata-setara lubang bawah) dan ujian penembus (PT, tiada kecacatan linear) untuk mengesan kecacatan dalaman/permukaan;

Retak mesti dibuang dengan pengisaran mekanikal dan-kimpalan semula mengikut proses asal dan-pemeriksaan semula diperlukan jika perlu.

 

 

Kecuali langkah teknikal, sistem kawalan kualiti bunyi adalah kunci kepada pencegahan retak.

 

• Spesifikasi Prosedur Kimpalan (WPS)

Menjalankan ujian proses untuk gred aloi titanium yang berbeza (Gr2, Gr5) dan bentuk sambungan untuk menentukan parameter optimum; pembinaan tanpa penilaian adalah dilarang sama sekali.

 

• Pengurusan Jurukimpal

Jurukimpal mesti memegang kelayakan khas untuk kimpalan aloi titanium dan biasa dengan kekhususan dan keperluan pencegahan retak bagi kimpalan aloi titanium.

 

• Keseluruhan-proses Kebolehkesanan

Rekod kelompok logam asas dan wayar pengisi, parameter kimpalan,-rawatan kimpalan selepas dan hasil pengesanan kecacatan sepanjang proses untuk mencapai kebolehkesanan masalah yang tepat.