Izazovi i procesne metode zavarivanja bakrenih i titanijumskih ploča

Tip rešetke, tačka topljenja, toplotna provodljivost, koeficijent linearnog širenja i hemijski sastav bakrene i titanijumske ploče su veoma različiti, što stvara velike poteškoće pri zavarivanju ta dva, a uglavnom se ogledaju u sljedećim aspektima:

Analiza teškoće zavarivanja

Zavareni spojevi su skloni stvaranju pora

Prvo, bakar i titan imaju snažnu sposobnost apsorpcije vodika na visokim temperaturama, a vodik ima visoku topljivost u tekućini. bakar i titanDrugo, metalurške reakcije na visokim temperaturama će proizvesti plin u rastopljenom sloju. Treće, kisik i dušik oko područja zavarivanja se lako apsorbiraju u rastopljenom sloju. Tokom procesa kristalizacije rastopljenog sloja, plin ne može potpuno izaći s površine rastopljenog sloja, pa ostaje u zavaru i formira pore.

Zavareni spojevi imaju veliku sklonost pucanju

Prilikom zavarivanja bakra i titana, na obje strane osnovnog metala formiraju se eutektici i hidridi, koji vrlo lako pucaju pod djelovanjem napona zavarivanja. Konkretno:

1. Bakar i bizmut formiraju (Cu + Bi) eutektik sa eutektičkom tačkom od 270°C.

2. Bakar i olovo formiraju eutektik (Cu + Pb) sa eutektičkom tačkom od 326°C (originalni tekst "Cu + Al" je ovdje pogrešno izražen, te se pretpostavlja da bi trebalo biti "Cu + Pb" u kombinaciji sa sljedećim tekstom).

3. Bakar i željezni sulfid formiraju eutektik (Cu + Cu₂O) sa eutektičkom tačkom od 1067°C.

4. Ljuskasti hidrid TiH₂ se formira na metalnoj strani osnovnog titanskog materijala, uzrokujući vodikovu krhkost.

5. Koeficijenti linearnog širenja bakar i titan razlikuju se za više od 1 puta, a tokom zavarivanja će se generirati veći napon.

Niska mehanička svojstva zavarenih spojeva

1. Oksidni film može oslabiti intergranularnu vezu između bakra i titana. Na primjer, kada sadržaj kisika u zavaru dostigne 0.38%, ugao savijanja spoja se smanjuje sa 180° na 120°.

2. Velika količina eutektika i hidrida značajno će smanjiti plastičnost i žilavost zavarenih spojeva.

3. Međusobna topljivost bakra i titana je vrlo mala. Lako formiraju intermetalna jedinjenja na visokim temperaturama, kao što su Ti₂Cu, TiCu, Ti₃Cu₄, Ti₂Cu₃, TiCu₂ i TiCu₄. Ova jedinjenja povećavaju krhkost, smanjuju plastičnost i značajno smanjuju otpornost zavara na koroziju.

Postupak zavarivanja

Odlični zavareni spojevi mogu se dobiti vakuumskim difuzijskim zavarivanjem, argonskim elektrolučnim zavarivanjem, plazma elektrolučnim zavarivanjem, lemljenjem i zavarivanjem elektronskim snopom. bakar i titan ili legure titana.

Vakuumsko difuzijsko zavarivanje

Karakteristike vakuumskog difuzijskog zavarivanja su da spojevi nisu oksidirani, zavareni spojevi su lijepog izgleda i kvalitet proizvoda je dobar. Glavni proces rada je sljedeći:

1. Prethodna obrada osnovnog metala bakra: Uzimajući T2 bakar kao primjer, on se čisti trikloretilenom prije zavarivanja kako bi se uklonilo ulje i ostali ostaci. Zatim se nagriza u 10% rastvoru sumporne kiseline 1 minutu, zatim ispere destilovanom vodom, a zatim žari na 820-830℃ tokom 10 minuta.

2. Prethodna obrada osnovnog metala titana: Uzimajući TA2 titan kao primjer, nakon čišćenja trikloretilenom, on se nagriza vibracijama tokom 4 minute u vodenom rastvoru od 2% zapreminskog HF i 50% zapreminskog HNO₃ kako bi se uklonio oksidni film, a zatim se čisti vodom i alkoholom.

3. Sastavljanje i zavarivanje: Dva očišćena osnovna metala se sastavljaju prema zahtjevima procesa, a zatim stavljaju u vakuumsku peć za zavarivanje. Parametri zavarivanja su: temperatura zavarivanja je 810℃±10℃, pritisak je 5-10MPa, vrijeme je 10 minuta, a stepen vakuuma je 1.3332×10⁸-1.3332×10⁹MPa. Između dva osnovna metala može se dodati međudifuzijski sloj. Obično se kao materijal difuzijskog sloja koristi metal niobijum ili se međudifuzijski sloj ne dodaje. Spojna površina treba pažljivo očistiti nakon zavarivanja.

Argonsko zavarivanje

Prilikom zavarivanja bakar i titan Kod argonskog elektrolučnog zavarivanja, upotreba cerij-volfram elektrode može poboljšati kvalitet zavarivanja i koristiti ljudskom zdravlju. Na primjer, prilikom zavarivanja legure bakra (QCr0.5) i legure titana (TC2), niobij se može koristiti kao materijal prelaznog sloja, a čistoća argona je 99.8% za dobijanje visokokvalitetnih spojeva.