Все о сварке

Сварка титана с нержавеющей сталью


Сварка стали с титаном - Справочник сварщика

Для тех или иных способов сварки предусматриваются различные условия и требования к тем или иным конструктивным элементам, а также подготовки деталей, кромок этих деталей, размеров швов и так далее. Все эти параметры, характеристики и условия, регламентируются и присутствуют в ГОСТе. Так, для сварки стали и титана, выдвигаются особые требования, которые следует соблюдать. Поэтому сейчас, мы рассмотрим технологию сварки титана со сталью, а также то, что необходимо соблюдать в этом случае.

Самая основная задача во время сварки титана и стали – это выбор подходящих сварочных материалов, а также методов и различных режимов сварки. В этих режимах должны соблюдаться все условия для того чтобы было предотвращение или резкое подавление образования различных хрупких, так называемых, интерметаллических фаз, которые имеют следующий вид - FeTi и Fe2Ti.

Обычная сварка титана и стали не даст никаких положительных результатов. Поэтому, для сваривания этих материалов, пользуются сваркой в аргоне с применением вольфрамового электрода. Или же, реже, однако все же находит применения сварка через специальные промежуточные вставки. Очень хорошие результаты получаются в случае использования этого способа. Так, применяются комбинированные вставки, которые состоят из технического талана (давление которого, Р=700 МПа), а также из термообрабатываемой бронзы типа БрБ2.

Таким способом, бронзу сваривают с углеродистыми или аустенитными сталями, с помощью аргонодуговой сварки, с использованием неплавящихся электродов. При этом, титан сваривают с танталом, в специальной камере, где создаются подходящие условия, а также контролируемая атмосфера. Предел прочности при соединении с бронзой достигает 490 МПа, а после закалки бронзы, она увеличивается до 605 МПа. Отметим, что закалка производится до сварки.

Комбинированные вставки из вышеупомянутой бронзы БрБ2, а также ниобия, применяют при сварке титана с помощью аргонодуговой сварки, и с применением вольфрамового электрода. Этот процесс происходит в специальной камере, нагнетая контролируемую атмосферу титана ОТ4-1, толщина которой составляет от 0,8-2 мм. Прочность соединения при минимальной толщине в 0,8 мм, будет равна 530-650 МПа, а угол изгиба при этом может составить 72-180°. При толщине титана в 2 мм, эти характеристики равны 400-450 МПа и 41-60°, соответственно.

www.vse-o-svarke.org

Сварка стали с титаном и титановыми сплавами

Темы: Сварка стали, Сварка титана, Технология сварки.

Титан с железом образуют систему ограниченной растворимости и эвтектоидным распадом β-фазы. Предел растворимости титана в железе снижается от 12 % при 1200 ОС до 4 % при 300°с. Растворимость железа в α-титане составляет 0,5 и 0,05 ... 0, 1 % соответственно при 615 и 20°С.

Другие страницы, относящиеся к теме

Сварка стали, титана, титановых сплавов

:

Титан и железо дают химические соединения TiFe, TiFe2, Ti2Fe и эвтектики β-фаза + TiFe (1100оС), TiFe + TiFe2 (1280оС), TiFe2 + а-фаза (1298оС), содержащие 32; 62,5 и 82,5 % железа соответственно. Поэтому при затвердевании расплава уже при содержании железа порядка 0,1 % будут образовываться интерметаллиды TiFe и TiFe2, которые резко снижают пластические свойства материала.

Титан и железо существенно различаются по кристаллическому строению и физическим свойствам.

Аналогичную картину металлургического взаимодействия титан имеет с легирующими компонентами в сталях (никель и др.).

Положительные результаты могут быть получены при использовании методов сварки давлением, а также барьерных слоев и вставок из третьего металла, не образующего при высоких температурах со свариваемыми материалами хрупких фаз. Особенностью титана и титановых сплавов является их высокая активность с атмосферным газом, что требует ведения процесса в условиях, обеспечивающих их защиту (инертные газы, вакуум, жидкие среды).

Сварка взрывом осуществляется с промежуточными прокладками и без прокладок. В последнем случае могут появиться интерметаллиды ТiFe и TiFe2 в местах вкрапления литого металла и перемешивания. При отжиге таких соединений идет дальнейший рост интерметаллидной фазы, выделяются карбиды титана. В зоне контакта может наблюдаться появление пор. В качестве прокладок используют ниобий, ванадий, никель, медь, серебро, железо и сплавы из тугоплавких металлов.

Получила применение двойная прокладка из ванадия или ниобия со стороны титана и медная со стороны стали. Нагрев соединений, полученных с использованием барьерных подслоев, до 800оС не ведет к охрупчиванию шва. Некоторое снижение предела прочности при этом связано со снятием эффекта наклепа. Уменьщение толшины медной прослойки до 0,1мм повышает предел прочности соединенная, что объясняется проявлением эффекта контактного упрочнения. Разрушение соединений при испытаниях идет по слою меди и имеет вязкий характер при положительных и отрицательных температурах (+300...-269 оС).

При диффузионной сварке удовлетворительные механические характеристики получаются, когда ширина слоя интерметаллидов ≤3 ... 5 мкм, а в ЗТВ имеет место α-твердый раствор железа в титане. При испытаниях зона разрушения наблюдается в переходе титан железо (сталь). На прочность соединения влияет ширина зоны, обогашенная углеродом.

Механические характеристики стыковых соединений, выполненных диффузионной сваркой в вакууме на материалах ВТ1-0 + 12Х18Н9Т и ОТ4 + 12Х18Н9Т (температура 750 ...850 оС, время сварки 15 мин), оказываются ниже прочности основного материала. Применение прокладок из ванадия и меди при сварке ВТ6, ВТ5-1 со сталью 12Х18Н9Т позволило получить предел прочности вплоть до 530... 570 МПа. В соединении не обнаруживается интерметаллидных фаз даже после длительного нагрева при высокой температуре (1000 оС в течение 10 ч). Слой меди при сварке предотвращает образование карбидов ванадия, охрупчивающих соединения. В соединении ванадий - медь легкоплавкие соединения и интерметаллиды не образуются. Соединения, выполненные через комбинированные прокладки меди (толщина 0,01 мм) и ванадия (0,07 мм), дают предел прочности 489 ...503 МПа при 450 оС, удельную вязкость 350 кдж/м2 , угол загиба 50... 600.

Для получения стабильных результатов целесообразно в качестве прокладочного материала использовать тонкую многослойную ленту (V + Cu + Ni), полученную горячей прокаткой в вакууме. Благодаря такой ленте предел прочности соединений ВТ5-1 и АТ3 со сталью 12Х18Н10Т при растяжении составляет 500... 590 МПа.

При сварке титана с низкоуглеродистыми сталями хорошие результаты дают прослойки из серебра.

Положительные результаты получаются при диффузионной сварке в расплаве солей (70 % BaCI2 + 30 % NaCI). При этом обеспечиваются быстрый к равномерный нагрев, хорошая защита металла в процессе сварки и охлаждения.

Сварка прокаткой осуществляется в вакууме. Выявлено отрицательное влияние углерода на механические характеристики соединения из-за образования карбида титана (TiC). Увеличение содержания углерода в стали с 0,02 до 0,45 % ведет к снижению уровня прочности с 260 до 140 МПа. При использовании про кладок из ванадия содержание углерода в нем должно быть

weldzone.info

Придумано, как сваривать титан и нержавеющую сталь

Сибирские учёные разрабатывают технологию сварки металлов, которые обычно клепают

Работники Института теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН разрабатывают технологию сварных соединений несочетаемых, казалось бы, металлов такой прочности, которая пригодна для аэрокосмической промышленности. Об этом сообщают «Новосибирские новости».

 «100 лет назад по морям плавали клёпаные корабли. Они изготавливались, потому что заклёпка – это очень прочное соединение. Сегодня все корабли сварены – эту задачу люди решили, технологию такую создали. Но, к сожалению, мы все летаем на самолётах клёпаных. То есть задачу сварных соединений, которая бы обеспечила прочность, необходимую для авиационной промышленности, решить пока не удалось», – рассказал заместитель директора по науке института Анатолий Оришич. И новосибирские учёные первыми в мире оказались на пороге большого открытия. Оказалось, что медь под действием лазера соединяет другие металлы на молекулярном уровне.

«Если сварить без нашего ноу-хау, просто титан с нержавейкой, то, как мы видим, образец сразу развалился. Применив материалы специальные (мы перепробовали разные вставки), мы нашли, что медь – самая оптимальная. Она не позволяет сварному соединению разваливаться», – объяснил научный сотрудник Александр Маликов.

Сейчас полученные образцы проходят последние испытания в научно-исследовательском институте в Екатеринбурге. Затем сваренные металлы проверят на прочность в Сибирском НИИ авиации им. Чаплыгина. В успех эксперимента уже поверили специалисты Конструкторского бюро им. Туполева и предварительно согласовали с учёными двухлетнюю программу, по которой для авиастроителей будут сваривать элементы корпуса самолётов.

Также технология лазерной сварки могла бы совершить революцию в строительстве атомных станций. После трагических событий на «Фукусиме» новая технология сварки металлов заинтересовала японских, а вслед за ними китайских и корейских энергетиков. Однако до внедрения технологии ещё далеко.

scientificrussia.ru

Сварка стали с титаном и титановыми сплавами

Темы: Сварка стали, Сварка титана, Технология сварки.

Титан с железом образуют систему ограниченной растворимости и эвтектоидным распадом β-фазы. Предел растворимости титана в железе снижается от 12 % при 1200 ОС до 4 % при 300°с. Растворимость железа в α-титане составляет 0,5 и 0,05 ... 0, 1 % соответственно при 615 и 20°С.

Другие страницы, относящиеся к теме

Сварка стали, титана, титановых сплавов

:

Титан и железо дают химические соединения TiFe, TiFe2, Ti2Fe и эвтектики β-фаза + TiFe (1100оС), TiFe + TiFe2 (1280оС), TiFe2 + а-фаза (1298оС), содержащие 32; 62,5 и 82,5 % железа соответственно. Поэтому при затвердевании расплава уже при содержании железа порядка 0,1 % будут образовываться интерметаллиды TiFe и TiFe2, которые резко снижают пластические свойства материала.

Титан и железо существенно различаются по кристаллическому строению и физическим свойствам.

Аналогичную картину металлургического взаимодействия титан имеет с легирующими компонентами в сталях (никель и др.).

Положительные результаты могут быть получены при использовании методов сварки давлением, а также барьерных слоев и вставок из третьего металла, не образующего при высоких температурах со свариваемыми материалами хрупких фаз. Особенностью титана и титановых сплавов является их высокая активность с атмосферным газом, что требует ведения процесса в условиях, обеспечивающих их защиту (инертные газы, вакуум, жидкие среды).

Сварка взрывом осуществляется с промежуточными прокладками и без прокладок. В последнем случае могут появиться интерметаллиды ТiFe и TiFe2 в местах вкрапления литого металла и перемешивания. При отжиге таких соединений идет дальнейший рост интерметаллидной фазы, выделяются карбиды титана. В зоне контакта может наблюдаться появление пор. В качестве прокладок используют ниобий, ванадий, никель, медь, серебро, железо и сплавы из тугоплавких металлов.

Получила применение двойная прокладка из ванадия или ниобия со стороны титана и медная со стороны стали. Нагрев соединений, полученных с использованием барьерных подслоев, до 800оС не ведет к охрупчиванию шва. Некоторое снижение предела прочности при этом связано со снятием эффекта наклепа. Уменьщение толшины медной прослойки до 0,1мм повышает предел прочности соединенная, что объясняется проявлением эффекта контактного упрочнения. Разрушение соединений при испытаниях идет по слою меди и имеет вязкий характер при положительных и отрицательных температурах (+300...-269 оС).

При диффузионной сварке удовлетворительные механические характеристики получаются, когда ширина слоя интерметаллидов ≤3 ... 5 мкм, а в ЗТВ имеет место α-твердый раствор железа в титане. При испытаниях зона разрушения наблюдается в переходе титан железо (сталь). На прочность соединения влияет ширина зоны, обогашенная углеродом.

Механические характеристики стыковых соединений, выполненных диффузионной сваркой в вакууме на материалах ВТ1-0 + 12Х18Н9Т и ОТ4 + 12Х18Н9Т (температура 750 ...850 оС, время сварки 15 мин), оказываются ниже прочности основного материала. Применение прокладок из ванадия и меди при сварке ВТ6, ВТ5-1 со сталью 12Х18Н9Т позволило получить предел прочности вплоть до 530... 570 МПа. В соединении не обнаруживается интерметаллидных фаз даже после длительного нагрева при высокой температуре (1000 оС в течение 10 ч). Слой меди при сварке предотвращает образование карбидов ванадия, охрупчивающих соединения. В соединении ванадий - медь легкоплавкие соединения и интерметаллиды не образуются. Соединения, выполненные через комбинированные прокладки меди (толщина 0,01 мм) и ванадия (0,07 мм), дают предел прочности 489 ...503 МПа при 450 оС, удельную вязкость 350 кдж/м2 , угол загиба 50... 600.

Для получения стабильных результатов целесообразно в качестве прокладочного материала использовать тонкую многослойную ленту (V + Cu + Ni), полученную горячей прокаткой в вакууме. Благодаря такой ленте предел прочности соединений ВТ5-1 и АТ3 со сталью 12Х18Н10Т при растяжении составляет 500... 590 МПа.

При сварке титана с низкоуглеродистыми сталями хорошие результаты дают прослойки из серебра.

Положительные результаты получаются при диффузионной сварке в расплаве солей (70 % BaCI2 + 30 % NaCI). При этом обеспечиваются быстрый к равномерный нагрев, хорошая защита металла в процессе сварки и охлаждения.

Сварка прокаткой осуществляется в вакууме. Выявлено отрицательное влияние углерода на механические характеристики соединения из-за образования карбида титана (TiC). Увеличение содержания углерода в стали с 0,02 до 0,45 % ведет к снижению уровня прочности с 260 до 140 МПа. При использовании про кладок из ванадия содержание углерода в нем должно быть

weldzone.info


Смотрите также