Titanijum je 45% lakši od čelika, 60% teži od aluminijuma i više od tri puta jači od oba. Iako je mnogo skuplji od mnogih drugih metala, nudi veću otpornost na koroziju, niže troškove životnog ciklusa, duži vijek trajanja i niže troškove održavanja i održavanja. Uobičajene primjene uključuju vojnu, zrakoplovnu, pomorsku, kemijsku, proizvodnju električne energije, vađenje nafte i plina i medicinske uređaje.
Titan je reaktivan metal koji lako stupa u interakciju s kisikom, sklon je oksidativnoj kontaminaciji i teško ga je zavariti. Međutim, pažljiva priprema, dosljedna tehnika i opsežna praksa mogu postići uspješan zavar.
Zavarivanje titanijuma
Čistoća je neophodna
Zavarivanje titanijumskih zavarenih cevi zahteva izuzetno čist osnovni metal, dodatni metal i okruženje za zavarivanje mora biti savršeno. Zavarivači koji trljaju losione za tijelo kao što su kreme za ruke, masnoća od procesa oblikovanja i rastezanja, dućanska prašina, boja, prljavština, tekućine za sečenje i maziva mogu doprinijeti krhkosti i kvaru zavara.
Očistite radno područje, uklanjajući sve vrste otpadaka, i pobrinite se da odaberete mjesto sa slabim protokom zraka i pokušajte da okolinu održite što je moguće bez vjetra kako biste izbjegli ometanje zaštitnog plina tokom zavarivanja. Zatim očistite ulje sa šipke za punjenje i osnovnog metala: Nosite nitrilne rukavice posebno dizajnirane za ovu svrhu kako biste spriječili da krema za ruke na rukama operatera ili ulje koje je pričvršćeno na druge ruke ne trljaju titanijsku cijev koju želite zavariti. Metil etil keton (MEK) se zatim nanosi na čistu krpu koja ne ostavlja dlačice, a titan se briše kako bi se uklonila preostala površinska zagađivača. U ovom trenutku stavite šipku za punjenje u zapečaćenu posudu kako biste spriječili daljnju kontaminaciju.
Prije zavarivanja uklonite oksidni sloj nastao reakcijom između titana i kisika na površini cijevi. Ovaj oksidni sloj daje titanijumu značajnu otpornost na koroziju. Međutim, mora se ukloniti prije zavarivanja jer se topi na temperaturama višim od onih kod titanijuma i može ući u rastopljeni zavareni bazen stvarajući inkluzije koje slabe međusloj.
Ili brusilica sa karbidnim alatom za skidanje ivica ili karbidna turpija posebno za titanijum će bolje obaviti posao uklanjanja oksidnog sloja sa zavarenih spojeva. Preporučljivo je ne koristiti baršune i abraziva. Zbog kontaminacije. Ne zaboravite koristiti malu brzinu mljevenja kako biste spriječili pregrijavanje. Nakon što je oksidni sloj izbrušen, spoj ponovo obrišite krpom navlaženom MEK-om ili acetonom. Neki rastvarači imaju nisku tačku paljenja i rastvarač mora biti potpuno isparen pre nego što upali luk.
Montaža je vjerovatno važnija za titanijumske cijevi nego za bilo koju drugu metalnu cijev, jer je ključno spriječiti ulazak kisika u zavar. Spoj bi trebao biti kvadratni (ne bi se smjele formirati praznine u obliku slova V) kako bi se smanjila količina topline i metala zavarivanja potrebna za popunjavanje spoja, što zauzvrat smanjuje mogućnost opekotina i kontaminacije.
Stegnite dio na pozicioner ili klupu kako biste osigurali da su krajevi spojeni što je moguće čvršće i preciznije.
Većina tankosjednih titanijskih cijevi i cijevi ne zahtijevaju prethodno zagrijavanje. Međutim, ako planirate zavariti titanijumske cijevi deblje od 1/3 inča, posavjetujte se sa dobavljačem opreme za zavarivanje, jer neko predgrijavanje i naknadno zagrijavanje mogu biti od koristi.
Važnost pokrivenosti zaštitnim gasom
Čisti plin argon se preporučuje za zavarivanje titanijuma zbog njegove čistoće i niskog sadržaja vode. Smjesa argon/helijum 75/25 može se koristiti za poboljšanje stabilnosti i povećanje penetracije samo kada je specificirano.
Američko društvo za zavarivanje (AWS) preporučuje mjerenje čistoće plinova za zavarivanje kako bi se osiguralo da ispunjavaju standarde za svaku primjenu. Zaštitni gasovi bi trebali biti čisti najmanje 99,995 posto, sa ne više od 20 dijelova na milion (PPM) kisika i tačkom rose iznad -76 stepeni Farenhajta. Druge primjene zahtijevaju protok argona od 99,999% čistog.
Važno je opremiti gorionik repnicom. U suprotnom, povećava se rizik od kontaminacije kisikom, a time i mogućnost puknuća. Neki zavarivači proizvode svoje vlastite štitove za rep, iako postoji mnogo stilova dostupnih za kupovinu. Prateći štitnik odgovara obliku cijevi i prati GTAW gorionik duž cijevi. Štit pruža dodatnu zaštitu argonom za zavar nakon gorionika i njegovog protoka plina argona. Postavljanje baklje i pratećeg protoka zaštitnog plina na 20 kubnih stopa na sat (CFH) osigurava bolju pokrivenost zaštitnog plina.
Uvijek koristite čista, neporozna plastična crijeva za isporuku zaštitnog plina do baklje, pratećeg štita i jedinice za pročišćavanje.
Opcije metala za punjenje
Koristite dodatni metal kada zavarite titanijumske cijevi veće od 0.010 inča debljine (vidi sliku 1). Općenito, dodatni metal bi trebao biti istog kvaliteta kao i titan koji se zavari - teoretski, trebao bi biti identičan. Izuzeci su dozvoljeni za određene primjene, kao što je kada dodatni metal ima nižu granicu tečenja od osnovnog materijala kako bi se poboljšala duktilnost. Međutim, svaku varijaciju treba pažljivo testirati i istražiti kako bi se osiguralo da ispunjava zahtjeve procesa i specifikacije.
Odabir pravog plamena i potrošnog materijala
GTAW pruža bolju kontrolu nad unosom toplote zavarivača i rastopljenim bazenom od drugih tehnika zavarivanja. Mašina sa visokofrekventnim pokretanjem luka, mogućnošću daljinske kontrole struje, tajmerom posle protoka i inverterom gtaw od najmanje 250 A bila bi odličan za zavarivanje titana.
Uvijek postavite polaritet stroja na DC negativnu elektrodu (DCEN). DCEN pruža dublju penetraciju nego DC pozitivna elektroda (DCEP).
Uskladite inverter sa plamenikom hlađenom zrakom ili vodom. Vazdušno hlađene baklje za rezanje mogu pružiti dobre performanse ako je vaša temperatura zavarivanja ispod 150 ampera i njihova cijena je niža od vodeno hlađenih rezača. S druge strane, vodeno hlađeni gorionici su mali, laki za rukovanje i mogu da zavaruju na većim amperažama tokom dužih vremenskih perioda, pri čemu je većina zavara na titanijumu kratka, proizvodeći izlazne nivoe ispod 150 ampera.
Koristite metalnu elektrodu od 2% volframa uzemljenu u skladu sa strujom zavarivanja kako slijedi
Do 90 ampera: 1/16 inča ili manje
90-200 ampera: 3/32 inča
Preko 200 ampera: 1/8 inča
Gasno sočivo distribuira ravnomjeran, zaštitni plin i stvara glatku struju preko bazena za zavarivanje.
Utaknite luk i počnite raditi
Započnite zavarivanje tako što ćete prvo odrezati kraj šipke za napajanje kako biste pokazali čisto, nekontaminirano mjesto. Pokrenite struju plina argona na nekoliko sekundi, a zatim pokrenite luk, pazeći da je područje zavara potpuno pokriveno.
Iskoristite funkciju pokretanja luka visoke frekvencije pretvarača. Ugao gorionika, brzina plamenika i ugao punjenja žice su slični onima za zavarivanje nerđajućeg čelika, pružajući bolje uslove za zavarivanje titanijumskih cevi.
Prilično je lako napraviti bazen za varenje od titanijuma, ali ga možda neće biti lako premjestiti. Guranje zavarenog bazena sa lukom i šipkom za punjenje obično daje dobre rezultate, ali šipka za punjenje se mora držati unutar kućišta zaštitnog plina tokom zavarivanja. Također je važno minimizirati unos topline jer previše topline može razbiti zavar. Koristite tehniku tapkanja s metalom za punjenje (pri stalnoj brzini putovanja).
Nakon završetka zavarivanja, ostavite 20 do 25 sekundi naknadnog protoka da zaštitite spoj dok se hladi do praga ispod 800 stepeni Farenhajta. Sprečiti reakciju kiseonika sa titanijumom. Neki zavari mogu zahtijevati temperature ispod 500 stepeni Farenhajta.
Kada je zavar gotov, titanijum pokazuje svoju pravu boju. Boja zavarenog spoja označava stepen do kojeg zaštitni gas štiti zavar od kontaminacije i debljinu oksidnog sloja (vidi sliku 2). Kvalitet titanijumskih zavarenih spojeva može se odrediti pored vizuelnog pregleda, penetracije boje, ispitivanja tvrdoće, rendgenskog zraka, ultrazvuka i destruktivnog pregleda.
