كيفية منع الشقوق في لحام سبائك التيتانيوم؟

لقد أصبحت سبائك التيتانيوم مادة رئيسية في -المجالات المتطورة مثل الطيران والهندسة البحرية والأجهزة الطبية نظرًا لقوتها الخاصة الممتازة ومقاومتها للتآكل وتوافقها الحيوي. ولكن أثناء عملية اللحام،سبائك التيتانيوملديه مخاطر محتملة من عيوب الكراك. تؤثر هذه المشكلة على الخواص الميكانيكية وسلامة الخدمة للمكونات، مما يحد من تطبيقها على نطاق واسع في سيناريوهات تصنيع الهياكل المعقدة.

 

 

تحدد الخصائص الفيزيائية والكيميائية لسبائك التيتانيوم خصوصية عملية اللحام. إن حدوث التشقق هو نتيجة التأثير المشترك لخصائص المادة وعوامل عملية اللحام. الشقوق الساخنة هي فشل الحبيبات في درجات حرارة عالية؛ تمثل الشقوق الباردة التهديد الأساسي للتشقق الناتج عن الهيدروجين-؛ إعادة تسخين الشقوق هي مخاطر خفية أثناء علاج الشيخوخة.

 

 

استجابةً لآليات تشققات اللحام في سبائك التيتانيوم، يجب أن تعمل تقنية منع التشققات من خلال العملية الكاملة "لتحضير اللحام -السابق -، عملية اللحام - بعد-معالجة اللحام".

 

(1) التحضير-السابق لللحام

إن جوهر التحضير-لللحام المسبق هو تقليل إدخال الشوائب وتركيز الضغط، وإنشاء ظروف مستقرة لعملية اللحام.

• اختيار المعدن الأساسي ومواد الحشو: اختر أسلاك الحشو ذات التركيبات المطابقة. بالنسبة لسبائك التيتانيوم عالية القوة-، يمكن إضافة البورون والزركونيوم لتنقية الحبوب؛ طحن/مخلل لإزالة قشور الأكسيد وبقع الزيت والشوائب الأخرى على سطح المعدن الأساسي وأسلاك الحشو، واللحام الكامل خلال 4 ساعات بعد المعالجة.

 

• تصميم المفاصل ومعالجة الأخدود: تفضل المفاصل التناكبية ذات زاوية الأخدود ووجه الجذر والفجوة؛ استخدام أساليب العمل الباردة مثل الطحن لمعالجة الأخدود، ويحظر القطع الحراري.

 

• التحكم في بيئة اللحام: العمل في ورشة عمل مغلقة بدرجة حرارة ورطوبة محددة؛ بالنسبة للمكونات المهمة، قم بإعداد مظلات واقية واستخدم معدات إزالة الرطوبة والغبار- لمنع دخول الرطوبة والغبار إلى حوض السباحة المنصهر.

 

(ثانيا) عملية اللحام

عملية اللحام هي الرابط الأساسي لمنع الشقوق. من الضروري تحقيق التحكم الدقيق في حوض السباحة المنصهر والمنطقة المتأثرة بالحرارة-من خلال اختيار طرق اللحام وتحسين معلمات العملية وتعزيز الحماية.

 

• طرق اللحام المفضلة: إعطاء الأولوية للطرق ذات الطاقة المركزة ومدخلات الحرارة التي يمكن التحكم فيها. استخدم لحام TIG للألواح الرقيقة (أقل من أو يساوي 10 مم) ولحام PAW للألواح المتوسطة والسميكة؛ بالنسبة للمجالات المتطورة- مثل الفضاء الجوي، يُفضل لحام EBW وLBW (ممتاز ولكن بتكلفة عالية)، واللحام القوسي اليدوي محظور تمامًا.

 

 

• تحسين معلمات العملية: جوهر الأمر هو التحكم في مدخلات الحرارة ومعدل التبريد. التيار: 50-80 أمبير للألواح الرفيعة، 100-150 أمبير للألواح المتوسطة والسميكة؛ الجهد: 10-15 فولت. السرعة: 5-10 مم/ثانية؛ درجة حرارة التداخل للحام متعدد الطبقات أقل من أو تساوي 100 درجة.

 

• تدابير الحماية المعززة: استخدم -أرجونًا نقيًا عالي التدفق بنقاء أكبر من أو يساوي 99.99%، ومجهزًا بدرع خلفي (للحفاظ على درجة حرارة اللحام باردة أقل من 400 درجة) وحماية للظهر (نفخ الأرجون الخلفي؛ ولحام خطوط الأنابيب، املأ الأنبوب بالأرجون قبل اللحام حتى محتوى الأكسجين<0.01%). It is normal to observe the molten pool showing silvery white; stop welding for treatment if it is blue-purple.

 

(ثالثًا)-معالجة ما بعد اللحام

يمكن أن تؤدي معالجة ما بعد اللحام- إلى التخلص من الإجهاد المتبقي وتقليل محتوى الهيدروجين، وبالتالي منع الشقوق الباردة وإعادة تسخين الشقوق. العمليات الأساسية هي كما يلي:

 

1. معالجة ما بعد-إزالة الهيدروجين من اللحام

تنطبق على مكونات سبائك التيتانيوم المعرضة للتشقق البارد، ويتم تنفيذها مباشرة بعد اللحام: تثبت عند درجة حرارة 200-250 درجة لمدة 2-4 ساعات لتعزيز انتشار الهيدروجين والترسيب، ومنع التشقق البارد.

 

2. التلدين لتخفيف التوتر

العملية: يُحفظ على درجة حرارة 550-650 درجة لمدة 1-2 ساعة، ويُبرد بالفرن إلى أقل من 300 درجة ثم يُبرد بالهواء. يمكن أن يزيل أكثر من 80% من الإجهاد المتبقي، ويحسن البنية المجهرية ويحسن الخواص الميكانيكية.

بالنسبة إلى عمر-سبائك التيتانيوم، يجب استخدام التلدين + التعتيق معًا لتجنب إعادة تسخين الشقوق.

 

3. معالجة وفحص سطح التماس اللحام

طحن لإزالة حبيبات اللحام، والترشيش وقشور الأكسيد، والتحقق من وجود شقوق السطح؛

استخدم اختبار الموجات فوق الصوتية (UT، حساسية أكبر من أو تساوي Φ2 مم مسطح- مكافئ للفتحة السفلية) واختبار الاختراق (PT، لا توجد عيوب خطية) للكشف عن العيوب الداخلية/السطحية؛

يجب إزالة الشقوق عن طريق الطحن الميكانيكي، كما يلزم-إعادة اللحام وفقًا للعملية الأصلية وإعادة-الفحص إذا لزم الأمر.

 

 

باستثناء التدابير التقنية، فإن نظام مراقبة جودة الصوت هو المفتاح لمنع التشققات.

 

• مواصفات إجراءات اللحام (WPS)

إجراء اختبارات العمليات لدرجات مختلفة من سبائك التيتانيوم (Gr2، Gr5) وأشكال المفاصل لتحديد المعلمات المثلى؛ يمنع منعا باتا البناء دون تقييم.

 

• إدارة اللحام

يجب أن يحمل عمال اللحام مؤهلات خاصة لحام سبائك التيتانيوم وأن يكونوا على دراية بالخصائص ومتطلبات منع التشققات في لحام سبائك التيتانيوم.

 

• إمكانية تتبع العملية-الكاملة

قم بتسجيل دفعات المعدن الأساسي وأسلاك الحشو، ومعلمات اللحام،-ومعالجة ما بعد اللحام ونتائج الكشف عن العيوب طوال العملية لتحقيق إمكانية التتبع الدقيق للمشكلات.