bakar,titanijum, i legure titana su strukturni metalni materijali koji se široko koriste u industrijskom sektoru. Oba materijala posjeduju odlične mehaničke osobine i otpornost na koroziju, a njihova primjena u kompozitnim strukturama koje uključuju različite materijale-kao što je vrhunska-oprema, oprema za hemijsku obradu i precizna proizvodnja-i dalje raste. Međutim, bakar i titan se značajno razlikuju u pogledu kristalne strukture, tačke topljenja, toplotne provodljivosti, koeficijenta linearne ekspanzije i hemijskih svojstava. Oni predstavljaju tipičnu kombinaciju različitih metala koju je teško zavariti, a proces zavarivanja je vrlo sklon defektima kao što su poroznost, pukotine i pad mehaničkih svojstava. Ovaj rad sistematski analizira izazove vezane za zavarivanje bakra-titanijuma različitih materijala i pruža detaljno objašnjenje operativnih ključnih tačaka i standarda parametara za uobičajene, zrele procese zavarivanja.
I. Ključni izazovi u zavarivanju različitih metala bakra-titanijuma
Bakar i titanijum su metali sa veoma različitim fizičkim i hemijskim svojstvima. Metalurški proces zavarivanja je složen, a njihova kompatibilnost je izuzetno loša, što dovodi do visoke učestalosti defekata, koji se prvenstveno manifestuju kao tri glavna problema: poroznost, pukotine zavara i degradacija svojstava spoja.
1. Intergranularne pukotine izazvane eutektikom niske{1}}tačke-tačke: Elementi nečistoća u bakru, kao što su bizmut, olovo, sumpor i kiseonik, formiraju različite eutektičke faze niske-tačke{4}}tačke{4}}bakar, uključujući bakar{5}ut 7 stepen bizmuta bakar-eutektik olova na 326 stepeni, i bakar-bakar(I) oksid eutektik na 1067 stepeni. Ove strukture niske{12}}tačke{13}}rasprostranjene su na granicama zrna i vrlo su sklone izazivanju međugranularnih krhkih pukotina tokom procesa hlađenja zavarivanja.
2. Pucanje zbog vodonične krtosti na strani titanijuma: Nakon apsorpcije vodonika na visokim temperaturama, titanijum formira krhku strukturu poput titanijum-hidrida{1}}nalik na pahuljice, što dovodi do ozbiljnog krtosti vodonika. Ovo značajno smanjuje žilavost spoja na strani titanijuma i izaziva pukotine.
3. Raspucavanje koncentracije toplotnog naprezanja: Koeficijenti linearne ekspanzije bakra i titana razlikuju se za više od dva puta. Tokom zagrijavanja i brzog hlađenja šava, dva osnovna metala se skupljaju i deformiraju različitim brzinama, stvarajući značajna zaostala naprezanja zavarivanja unutar spoja, što na kraju dovodi do pucanja u zavaru i zoni utjecaja topline.
II. Glavni i zreli procesi zavarivanja legura bakra i titanijuma
Kako bi se riješio izazov zavarivanja u različitim bakar{0}}titanijumskim materijalima, industrija je provela opsežna ispitivanja procesa i potvrdila da vakuumsko difuzijsko zavarivanje, TIG zavarivanje, zavarivanje plazma lukom, lemljenje i zavarivanje elektronskim snopom mogu postići stabilne zavarene spojeve, proizvodeći defektne mehaničke osobine i spojeve. Među njima, vakuumsko difuzijsko zavarivanje i TIG zavarivanje su osnovni procesi koji se najčešće koriste u industrijskim aplikacijama.
(1) Vakuumsko difuzijsko zavarivanje (preferirani proces za visoku preciznost) Vakuumsko difuzijsko zavarivanje ne uključuje metalurški proces topljenja i nudi prednosti spojeva bez oksidacije-, estetski ugodne završne obrade, minimalnih nedostataka i stabilnih performansi. To je poželjan proces za zavarivanje preciznih komponenti od bakra-titanijuma različitih vrsta i pogodan je za proizvodnju visoko{4}}preciznih dijelova.
1. Pred-Prethodna obrada osnovnog materijala - Tretman bakra (T2 čisti bakar): Temeljno očistite površinu od ulja i nečistoća pomoću trihloretilena; nagrizati u 10% rastvoru sumporne kiseline 1 minut; temeljito isperite destilovanom vodom; zatim izvršite žarenje. Kontrolišite temperaturu žarenja između 820 stepeni i 830 stepeni i držite 10 minuta da se eliminišu unutrašnja naprezanja u osnovnom materijalu. - Tretman titanijumom (GR2 čisti titanijum): Nakon odmašćivanja i čišćenja sa trihloretilenom, materijal se podvrgava vibracionom jetkanju 4 minuta u vodenom rastvoru površine fluorovodične kiseline i 2% fluorovodične kiseline. oksidni sloj. Na kraju se uzastopno ispere vodom i alkoholom, zatim osuši na zraku{16}}i ostavi za upotrebu.
2. Parametri procesa zavarivanja jezgra: Precizno sastavite prethodno obrađene materijale na bazi bakra i titanijuma i stavite ih u vakuumsku peć za zavarivanje radi obrade. Standardni parametri procesa: temperatura zavarivanja 810 stepeni ± 10 stepeni, pritisak zavarivanja 5-10 MPa, vreme držanja pod pritiskom 10 minuta i nivo vakuuma koji se stabilno održava između 1,3332 × 10⁻⁸ i 1,3332 × 10⁻⁹ MPa. Proces se može fleksibilno optimizirati; niobij se može dodati kao srednji difuzioni sloj za dalje suzbijanje stvaranja krhkih intermetalnih spojeva i poboljšanje performansi zglobova. Kada ne postoje posebni zahtjevi za performansama, moguće je i direktno zavarivanje, nakon čega slijedi fino čišćenje površine spoja nakon zavarivanja.
(II) Zavarivanje inertnim volframom (TIG) (industrijski proces opće-visoke-efikasnosti opće namjene) TIG zavarivanje je lako za rukovanje i vrlo prilagodljivo, što ga čini pogodnim za serijsku proizvodnju srednjih- do velikih-bakarnih-kompozitnih komponenti od titanijuma. Optimizacijom potrošnog materijala i procesa, defekti zavarivanja mogu se efikasno izbjeći. Cerijum-volframove elektrode su preferirani izbor za zavarivanje; u poređenju sa tradicionalnim volframovim elektrodama, one nude stabilno iniciranje luka i koncentrisani unos toplote, što ne samo da poboljšava kvalitet formiranja zrna šava, već takođe pruža prednost što su ekološki prihvatljivi i ne{8}}toksični. Za različito zavarivanje QCr0.5 hrom-legure bakra i legure titana TC2, industrijsko-standardno rješenje je korištenje niobija kao prijelaznog puferskog sloja kako bi se spriječila direktna reakcija između bakra i titana. U kombinaciji sa 99,8% visoko-zaštitom od plina argona, ovo efikasno potiskuje oksidaciju, poroznost i stvaranje krhkih mikrostruktura, na kraju stvarajući visoko{17}}kvalitetne zavarene spojeve koji ispunjavaju zahtjeve mehaničke i otpornosti na koroziju.
Zbog značajnih razlika u njihovim fizičkim i hemijskim svojstvima, zavarivanje različitih legura bakra i titanijuma predstavlja tri glavna tehnička izazova: visoku učestalost poroznosti, osetljivost na pukotine i krtost spoja. Ključni problemi leže u visoko-apsorpciji plina pri visokoj temperaturi, formiranju eutektika niske{2}}tačke-tališta, taloženju krhkih intermetalnih jedinjenja i koncentraciji napona zavarivanja. U stvarnoj industrijskoj proizvodnji, vakuumsko difuzijsko zavarivanje je poželjna metoda za visoko{5}}precizne komponente kako bi se osigurala stabilnost spoja i tačnost oblikovanja; za konvencionalne industrijske komponente, TIG zavarivanje sa optimizovanim procesima može se odabrati kako bi se uravnotežila efikasnost proizvodnje i kvalitet zavara. Standardizovanom prethodnom obradom osnovnog metala, preciznom kontrolom parametara zavarivanja i odgovarajućim odabirom materijala prelaznog sloja, defekti u zavarivanju različitog bakra-titanijuma mogu se efikasno otkloniti, omogućavajući kompozitnu primenu ova dva materijala visokih{8}} i u potpunosti iskorištavajući njihove strukturne i funkcionalne prednosti.
E-pošta:garychen3215@hotmail.com ;
Adresa: No.35, Baoti Rd, grad Baoji, provincija Shaanxi, Kina
Kontakt: G. Gary Chan
Telefon: +86-917-8883215
Mobilni/WhatsApp: +86 13092900605
