Difetti di saldatura delle leghe di titanio e loro prevenzione - Blog

Fascio di elettronisaldatura di leghe di titaniopresenta vantaggi come l'elevata densità di energia e la protezione dell'ambiente sotto vuoto, ma è anche soggetto ad alcuni difetti unici. Le cause e le misure per evitarle sono spiegate di seguito in base al tipo di difetto.

1. Porosità

(1) Cause: la pulizia pre-incompleta della saldatura lascia residui di olio, umidità, pellicola di ossido, ecc., che si decompongono e rilasciano gas idrogeno ad alte temperature. Il titanio ha un'elevata solubilità dell'idrogeno allo stato liquido, che diminuisce rapidamente durante la solidificazione, lasciando l'idrogeno che non può fuoriuscire in tempo per formare i pori. La breve durata del bagno di fusione rende difficile la risalita del gas.

(2) Misure di mitigazione: rigorosa pulizia pre-della saldatura: rimuovere innanzitutto l'olio (acetone o un detergente speciale), quindi decapare con acido per rimuovere la pellicola di ossido e infine pulire con acqua e alcol e asciugare accuratamente. Controllare il contenuto di idrogeno originale del materiale di base (le leghe di titanio richiedono un contenuto di idrogeno estremamente basso). Utilizzare la scansione del fascio di elettroni (scansione circolare o sinusoidale) per agitare la pozza fusa e favorire la fuoriuscita delle bolle. Ridurre opportunamente la velocità di saldatura o aumentare la corrente del fascio per prolungare il tempo di permanenza del liquido nel bagno di fusione. Preriscaldare il pezzo in una camera a vuoto per degasarlo ulteriormente.

2. Tipi di crepe

(1) Cricche ritardate indotte dall'idrogeno-(fessure a freddo): compaiono nella zona di saldatura o nella zona interessata dal calore- diverse ore o giorni dopo la saldatura e sono correlate al contenuto di idrogeno e allo stress residuo. Cricche a caldo: possono verificarsi nelle leghe di titanio con un elevato contenuto di impurità, ma sono relativamente rare. Cricche da tensocorrosione: si verificano a causa degli effetti combinati di ambienti specifici e stress.

(2) Cause: il contenuto di idrogeno nel metallo base o nella saldatura supera un valore critico. Un elevato vincolo del giunto comporta un elevato stress di saldatura residuo. La microstruttura della saldatura grossolana e fragile riduce la resistenza.

3. Fusione incompleta e penetrazione incompleta

(1) Cause: deviazione dell'allineamento del fascio di elettroni o posizione focale errata (profondità di fuoco insufficiente). Parametri di saldatura insufficienti (corrente del raggio troppo bassa, velocità di saldatura troppo alta). Spazio eccessivo o disallineamento, con conseguente spreco di energia del fascio di elettroni. La differenza nella conduttività termica lungo la direzione dello spessore del pezzo causa un'energia insufficiente alla radice.

(2) Misure di mitigazione: calibrare accuratamente l'allineamento del fascio di elettroni con il centro di saldatura. Selezionare una posizione focale adeguata (solitamente leggermente più in basso all'interno del pezzo) per garantire la capacità di penetrazione. Determina la tensione di accelerazione, la corrente del fascio e la velocità di saldatura ottimali attraverso esperimenti di processo in base allo spessore della piastra e al tipo di giunto. Garantire rigorosamente la precisione dell'assemblaggio e controllare lo spazio vuoto e il disallineamento. Per le parti spesse è possibile utilizzare la penetrazione segmentata ad alta e bassa tensione o la saldatura su entrambi i lati-.

4. Contaminazione da ossidazione e azoto (scolorimento della saldatura)

(1) Cause Vuoto insufficiente (perdite d'aria, scarsa evacuazione) o rilascio di gas dalla parete interna della camera del vuoto o dell'attrezzatura. La zona ad alta-temperatura della saldatura entra in contatto con l'ossigeno e l'azoto residui e sulla superficie viene generato un colore di ossidazione (giallo pallido → blu scuro → bianco grigiastro). Nei casi più gravi, porta ad un infragilimento generale e ad una forte diminuzione della plasticità.

(2) Misure di mitigazione Assicurarsi che il vuoto di saldatura sia migliore di 10⁻² Pa (per requisiti di alta-qualità, si consiglia di essere migliore di 5×10⁻³ Pa). Controllare regolarmente la presenza di perdite e sottoporre a manutenzione il sistema del vuoto. Gli anelli di tenuta, le finestre di osservazione, ecc. devono essere intatti. Il pezzo e l'attrezzatura devono essere accuratamente puliti e asciugati prima della saldatura per ridurre il rilascio di gas dalla parete della camera. Una saldatura bianco-argentata-dopo la saldatura è accettabile; se appare un colore giallo chiaro è necessario analizzarne la causa, se è blu scuro o grigio è inaccettabile e scartato. Per le parti con forme complesse e gas interno difficile-da-evacuare, è possibile utilizzare più cicli di vuoto-sostituzione dell'argon, quindi è possibile raggiungere il vuoto di lavoro.

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