چالش ها و فناوری های کلیدی فرآیند در جوشکاری آلیاژهای مس و تیتانیوم - بلاگ

مس،تیتانیومو آلیاژهای تیتانیوم مواد فلزی ساختاری هستند که به طور گسترده در بخش صنعتی استفاده می شود. هر دو ماده دارای خواص مکانیکی عالی و مقاومت در برابر خوردگی هستند و کاربرد آنها در ساختارهای کامپوزیتی شامل مواد غیرمشابه-مانند تجهیزات پیشرفته-، تجهیزات پردازش شیمیایی، و ساخت دقیق-به رشد خود ادامه می‌دهد. با این حال، مس و تیتانیوم از نظر ساختار کریستالی، نقطه ذوب، هدایت حرارتی، ضریب انبساط خطی و خواص شیمیایی تفاوت قابل توجهی دارند. آنها ترکیبی معمولی از فلزات غیرمشابه را تشکیل می دهند که جوش دادن آنها دشوار است و فرآیند جوشکاری به شدت مستعد نقص هایی مانند تخلخل، ترک و کاهش خواص مکانیکی است. این مقاله به طور سیستماتیک چالش‌های موجود در جوشکاری مس{7}}تیتانیوم مواد غیر مشابه را تجزیه و تحلیل می‌کند و توضیح مفصلی از نکات کلیدی عملیاتی و استانداردهای پارامتر برای فرآیندهای اصلی جوشکاری بالغ ارائه می‌کند.

I. چالش های کلیدی در مس{1}}جوشکاری فلزات غیرمشابه تیتانیوم

مس و تیتانیوم فلزاتی با خواص فیزیکی و شیمیایی بسیار متفاوت هستند. فرآیند متالورژی جوشکاری پیچیده است، و سازگاری آنها بسیار ضعیف است، که منجر به بروز بالای عیوب می شود، که در درجه اول به عنوان سه مسئله اصلی ظاهر می شود: تخلخل، ترک های جوش، و تخریب خواص اتصال.

1. ترک‌های بین دانه‌ای ناشی از یوتکتیک‌های با نقطه ذوب پایین: عناصر ناخالصی در مس، مانند بیسموت، سرب، گوگرد و اکسیژن، فازهای مختلف یوتکتیکی با نقطه ذوب پایین با مس را تشکیل می‌دهند، از جمله مس{0}درجه 2 و 2. مس{7}}یوتکتیک سرب در 326 درجه، و مس-اکسید مس (I) یوتکتیک در 1067 درجه. این ساختارهای{12}}نقطه ذوب{13} پایین در مرزهای دانه توزیع می‌شوند و به شدت مستعد ایجاد ترک‌های شکننده بین دانه‌ای در طول فرآیند خنک‌سازی جوش هستند.

2. شکنندگی هیدروژن در سمت تیتانیوم: پس از جذب هیدروژن در دماهای بالا، تیتانیوم ساختاری شکننده و پوسته‌دار مانند هیدرید تیتانیوم ایجاد می‌کند که منجر به شکنندگی شدید هیدروژن می‌شود. این به طور قابل توجهی چقرمگی اتصال در سمت تیتانیوم را کاهش می دهد و باعث ایجاد نقص های ترک می شود.

3. ترک خوردگی غلظت تنش حرارتی: ضرایب انبساط خطی مس و تیتانیوم بیش از ضریب دو متفاوت است. در طول گرمایش و سرد شدن سریع جوش، دو فلز پایه با سرعت‌های مختلف منقبض شده و تغییر شکل می‌دهند و تنش‌های جوشی باقی‌مانده قابل توجهی را در محل اتصال ایجاد می‌کنند که در نهایت منجر به ایجاد ترک در ناحیه جوش و{2}}منطقه تحت تأثیر حرارت می‌شود.

II. فرآیندهای جوشکاری اصلی و بالغ برای آلیاژهای مس و تیتانیوم

برای رسیدگی به چالش عیوب جوشکاری در مواد مس-تیتانیوم غیرمشابه، این صنعت آزمایش‌های فرآیندی گسترده‌ای را انجام داده و تأیید کرده است که جوشکاری با انتشار خلاء، جوشکاری TIG، جوشکاری قوس پلاسما، لحیم کاری، و جوشکاری با پرتو الکترونی همگی می‌توانند به جوش‌های پایداری دست یابند، و خواص مکانیکی با قابلیت کنترل عالی ایجاد کنند. در این میان، جوشکاری با انتشار خلاء و جوشکاری TIG فرآیندهای اصلی هستند که بیشترین استفاده را در کاربردهای صنعتی دارند.

(1) جوشکاری انتشار در خلاء (فرآیند ترجیحی برای دقت بالا) جوشکاری انتشار خلاء شامل هیچ فرآیند متالورژیکی ذوبی نمی‌شود و مزایای اتصالات بدون اکسید-، پرداخت‌های زیبا، حداقل نقص و عملکرد پایدار را ارائه می‌دهد. این فرآیند ترجیحی برای جوشکاری قطعات غیرمشابه مس دقیق-تیتانیوم است و برای تولید قطعات با دقت بالا مناسب است.

1. قبل از جوشکاری مواد اولیه اولیه - درمان مس (مس خالص T2): سطح روغن و ناخالصی ها را با استفاده از تری کلرواتیلن کاملاً تمیز کنید. به مدت 1 دقیقه در محلول اسید سولفوریک 10% اچ کنید. با آب مقطر کاملاً بشویید؛ سپس آنیلینگ را انجام دهید. دمای بازپخت را بین 820 درجه و 830 درجه کنترل کنید و به مدت 10 دقیقه نگه دارید تا تنش های داخلی در ماده پایه از بین برود{10}} تیمار تیتانیوم (GR2 تیتانیوم خالص): پس از چربی زدایی و تمیز کردن با تری کلرواتیلن، ماده به مدت 4 دقیقه در محلول آبی 50% اسید نیفلوریک تا 2% در معرض اچ ارتعاشی قرار می گیرد. لایه اکسید سطحی در نهایت، آن را به طور متوالی با آب و الکل شسته، سپس در هوا خشک می‌شود و برای استفاده کنار می‌گذارید.

2. پارامترهای فرآیند جوشکاری هسته: مواد پایه مس و تیتانیوم از پیش تصفیه شده را دقیقاً مونتاژ کرده و آنها را برای پردازش در یک کوره جوش خلاء قرار دهید. پارامترهای فرآیند استاندارد: دمای جوش 10 ± 810 درجه، فشار جوش 5-10 مگاپاسکال، زمان نگهداری تحت فشار 10 دقیقه، و سطح خلاء به طور پایدار بین 1.3332 × 10-8 و 1.3332 × 10-4 MPa حفظ می شود. فرآیند را می توان به طور انعطاف پذیر بهینه کرد. نیوبیم را می توان به عنوان یک لایه انتشار میانی برای سرکوب بیشتر تشکیل ترکیبات بین فلزی شکننده و افزایش عملکرد مفصل اضافه کرد. هنگامی که الزامات عملکرد خاصی وجود نداشته باشد، جوش مستقیم نیز امکان پذیر است و به دنبال آن سطح اتصال پس از جوشکاری تمیز می شود.

(II) جوشکاری با گاز بی‌اثر تنگستن (TIG) (فرآیند صنعتی با هدف عمومی-با کارایی بالا-) جوشکاری TIG آسان است و بسیار سازگار است، و آن را برای تولید دسته‌ای- اجزای کامپوزیت تیتانیوم-در اندازه متوسط تا بزرگ مناسب می‌سازد. با بهینه سازی مواد مصرفی و فرآیندها، می توان به طور موثر از عیوب جوش جلوگیری کرد. الکترودهای تنگستن سریم{7}}گزینه ارجح برای جوشکاری هستند. در مقایسه با الکترودهای تنگستن سنتی، آنها شروع قوس پایدار و ورودی گرمای متمرکز را ارائه می‌کنند که نه تنها کیفیت تشکیل مهره‌های جوش را بهبود می‌بخشد، بلکه مزیت سازگاری با محیط‌زیست و غیرسمی بودن را نیز دارد. برای جوشکاری غیرمشابه کروم QCr0.5-آلیاژ مس و آلیاژ تیتانیوم TC2، راه حل استاندارد صنعت{13}}استفاده از نیوبیم به عنوان لایه بافر انتقالی برای جلوگیری از واکنش مستقیم بین مس و تیتانیوم است. همراه با 99.8% محافظ گاز آرگون با خلوص بالا، به طور موثر اکسیداسیون، تخلخل، و تشکیل ریزساختارهای شکننده را سرکوب می‌کند و در نهایت اتصالات جوشی با کیفیت بالا تولید می‌کند که الزامات مقاومت مکانیکی و خوردگی را برآورده می‌کند.

با توجه به تفاوت های قابل توجه در خواص فیزیکی و شیمیایی آنها، جوشکاری آلیاژهای مس و تیتانیوم غیرمشابه سه چالش فنی عمده را به همراه دارد: بروز بالای تخلخل، حساسیت به ترک و شکنندگی اتصالات. مسائل اصلی در جذب گاز در دمای بالا، تشکیل یوتکتیک با نقطه ذوب پایین، رسوب ترکیبات بین فلزی شکننده، و غلظت تنش جوشکاری است. در تولیدات صنعتی واقعی، جوشکاری با انتشار خلاء روش ترجیحی برای اجزای-با دقت بالا برای اطمینان از پایداری اتصال و دقت شکل‌دهی است. برای اجزای صنعتی معمولی، جوشکاری TIG با فرآیندهای بهینه را می توان برای متعادل کردن راندمان تولید و کیفیت جوش انتخاب کرد. از طریق پیش تصفیه استاندارد شده فلز پایه، کنترل دقیق پارامترهای جوشکاری، و انتخاب مناسب مواد لایه انتقال، می توان به طور موثری عیوب در جوشکاری غیرمشابه مس-تیتانیوم را برطرف کرد و امکان استفاده ترکیبی از این دو ماده با کارایی بالا را فراهم کرد و از مزایای ساختاری و عملکردی آنها به طور کامل استفاده کرد.

Pure Titanium Anode Basket High quality Pure Titanium Anode Basket