Miks on titaanisulameid nii raske keevitada?
Miks on titaanisulamit keeruline keevitada?
Titaanisulamist on oma ainulaadsete füüsikaliste ja keemiliste omaduste tõttu saanud laialdaselt kasutatav suure jõudlusega materjal. Kuid just nende omaduste tõttu muutub titaanisulami keevitusprotsess äärmiselt keeruliseks. Keevitamine on protsess, mille käigus ühendatakse kaks või enam materjali sulas või tahkes olekus, et moodustada tahke struktuur. Temperatuuridel üle 400 kraadi võivad hapnik ja lämmastik difundeeruda ka titaaniks, põhjustades tugevat haprust. Need faktid tähendavad, et keevitamine on väljakutse ja mitte kõik praegused kaarkeevitusprotsessid ei sobi. Põhiprobleemiks on atmosfääri saastumine, mis põhjustab keevitusala pragude suhtes väga tundlikuks. Titaanisulamite puhul tuleneb keevitamise raskus peamiselt järgmistest aspektidest.
Titaanisulami kõrge sulamistemperatuur
See on üks peamisi põhjuseid, miks keevitamine on keeruline. Puhta titaani sulamistemperatuur on umbes 1668 kraadi Celsiuse järgi, samas kui mõnel titaanisulamil on veelgi kõrgem sulamistemperatuur. Võrdluseks, üldistes tööstuslikes rakendustes kasutatavatel metallidel, nagu alumiinium ja raud, on madalamad sulamistemperatuurid. Kõrge sulamistemperatuur nõuab keevitusprotsessis kõrgete temperatuuride kasutamist, mis seab keevitusseadmetele ja -tehnoloogiale kõrgemad nõudmised. Traditsioonilised keevitusmeetodid ei pruugi täita titaanisulamite kõrge temperatuuri nõudeid. Seetõttu tuleb kasutada spetsiaalseid keevitustehnoloogiaid, nagu plasmakaarkeevitus, elektronkiirkeevitus jne.
Titaanisulamite oksüdeerivad omadused
On veel üks oluline põhjus keevitamise raskuseks. Kõrge temperatuuriga keskkondades reageerivad titaanisulamid kergesti õhu hapnikuga, moodustades tiheda oksiidikihi. See oksiidikiht mitte ainult ei alanda titaanisulami sulamistemperatuuri, vaid mõjutab negatiivselt ka keevisliidete kvaliteeti. Selle probleemi lahendamiseks tuleb keevitusprotsessis kasutada kaitsegaase, näiteks inertgaase (argoon jne), et vähendada oksüdatsiooni võimalust. Lisaks tuleb keevitustoimingud läbi viia tolmu- ja õlivabas keskkonnas, et vältida muude lisandite sattumist.
Titaanisulamitel on madal soojusjuhtivus
Titaanisulami madala soojusjuhtivuse tõttu on soojusjuhtivus keevitusprotsessi ajal halb. Halb soojusjuhtivus põhjustab keevituspiirkonnas ebaühtlast temperatuurijaotust, mis võib kergesti põhjustada keevitusdefekte, nagu praod ja deformatsioon. Selle probleemi lahendamiseks on vaja täpset keevitusjuhtimistehnoloogiat, mis tagab keevituspiirkonna temperatuuri tõhusa kontrolli. Samal ajal on vaja kaaluda ka eel- ja järelkuumtöötlusmeetodite kasutamist, et parandada keevitusala kuumtöötluse seisundit ja parandada keevisliite kvaliteeti.
Titaanisulamite tundlikkus
Titaanisulamid on samuti äärmiselt tundlikud lisandite ja lisandite elementide suhtes. Keevitusprotsessi ajal võivad isegi väikesed lisandid avaldada märkimisväärset negatiivset mõju keevisliidete tugevusele ja tugevusele. Seetõttu tuleb keevitusala enne keevitamist rangelt puhastada ja mustus eemaldada, et keevisliide ei oleks saastunud lisanditega.
Tehke kokkuvõte
Kokkuvõtteks võib öelda, et peamised põhjused, miks titaanisulameid on keeruline keevitada, on kõrge sulamistemperatuur, oksüdatsioon, madal soojusjuhtivus ja tundlikkus lisandite suhtes. Nendest raskustest ülesaamiseks on vaja kasutusele võtta arenenud keevitustehnoloogia, seadmed ja töömeetodid ning tugevdada keskkonnakontrolli kogu keevitusprotsessi vältel, et tagada keevisliidete hea kvaliteet ja toimivus. Teaduse ja tehnoloogia pideva arenguga on ka titaanisulamist keevitustehnoloogia pidevalt uuenduslik, pakkudes võimalusi laiemateks kasutusvaldkondadeks.
