Основные трудности сварки титановых сплавов. Выбор и обоснование разделки кромок. Специальные технические мероприятия для удаления горячих трещин и пористости в швах. Сущность электронно-лучевой сварки. Особенности автоматической сварки в защитных газах.
Аннотация к работе
Технический титан идет на изготовление емкостей, химических реакторов, трубопроводов, арматуры, насосов и др. изделий, работающих в агрессивных средах, например в химическом машиностроении. В гидрометаллургии цветных металлов применяется аппаратура из титана. Использование титана дает во многих случаях большой технико-экономический эффект не только благодаря повышению срока службы оборудования, но и возможности интенсификации процессов (как, например, в гидрометаллургии никеля). Титан хорошо поддается полировке, цветному анодированию и др. методам отделки поверхности и поэтому идет на изготовление различных художественных изделий, в том числе и монументальной скульптуры. Из соединений титана практического значение имеют окислы титана, галогениды титана, а также силициды титана, используемые в технике высоких температур; бориды титана и их сплавы, применяемые в качестве замедлителей в ядерных энергетических установках благодаря их тугоплавкости и большому сечению захвата нейтронов.Титан имеет две аллотропические модификации: низкотемпературную с гексагональной плотноупакованной кристаллической решеткой, существующею при температурах до 882,5°С, и высокотемпературную ? с объемно-центрированной кубической решеткой, существующей выше температуры 882,5 °С до температуры плавления 1668 °С Механические свойства технического титана невысоки и повышаются за счет легирования водород, выделяющийся из перенасыщенного твердого раствора, образует отдельную фазу - гидриды титана, которая сильно охрупчивает титан, способствует образованию холодных трещин и пор.2. Низкая теплопроводность титана при сварке вызывает перегрев металла шва и околошовной зоны, что способствует росту размера зерна ?-фазы на стадии нагрева и образованию хрупких фаз при охлаждении и старении. Высокая химическая активность титана к газам (кислороду, азоту и водороду) при высоких температурах требует обеспечения надежной защиты от газов атмосферы не только металла сварочной ванны, но и основного металла, нагревающегося до температуры 400 °С и выше. Поры в сварных соединениях в зависимости от количества , размера и расположения в шве могут понижать механические свойства соединений, а в ряде случаев способствовать замедленному разрушению швов(цепочка пор, микротрещины и др.)Вопрос о допустимости пор в швах устанавливается экспериментально в зависимости от условий эксплуатации конструкции. Основной причиной возникновения пор при сварке плавлением титана и его сплавов является образование газовой фазы в результате химических реакций в кристаллизующимся металле сварочной ванны, испарения легкоплавких компонентов сплава, подвергающегося сварке, выделения изжидкого металла сварочной ванны газов за счет уменьшения их растворимости в процессе кристаллизации; термодиффузии газов, содержащихся в зонах термического влияния основного металла, за счет изменения их растворимости.В процессе сварки в защитном газе рисунок 1электрод, сварочная ванна и зона дуги находятся под защитой благодаря струе защитного газа. От его стойкости, формы, постоянства эмиссионной способности во многом зависят глубина провара, качество формирования швов, стабильность процесса сварки. В связи с высокой химической активностью титана при повышенных температурах и особенно в расправленном состоянии основной трудностью при его сварки плавлением является обеспечение надежной защиты от атмосферы не только сварочной ванны и корня шва, но и остывающих участков сварного соединения , нагретых выше 400 °С, т.е. до тех температур, при которых начинается заметное взаимодействие титана с газами атмосферы. При сварке электронным лучом проплавление имеет форму конуса рисунок 2. Проплавление при электронно-лучевой сварке обусловлено в основном давлением потока электронов, характером выделения теплоты в объеме твердого металла и реактивным давлением испаряющегося металла, вторичных и тепловых электронов и излучением.После определения способа сварки, поскольку основные характеристики будущего сварного соединения известны (тип соединения, протяженность и толщина свариваемого соединения) необходимо определить точные геометрические параметры до сварки и после нее.Прочность, пластичность и ударная вязкость металла швов на сплаве ВТ1-00 практически не зависят от затрат погонной энергии при сварке. Наиболее высокими характеристиками пластичности сварные соединения этих сплавов обладают при средних или относительно высоких скоростях охлаждения.Так как в нашем соединении толщина листа равна 45мм то мы будем применять электрошлаковую сварку титана проволочным электродом.
План
Содержание
Задание
Аннотация
Введение
1 Характеристика основного материала
1.1 Описание основного материала
1.2 Трудности и особенности сварки сплава ВТ1-00
2 Выбор и обоснование способа сварки
3 Технологический раздел
3.1 Выбор и обоснование разделки кромок
3.2 Выбор и обоснование сварочных материалов
3.3 Выбор режима сварки
3.4 Выбор и обоснование сварочного оборудования
4 Специальные технологические мероприятия
Заключение
Список использованных источников
Аннотация
Введение
Технический титан идет на изготовление емкостей, химических реакторов, трубопроводов, арматуры, насосов и др. изделий, работающих в агрессивных средах, например в химическом машиностроении.
В гидрометаллургии цветных металлов применяется аппаратура из титана. Он служит для покрытия изделий из стали. Использование титана дает во многих случаях большой технико-экономический эффект не только благодаря повышению срока службы оборудования, но и возможности интенсификации процессов (как, например, в гидрометаллургии никеля). Биологическая безвредность титана делает его превосходным материалом для изготовления оборудования для пищевой промышленности и в восстановительной хирургии.
В условиях глубокого холода прочность титана повышается при сохранении хорошей пластичности, что позволяет применять его как конструкционный материал для криогенной техники. Титан хорошо поддается полировке, цветному анодированию и др. методам отделки поверхности и поэтому идет на изготовление различных художественных изделий, в том числе и монументальной скульптуры. Примером может служить памятник в Москве, сооруженный в честь запуска первого искусственного спутника Земли.
Из соединений титана практического значение имеют окислы титана, галогениды титана, а также силициды титана, используемые в технике высоких температур; бориды титана и их сплавы, применяемые в качестве замедлителей в ядерных энергетических установках благодаря их тугоплавкости и большому сечению захвата нейтронов. Карбид титана обладающий высокой твердостью, входит в состав инструментальных твердых сплавов, используемых для изготовления режущих инструментов и в качестве абразивного материала.
Титан - один из наиболее распространенных элементов. По содержанию в земной коре он занимает четвертое место после алюминия, железа и магния. До недавнего времени титан применяли лишь в сравнительно небольших количествах как легирующую добавку к черным металлам - сталям и чугунам.
Несмотря на то что титан был открыт в 1970 г., использование его как самостоятельного конструкционного металла и основы сплавов началось совсем недавно, лишь несколько десятилетий назад, после успехов, достигнутых в области металлургии химически активных металлов и сплавов.
Титан и его сплавы благодаря высоким физико-химическим свойствам все больше применяют в качестве конструкционного материала для авиационной и ракетной техники, химического машиностроения, приборостроения, судо- и машиностроения, в пищевой и других отраслях промышленности. Титан почти в два раза легче стали, его плотность 4,5 г/см3, он обладает высокими механическими свойствами, коррозионной стойкостью при нормальных и высоких температурах и во многих активных средах, теплопроводность титана почти в четыре раза меньше теплопроводности железа.
Сегодня титановые сплавы широко применяют в авиационной технике. Титановые сплавы в промышленном масштабе впервые были использованы в конструкциях авиационных реактивных двигателей. Применение титана в конструкции реактивных двигателей позволяет уменьшить их массу на 10...25%. В частности, из титановых сплавов изготавливают диски и лопатки компрессора, детали воздухозаборника, направляющего аппарата и крепежные изделия. Титановые сплавы незаменимы для сверхзвуковых самолетов.