Titanova zlitina stopnje 5 (Ti‑6Al‑4V) je najpogosteje uporabljena + titanova zlitina v industrijskih in konstrukcijskih aplikacijah. Čeprav ima dobro varivost v primerjavi z mnogimi zlitinami visoke trdnosti, je zelo kemično reaktiven pri povišanih temperaturah, zato je stroga kontrola postopka bistvenega pomena za izdelavo zdravih in zanesljivih zvarjenih spojev. Spodaj so kritični previdnostni ukrepi za varjenje titanove zlitine stopnje 5.
Prvič, čistoča je kritična.
Titan močno reagira s kisikom, dušikom, vodikom in ogljikom pri temperaturah varjenja, kar povzroči krhkost, poroznost in razpoke. Vse površine-vključno z zvarnim spojem, polnilno žico in bližnjim osnovnim materialom-je treba temeljito očistiti. Olja, maščobe, vodo, prah in strojne tekočine je treba odstraniti s čiščenjem s topilom, ki mu sledi pihanje suhega zraka. Kontaminacija z jeklenimi orodji, delci železa ali bakra lahko prav tako povzroči napake, zato so močno priporočljiva namenska orodja in vpenjala za varjenje titana.
Drugič, obvezna je učinkovita zaščita pred plinom.
V nasprotju z jeklom ali aluminijem titan zahteva zaščito ne samo med varjenjem, ampak tudi dokler se zvar in toplotno prizadeto območje ne ohladita pod 300 stopinj. Običajno se uporablja argon visoke čistosti (99,99 % ali več). Za pokrivanje celotnega visokotemperaturnega območja se pogosto uporablja zaščitni ščit, velika plinska leča ali zaprta komora. Nezadostna zaščita povzroči razbarvanje, kar kaže na absorpcijo atmosferskih plinov in močno izgubo duktilnosti in žilavosti.
Tretjič, pomemben je nadzor vnosa toplote in temperature med prehodi.
Prekomerni vnos toplote spodbuja rast zrn v zvaru in na toplotno prizadetem območju, kar zmanjšuje trdnost spoja in odpornost na utrujenost. Visoka vmesna temperatura prav tako poveča tveganje za prevzem vodika in oksidacijo. Na splošno je treba vmesno temperaturo vzdrževati pod 150 stopinj. Prednost imajo postopki z nizko do zmerno porabo toplote, kot so GTAW (TIG), PAW in lasersko varjenje. Postopki z visoko porabo toplote, kot je varjenje pod praškom, se redko uporabljajo.
Četrtič, izbor polnilne kovine mora biti pravilno izbran.
Za večino konstrukcijskih zvarov se za izboljšanje duktilnosti in zmanjšanje občutljivosti na razpoke pogosto uporablja dodajna kovina ERTi‑5 (komercialno čisti titan). Kadar se zahteva ujemanje trdnosti, se lahko uporabi polnilo Ti‑6Al‑4V (ERTi‑6Al‑4V), vendar sta potrebna strožje čiščenje in zaščita, da se prepreči strjevanje razpok.
Petič, izogibanje kontaminaciji in težavam z različnimi kovinami.
Izogibati se je treba neposrednemu stiku z ogljikovim jeklom, bakrom, medenino ali bronom. Titan ima nizko toplotno prevodnost in visoko tališče, zato se zvari počasi strjujejo. Neustrezna geometrija ali omejitev lahko privede do deformacije zvara in preostale napetosti. Razbremenitev napetosti po varjenju se lahko uporabi za kritične komponente, vendar le pod popolno zaščito inertnega plina.
Nenazadnje sta nujna pregled in kontrola kakovosti po varjenju.
Vizualni pregled razbarvanja in poroznosti je standarden. Za kritične aplikacije se lahko uporabi penetrantno testiranje barvila (PT) ali radiografsko testiranje (RT). Mehanski preskusi, vključno s preskusi upogibanja in nateznimi preskusi, preverjajo, ali spoj izpolnjuje zahteve glede duktilnosti in trdnosti.
Če povzamemo,Uspešno varjenje titanove zlitine stopnje 5 je odvisno od izjemne čistoče, zanesljive zaščite inertnega plina, nadzorovanega vnosa toplote, ustreznega dodajnega materiala in stroge procesne discipline. Z ustreznimi postopki lahko zvarjeni spoji izkazujejo odlično trdnost, duktilnost in odpornost proti koroziji.
