Uvod
Titan je popularan metal koji se koristi u mnogim različitim primjenama zbog svojih poželjnih svojstava kao što su visoka čvrstoća, niska gustoća, otpornost na koroziju i biokompatibilnost. Zavarivanje je uobičajena metoda spajanja komponenti od titana. Međutim, čvrstoća zavarenih spojeva od titana bila je predmet interesa i zabrinutosti. U ovom ćemo članku istražiti koliko su titanski varovi zapravo jaki i koji čimbenici utječu na njihovu čvrstoću.
Što je zavarivanje?
Zavarivanje je proizvodni proces koji uključuje spajanje dviju metalnih komponenti. To se postiže zagrijavanjem metala do njegove točke taljenja i zatim dodavanjem materijala za punjenje u spoj kako bi se spojila dva dijela.
Postoji nekoliko različitih metoda zavarivanja, ali najčešće korištena tehnika za zavarivanje titana je plinsko lučno zavarivanje (GTAW), također poznato kao zavarivanje volframovim inertnim plinom (TIG). GTAW je precizna i kontrolirana metoda zavarivanja koja uključuje korištenje nepotrošne volframove elektrode za stvaranje luka za topljenje metala. Metal se zatim spaja dodavanjem materijala za punjenje (obično titana) u spoj.
Čimbenici koji utječu na čvrstoću titanskih zavara
Na čvrstoću titanskih zavara može utjecati nekoliko različitih čimbenika, kao što su:
1. Tehnika zavarivanja
2. Parametri zavarivanja
3. Okruženje zavarivanja
1. Tehnika zavarivanja
Korištena tehnika zavarivanja može imati značajan utjecaj na čvrstoću titanskih zavara. Kao što je ranije spomenuto, GTAW je najčešće korištena metoda za zavarivanje titana. To je zato što omogućuje precizno i kontrolirano zavarivanje tankih materijala. Druge metode zavarivanja, kao što su plinskolučno zavarivanje (GMAW ili MIG) i plazma zavarivanje (PAW), mogu se koristiti za deblje materijale, ali te metode nisu tako precizne kao GTAW.
2. Parametri zavarivanja
Korišteni parametri zavarivanja također mogu utjecati na čvrstoću titanskih zavara. Najvažniji parametri zavarivanja su:
- Struja zavarivanja: Ovo je količina električne struje koja se koristi za stvaranje luka. Premala struja može rezultirati slabim zavarivanjem, dok prevelika struja može uzrokovati krtost metala i pucanje.
- Brzina zavarivanja: Ovo je brzina kojom se plamenik za zavarivanje kreće duž spoja. Preslaba brzina može rezultirati slabim varom, dok previsoka brzina može uzrokovati da se metal ne spoji pravilno.
- Zaštitni plin: Ovo je plin koji se koristi za zaštitu zavara od okolnog zraka. Argon je najčešće korišteni zaštitni plin za zavarivanje titana.
- Dodatni metal: Ovo je materijal koji se koristi za popunjavanje praznine između dva komada metala koji se zavaruju zajedno. Dodatni metal treba odgovarati sastavu osnovnog metala što je moguće bliže kako bi se osigurao jak zavar.
3. Okruženje zavarivanja
Okolina zavarivanja također može utjecati na čvrstoću titanskih zavara. Prisutnost kisika, dušika i drugih kontaminanata može uzrokovati da zavar postane krt ili slab. Stoga je važno provoditi proces zavarivanja u čistom i kontroliranom okruženju.
Ispitivanje čvrstoće titanskih zavara
Za određivanje čvrstoće titanskih zavarenih spojeva može se provesti više različitih ispitivanja. Najčešći testovi uključuju:
- Ispitivanje zatezanjem: Ovo uključuje povlačenje zavarenog materijala dok se ne slomi. Mjeri se sila potrebna za lomljenje materijala, a to se može koristiti za određivanje vlačne čvrstoće zavara.
- Ispitivanje zamora: Ovo uključuje izlaganje zavarenog materijala ponovljenim ciklusima naprezanja sve dok ne otkaže. Ovo je korisno za određivanje trajnosti zavara.
- Ispitivanje tvrdoće: Ovo uključuje mjerenje tvrdoće zavarenog materijala. Veća tvrdoća ukazuje na jači zavar.
Zaključak
U zaključku, titanski zavareni spojevi mogu biti vrlo čvrsti ako se koriste odgovarajuće tehnike i parametri zavarivanja. GTAW je najčešće korištena metoda za zavarivanje titana, a omogućuje precizno i kontrolirano zavarivanje tankih materijala. Parametri zavarivanja, kao što su struja zavarivanja, brzina zavarivanja, zaštitni plin i dodatni metal, moraju se pažljivo kontrolirati kako bi se osigurao jak zavar. Konačno, okolina zavarivanja mora biti čista i kontrolirana kako bi se spriječila kontaminacija. Slijedeći ove smjernice, zavari od titana mogu biti čvrsti i pouzdani u nizu primjena.