جوشکاری و عملیات حرارتی تیتانیم

چه وجه تمایزی بین فلز تیتانیم و دیگر فلزات و آلیاژها وجود دارد؟

بین آلیاژهای تیتانیوم و فولاد (یا آلیاژهای پایه نیکل) یک سری تفاوت هایی وجود دارد که بهتر است مد نظر قرار گیرند. مهم ترین تفاوت های موجود عبارتند از:

• چگالی کمتر تیتانیوم
• مدول الاستیسیته پایین تیتانیوم
• نقطه ذوب بالا
• داکتیلیته پایین
• تمایل تیتانیوم به پوسته شدن در اثر سایش
• حساسیت نسبت به آلودگی حین جوشکاری

شاید توجه به این تفاوت ها، مهم ترین اصل در ساخت و تولید تیتانیوم باشد. در واقع جبران این تفاوت هاست که باعث می شود این فلز را با استفاده از تکنیک های مشابه با آلیاژهای فولاد زنگ نزن یا پایه نیکل تولید کرد.

بگذارید همین ابتدا بگوییم که ساخت تیتانیوم تمیزی می طلبد! بنابراین مراکزی که با چندین فلز کار می کنند، باید محدوده مخصوص به تیتانیوم را جدا کنند. این محدوده باید فاقد رطوبت، گرد و غبار، چربی و سایر آلاینده هایی باشد که ممکن است به داخل یا روی فلز راه یابند.

برای جوشکاری تیتانیوم بایستی به چه نکاتی توجه داشته باشیم؟

تیتانیم و بیشتر آلیاژهای آن با استفاده از چندین فرایند جوشکاری به راحتی قابل اتصال هستند. جوش های صحیح تیتانیومی شکل پذیر هستند. همچنین مانند فلز پایه در اکثر محیط ها در برابر خوردگی مقاوم هستند. از طرف دیگر، اتصالات نادرست ممکن است در مقایسه با فلز پایه تردتر باشند و مقاومت به خوردگی کمتری از خود نشان دهند.

تکنیک ها و تجهیزات مورد استفاده در جوشکاری تیتانیوم، مشابه دیگر مواد مهندسی با کارایی بالا هستند. موادی مانند فولادهای ضد زنگ یا آلیاژهای پایه نیکل که در تعداد بالا جوشکاری می شوند. با این وجود، حوضچه مذاب تیتانیوم بیشتر از این مواد به تمیزی و محافظت گاز بی اثر نیاز دارد.

به این صورت که منطقه تحت تأثیر حرارت (HAZ) و ریشه جوش تا زمانی که دما به زیر 427 درجه سلسیوس برسد باید محافظت شوند. حتما باید توجه شود که تیتانیوم به راحتی با هوا، رطوبت، چربی، خاک، مواد نسوز و اکثر فلزات واکنش داده و ترکیبات شکننده ای ایجاد می کند.

به طور معمول، واکنش این فلز با گازها و فلاکس های مزاحم، سبب می شود فرایندهای جوشکاری عادی برای آن قابل انجام نباشد (فرایندهایی مانند جوشکاری گازی، الکترود دستی یا زیرپودری).همچنین جوشکاری تیتانیوم به اکثر فلزات غیر مشابه آن، امکان پذیر نیست. چرا که این فلز با بیشتر فلزات ترکیبات شکننده ایجاد می کند. با این حال، جوشکاری تیتانیوم به زیرکونیوم، تانتالوم و نیوبیم مشکل خاصی ایجاد نمی کند.

علی رغم اقدامات محتاطانه ای که باید انجام شود، بسیاری از سازندگان به طور معمول و اقتصادی تیتانیوم را جوشکاری می کنند و اتصالات انعطاف پذیر و قابل مقایسه با بسیاری دیگر از مواد با عملکرد بالا تولید می کنند.در جوشکاری گریدهای خالص تیتانیوم، نگرانی بابت جدایش وجود ندارد.یکی از مزایای مهم جوشکاری گریدهای خالص تجاری تیتانیوم این است که با داشتن بیش از 99 درصد تیتانیوم خالص، هیچ گونه نگرانی ای برای ایجاد جدایش (segregation) وجود ندارد.