Beth yw'r rheswm pam mae aloi titaniwm ac alwminiwm yn anodd eu weldio?

Mae aloi titaniwm yn ddeunydd ysgafn, cryfder uchel, sy'n gwrthsefyll cyrydiad. Oherwydd ei briodweddau rhagorol, fe'i defnyddir yn helaeth mewn awyrofod, offer meddygol, diwydiant cemegol a meysydd eraill. Fodd bynnag, mae perfformiad weldio aloion titaniwm yn gymharol wael, yn bennaf am y rhesymau canlynol:
Ffurfio haen ocsid:Mae haen ocsid solet yn cael ei ffurfio'n hawdd ar wyneb aloi titaniwm. Mae'r haen ocsid hon nid yn unig yn cynyddu'r anhawster yn ystod y broses weldio, ond hefyd yn lleihau'r cryfder weldio. Cyn weldio, fel arfer mae angen rhai dulliau rhag-drin arbennig, megis piclo neu sgleinio mecanyddol, i gael gwared ar yr haen ocsid a thrwy hynny wella'r perfformiad weldio.
Dargludedd thermol isel:Mae dargludedd thermol aloi titaniwm yn gymharol isel, gan arwain at raddiant tymheredd mawr ger y weldiad, a all achosi anffurfiad weldio a chraciau yn hawdd. Er mwyn lleihau'r graddiant tymheredd, yn aml mae angen mabwysiadu mesurau megis cynhesu a rheoli cyflymder weldio, sy'n cynyddu cymhlethdod y broses weldio.
Sensitifrwydd hydrogen:Mae aloi titaniwm yn sensitif i hydrogen ac yn amsugno hydrogen yn hawdd yn ystod y broses weldio, gan arwain at embrittlement hydrogen. Gall brithiad hydrogen achosi toriad brau mewn cymalau wedi'u weldio, felly mae angen cymryd rhai mesurau, megis rheoli'r cynnwys hydrogen yn yr amgylchedd weldio, i leihau'r risg o embrittlement hydrogen.

Diddymiad dewisol:Mae aloi titaniwm yn dueddol o ddiddymu dethol gyda rhai elfennau metel ar dymheredd uchel, gan ffurfio cyfnod brau, sy'n effeithio ar berfformiad cymalau weldio. Felly, mae angen rhoi sylw arbennig i osgoi'r diddymiad dethol hwn wrth ddewis deunyddiau weldio a phrosesau weldio.
Pwynt toddi uchel:Mae pwynt toddi cymharol uchel aloion titaniwm yn gofyn am dymheredd uchel ar gyfer y broses weldio, a thrwy hynny gynyddu'r defnydd o ynni a gofynion offer weldio.
Er mwyn datrys y problemau hyn, mae weldio aloion titaniwm fel arfer yn gofyn am ddefnyddio prosesau weldio arbenigol, gan gynnwys weldio cysgodi nwy anadweithiol, weldio trawst electron, weldio laser a thechnolegau weldio datblygedig eraill. Yn ogystal, mae dewis deunyddiau weldio priodol, rheoli paramedrau weldio, a mabwysiadu dulliau pretreatment hefyd yn ddulliau pwysig o wella ansawdd weldio aloion titaniwm.

I grynhoi, mae'r rhesymau pam mae aloi titaniwm ac alwminiwm yn anodd eu weldio fel a ganlyn:
1. Mae alwminiwm a thitaniwm yn ymateb yn hawdd ag ocsigen
⑴ Mae alwminiwm yn adweithio ag ocsigen i ffurfio Al2O3 (ffilm ocsid) trwchus ac anhydrin gyda phwynt toddi mor uchel â 2050 gradd, sy'n rhwystro cyfuniad y ddau ddeunydd sylfaen ac yn gwneud y weldiad yn dueddol o gael ei gynnwys.
⑵Mae titaniwm yn dechrau ocsideiddio ar 600 gradd. Po uchaf yw'r tymheredd, y mwyaf difrifol fydd yr ocsidiad, gan ffurfio TiO2 (titaniwm deuocsid), gan ffurfio haen frau ganolraddol yn y weldiad, gan leihau'r plastigrwydd a'r caledwch.
2. Mae alwminiwm a thitaniwm yn ymateb yn wahanol ar wahanol dymereddau
⑴. Ar 1460 gradd, mae alwminiwm a thitaniwm yn ffurfio cyfansawdd TiAl (alwminid titaniwm) sy'n cynnwys ffracsiwn màs alwminiwm o 36.03%, sy'n cynyddu brau'r metel.
⑵ Mae alwminiwm a thitaniwm yn ffurfio cyfansawdd TiAl3 (titanium trialuminide) sy'n cynnwys ffracsiwn màs alwminiwm o 60% i 64% ar 1340 gradd.
⑶ Ar ôl i alwminiwm a thitaniwm gael eu toddi, pan fydd y ffracsiwn màs o ditaniwm yn 0.15%, mae datrysiad solet o ditaniwm yn cael ei ffurfio mewn alwminiwm.
3. Mae hydoddedd cilyddol alwminiwm a thitaniwm yn fach iawn
⑴Ar 665 gradd, hydoddedd titaniwm mewn alwminiwm yw 0.26% ~0.28%. Wrth i'r tymheredd ostwng, mae'r hydoddedd yn lleihau.
⑵ Pan fydd y tymheredd yn gostwng i 20 gradd, mae hydoddedd titaniwm mewn alwminiwm yn gostwng i 0.07%, gan ei gwneud hi'n anodd cyfuno'r ddau ddeunydd sylfaen.
Mae hydoddedd alwminiwm mewn titaniwm yn fwy cyfyngedig, sy'n ei gwneud hi'n anodd iawn ffurfio welds rhwng y ddau ddeunydd sylfaen.
4. Mae gan alwminiwm a thitaniwm amsugno dŵr cryf ar dymheredd uchel.
⑴ Gall alwminiwm hylif hydoddi llawer iawn o hydrogen, ond mae bron yn anhydawdd yn y cyflwr solet. Wrth i'r weldiad gadarnhau, nid oes gan yr hydrogen amser i ddianc a ffurfio mandyllau.
⑵Mae gan hydrogen hydoddedd uchel mewn titaniwm. Ar dymheredd isel, mae hydrogen yn cronni yn y mandyllau, gan leihau plastigrwydd a chaledwch y weldiad ac achosi craciau brau yn hawdd.
5. Mae alwminiwm yn ffurfio cyfansoddion brau â thitaniwm ac amhureddau eraill
⑴. Mae'r ocsid sy'n cael ei ffurfio gan alwminiwm ac ocsigen yn cynyddu brau'r metel ac yn gwneud weldio yn anodd.
⑵ Titaniwm a nitrogen yn ffurfio nitrid titaniwm, sy'n lleihau plastigrwydd y metel.
⑶ Titaniwm a charbon yn ffurfio carbidau. Pan fydd y ffracsiwn màs o garbon yn fwy na 0.28%, bydd weldadwyedd y ddau fetelau sylfaen yn dirywio'n sylweddol.
6. Mae alwminiwm a thitaniwm yn ymateb yn wahanol ar wahanol dymereddau
⑴ Mae dargludedd thermol alwminiwm a thitaniwm yn wahanol iawn. Mae alwminiwm (206.9W·m-2·K-1) tua 16 gwaith yn fwy na thitaniwm (13.8W·m-2·K-1).
⑵Mae cyfernodau ehangu llinellol alwminiwm a thitaniwm yn wahanol iawn, ac mae alwminiwm tua 3 gwaith yn fwy na thitaniwm. Yn dueddol o gracio dan bwysau.
7. Mae'r elfennau aloi mewn alwminiwm a thitaniwm yn llosgi ac yn anweddu
⑴ Pan fydd aloi alwminiwm neu alwminiwm yn toddi, mae elfennau â phwyntiau toddi yn is nag ef, fel magnesiwm, sinc, ac ati, yn dechrau llosgi neu anweddu.
⑵ Pan gyrhaeddir pwynt toddi titaniwm neu aloi titaniwm (1677 gradd), mae elfennau aloi fel alwminiwm yn llosgi ac yn anweddu mwy, gan arwain at gyfansoddiad cemegol anwastad y weldiad a llai o gryfder.