صفر تا صد نکات جوشکاری تیتانیوم (خدمات جوشکاری تیتانیوم)

در این مطلب از مجموعه مقالات کارگاه صنعتی میناسیان، نکات و ترفندهای جوشکاری تیتانیوم (Titanium welding) را می‌آموزید. اگر به جوشکاری و تعمیرات صنعتی علاقه مند هستید، لطفا تا پایان مطلب همراه ما باشید.

فلز تیتانیوم چیست و چه ویژگی هایی دارد؟

فلز تیتانیوم دارای ویژگی‌های منحصر به فردی است که آن را از سایر فلزات متمایز می‌کند. برخی از ویژگی‌های اصلی تیتانیوم عبارتند از:

• مقاومت در برابر خوردگی: تیتانیوم دارای مقاومت بسیار بالا در برابر خوردگی است، به خصوص در محیط‌های اسیدی و قلیایی. این ویژگی آن را به یک فلز مناسب برای کاربردهایی که با مواد شیمیایی در تماس هستند، مانند صنایع شیمیایی و پتروشیمی تبدیل کرده است.
• سبکی: تیتانیوم یکی از سبک‌ترین فلزها است. این ویژگی آن را به یک ماده محبوب در صنایعی مانند هوا و فضا و خودروسازی تبدیل کرده است. وزن سبک تیتانیوم می‌تواند به کاهش مصرف سوخت در وسایل نقلیه منجر شود و کارایی و کاربرد آن را افزایش دهد.
• مقاومت مکانیکی بالا: تیتانیوم دارای مقاومت بسیار بالا در برابر ضربه و تنش است. این ویژگی آن را به یک فلز قوی و مقاوم در برابر تنش‌ها و فشارهای بالا در برنامه‌های صنعتی و ساختمانی تبدیل کرده است.
• مقاومت در برابر حرارت: تیتانیوم دارای مقاومت بالا در برابر حرارت است. این ویژگی آن را به یک فلز مناسب برای کاربردهای در دماهای بالا مانند صنایع هوا و فضا و صنایع حرارتی می‌کند.
• سازگاری بیولوژیکی: تیتانیوم دارای سازگاری بالا با بافت بیولوژیکی است. این ویژگی آن را به یک ماده مناسب برای کاربردهای پزشکی مانند ایمپلنت‌های استخوانی و دندان‌های مصنوعی تبدیل کرده است.

این ویژگی‌ها باعث شده است که تیتانیوم به یکی از فلزات برجسته و مورد استفاده در صنایع مختلف تبدیل شود.

جوشکاری تیتانیوم چگونه انجام می‌ شود؟

جوشکاری آلیاژ تیتانیوم یا جوشکاری لوله تیتانیوم یک فرآیند پیچیده است که نیاز به توجه و تجربه دارد. در زیر مراحل اصلی جوشکاری تیتانیوم را بررسی خواهیم کرد:

• آماده‌سازی سطح: ابتدا سطح قطعات تیتانیوم باید به طور کامل تمیز شده و از هرگونه روغن، چربی و ذرات خارجی دیگر پاک شود. این کار می‌تواند با استفاده از مواد شوینده مناسب و تمیزکننده‌ها انجام شود.
• استفاده از فیلر تیتانیوم: در جوشکاری تیتانیوم، استفاده از فیلر تیتانیوم ممکن است لازم باشد. فیلر تیتانیوم به عنوان ماده اضافی در جوشکاری استفاده می‌شود تا کیفیت جوش را بهبود دهد و خواص مکانیکی را تنظیم کند. انتخاب فیلر مناسب بستگی به آلیاژ تیتانیوم و نیز نوع جوشکاری دارد.
• حفاظت از اکسیداسیون: تیتانیوم در معرض اکسیداسیون در دماهای بالا قرار می‌گیرد. بنابراین، در هنگام جوشکاری، باید از اکسیداسیون جلوگیری شود. این مسئله می‌تواند با استفاده از گازهای حفاظتی مانند آرگون یا هلیم در محیط جوشکاری حل شود.
• انتخاب روش جوشکاری: برای جوشکاری تیتانیوم، روش‌های مختلفی وجود دارد، از جمله جوشکاری با قوس الکتریکی، جوشکاری لیزری و جوشکاری تیگ. هر روش دارای مزایا و معایب خاص خود است و بسته به نیازهای خاص شما و جوشکاری مورد نظر، یک روش مناسب انتخاب می‌شود.
• استفاده از گاز محافظ: در جوشکاری TIG تیتانیوم یا جوشکاری آرگون ، استفاده از یک گاز محافظ از جمله آرگون، هلیوم یا مخلوطی از آنها ضروری است. این گازها به جوشکاری تیتانیوم کمک می‌کنند تا از تماس با هوا و اکسیداسیون جلوگیری کنند و از تشکیل ترک‌ها و ناخالصی‌های جوش جلوگیری کنند.
• کنترل دما: در هنگام جوشکاری تیتانیوم، کنترل دما و حرارت بسیار مهم است. تیتانیوم به دلیل حساسیت به حرارت بالا، در معرض خطر اکسیداسیون و تغییرات قرار می‌گیرد. بنابراین، کنترل دما و حرارت با استفاده از تجهیزات دقیق بسیار حیاتی است.

فیلر جوشکاری تیتانیوم

فیلرهای جوشکاری تیتانیوم عمدتاً از آلیاژهای تیتانیوم تشکیل شده‌اند و برای افزایش مقاومت جوش استفاده می‌شوند. فیلرها به عنوان ماده اضافی در فرآیند جوشکاری استفاده می‌شوند و به جوانه‌زنی جوش بین قطعات کمک می‌کنند. یکی از فیلرهای متداول برای جوشکاری تیتانیوم آلیاژ تیتانیوم 6-4 است.

این آلیاژ شامل 6% آلومینیوم و 4% وانادیوم است و به عنوان یک فیلر معمول برای جوشکاری تیتانیوم استفاده می‌شود. این آلیاژ دارای خواص مکانیکی بالا و مقاومت خوب در برابر حرارت و خوردگی است. فیلرهای دیگری نیز برای جوشکاری تیتانیوم وجود دارند که بسته به نوع جوشکاری و نیازهای خاص شما ممکن است مناسب باشند.

الکترود جوشکاری تیتانیوم

در جوشکاری تیتانیوم، الکترودهای مورد استفاده به عنوان منبع جریان الکتریکی می‌توانند انواع مختلفی داشته باشند. الکترودهای معمول برای جوشکاری تیتانیوم عبارتند از:

• الکترود تنگستن: الکترود تنگستن با روکش عایق سرامیکی، یکی از الکترودهای معمول برای جوشکاری تیتانیوم است. این الکترودها معمولاً در جوشکاری تیگ (TIG) استفاده می‌شوند.
• الکترود تنگستن با روکش تیتانیوم: الکترودهایی که به صورت تنگستن با روکش تیتانیوم قرار می‌گیرند، برای جوشکاری تیتانیوم مورد استفاده قرار می‌گیرند. این الکترودها معمولاً در جوشکاری تیگ (TIG) و جوشکار پلاسما استفاده می‌شوند.
• الکترود‌های کمپوزیت: الکترود‌های کمپوزیت شامل موادی مانند تنگستن و تیتانیوم به همراه روکش‌های دیگر هستند. این الکترودها برای جوشکاری تیتانیوم و در برخی فرآیندهای خاص مانند جوشکاری فرکانس بالا (HFW) استفاده می‌شوند.

نکات مهم برای جوشکاری تیتانیوم

• هر چقدر سطح فلز تیتانیوم تمیزتر باشد یقیناً اتصال و جوشکاری قوی‌تری رخ می‌دهد.
• آغشتگی به روغن، زنگ زدگی، رنگ کاری و هر نوع کثیفی دیگر باعث شکستگی جوشکاری تیتانیوم و همچنین اتصال ضعیف جوش می‌شود.
• برای تمیز کردن سطح تیتانیوم هر نوع پاک‌کننده‌ای مناسب نیست. یکی از بهترین مواد تمیزکننده برای این کار هیدروکسید سدیم است. البته باید رطوبت ایجاد شده روی سطح کار را بعد از تمیز کردن با هیدروکسید سدیم پاک کنید.
• با توجه به این موضوع که تیتانیوم با کلر واکنش می‌دهد پس هرگز برای تمیز کردن فلزات تیتانیوم از تمیزکننده های حاوی کلر استفاده نکنید. از طرفی چون دستکش‌های لاستیکی هم دارای کلر هستند پس بهتر است به جای دستکش‌های لاستیکی از نمونه‌های نخی استفاده کنید.

ویژگی های جوشکاری تیتانیوم

• سرعت واکنش پذیری زیادی دارد.
• تیتانیوم 45 درصد سبک‌تر از فولاد است.
• حالت الاستیک کمتری در مقایسه با سایر فلزات دارد.
• تیتانیوم چگالی کمتری در مقایسه با بیشتر فلزات دارد.
• نقطه ذوب تیتانیوم در سطح بالاتری از نقطه ذوب بیشتر فلزات قابل جوشکاری قرار دارد.
• در مقایسه با فولادهای ضد زنگ عمدتاً انعطاف‌پذیری کمتری دارد؛ ولی در حالت کلی به سادگی خم و راست می‌شود.

سیم جوش تیتانیوم

برای جوشکاری تیتانیوم لازم است از سیم جوش‌ها و یا سیم‌های پرکننده‌ای استفاده شود که خاصیت فلز پایه را دارند. البته می‌توانید از سیم‌هایی که استحکام آن‌ها یک درجه کمتر از فلز پایه باشد هم استفاده کنید. در این میان Ti-5A1.2.5Sn و Ti-6A1-4V جزو بهترین سیم برای جوشکاری تیتانیوم به شمار می‌آیند. از دیگر مواردی که به عنوان فلز پرکننده در جوشکاری تیتانیوم مناسب هستند می‌توان به فلزهای پرکننده‌ای با درصد اکسیژن_ نیتروژن_ هیدروژن_ کربن و دیگر محتویات آلیاژهایی کمتر از فلز پایه اشاره کرد.

محیط جوشکاری تیتانیوم باید به چه صورتی باشد؟

این روزها بیشتر عملیات جوشکاری تیتانیوم در محیط های روباز انجام می‌شود. اگر چه گاهی اوقات جوش دادن آلیاژهای تیتانیوم به شکل محدود در مناطق خاصی انجام می‌گیرد؛ ولی به هر حال لازم است محیط جوشکاری برای تیتانیوم کاملاً تمیز باشد. اگر منطقه‌ای جداگانه را به طور اختصاصی برای جوشکاری این گونه فلزات در نظر بگیرید بدون شک کیفیت جوشکاری تا حد زیادی بالا می‌رود.

یادتان باشد محل جوشکاری باید از هر گونه شرایطی که باعث تولید خاکه می‌شود به خصوص عملیاتی مثل سنگ زنی، رنگ آمیزی و همچنین برش مشعلی به دور باشد. ضمناً محدوده جوشکاری تیتانیوم باید بدون کشش هوا باشد از طرفی رطوبت آنجا باید تحت کنترل قرار بگیرد.

تورچ جوشکاری تیتانیوم

برای جوشکاری آلیاژها و لوله‌هایی از جنس تیتانیوم با فرایند TIG می‌توانید از یک تورچ جوشکاری خنک کننده با آب استفاده کنید. این مدل مشعل جوشکاری دارای یک کاپ سرامیکی 3.4 اینچی و همچنین یک لنز گازی است‌. البته برای جوشکاری MIG اصولاً از یک کاپ ۱ اینچی استفاده می‌شود.

دقت کنید هر چقدر الکترود نوک تیزتری داشته باشد کنترل ویژگی های قوس راحت‌تر خواهد بود. امروزه بیشتر مهندسین توصیه دارند که برای بالا بردن کیفیت جوشکاری تیتانیوم بهتر است از کوچک‌ترین قطر الکترود استفاده شود؛ چون این نوع الکترودها می‌توانند به سادگی جریان مورد نیاز را با خود حمل کنند. چنانچه تمایل دارید با بهترین روش عملیات جوشکاری تیتانیوم را انجام دهید ما به شما گروه صنعتی میناسیان را پیشنهاد می‌دهیم.

سخن پایانی

کارگاه صنعتی میناسیان با بیش از یک دهه فعالیت در زمینه برش لیزر، خمکاری CNC ورق های فلزی، جوشکاری ارگون، خدمات پانچ cnc، جوشکاری Co2 و بسیاری زمینه‌های دیگر در حوزه ورقکاری و شیت متال، در خدمت مشتریان عزیز می باشد.