Bakır,titanyumve titanyum alaşımları endüstriyel sektörde yaygın olarak kullanılan yapısal metalik malzemelerdir. Her iki malzeme de mükemmel mekanik özelliklere ve korozyon direncine sahiptir ve bunların farklı malzemeleri içeren kompozit yapılardaki uygulamaları-yüksek-ekipmanlar, kimyasal işleme ekipmanları ve hassas üretim-gibi büyümeye devam etmektedir. Ancak bakır ve titanyum kristal yapı, erime noktası, termal iletkenlik, doğrusal genleşme katsayısı ve kimyasal özellikler açısından önemli ölçüde farklılık gösterir. Kaynak yapılması zor olan farklı metallerin tipik bir kombinasyonunu oluştururlar ve kaynak işleminde gözeneklilik, çatlaklar ve mekanik özelliklerde azalma gibi kusurlara oldukça yatkındır. Bu belge, bakır-benzersiz malzemelerin kaynaklanmasıyla ilgili zorlukları sistematik olarak analiz etmekte ve ana akım, olgun kaynak işlemleri için operasyonel kilit noktalar ve parametre standartlarının ayrıntılı bir açıklamasını sunmaktadır.
I. Bakır-Titanyum Benzersiz Metal Kaynağında Temel Zorluklar
Bakır ve titanyum çok farklı fiziksel ve kimyasal özelliklere sahip metallerdir. Kaynak metalürjik prosesi karmaşıktır ve bunların uyumluluğu son derece zayıftır; bu da yüksek oranda kusurlara yol açar; bunlar öncelikle üç ana sorun olarak ortaya çıkar: gözeneklilik, kaynak çatlakları ve bağlantı özelliklerinin bozulması.
1. Düşük-erime-noktalı ötektiklerin neden olduğu taneler arası çatlaklar: Bizmut, kurşun, kükürt ve oksijen gibi bakırdaki safsızlık elementleri, 270 derecede bakır-bizmut ötektiği ve 326 derecede bakır-kurşun ötektik dahil olmak üzere bakırla çeşitli düşük-erime-noktalı ötektik fazlar oluşturur ve 1067 derecede bakır-bakır(I) oksit ötektik. Bu düşük-erime-noktalı yapılar tane sınırlarında dağılmıştır ve kaynak işleminin soğuması sırasında tanecikler arası gevrek çatlamaya neden olmaya oldukça yatkındır.
2. Titanyum tarafında hidrojen gevrekleşmesi çatlaması: Yüksek sıcaklıklarda hidrojeni emdikten sonra titanyum, titanyum hidrit benzeri kırılgan, pul pul-bir yapı oluşturur, bu da ciddi hidrojen gevrekleşmesine neden olur. Bu, titanyum tarafındaki bağlantının sağlamlığını önemli ölçüde azaltır ve çatlama kusurlarına neden olur.
3. Termal stres konsantrasyonu çatlaması: Bakır ve titanyumun doğrusal genleşme katsayıları iki kattan fazla farklılık gösterir. Kaynağın ısıtılması ve hızla soğutulması sırasında, iki ana metal farklı oranlarda büzülür ve deforme olur, bu da bağlantı içinde önemli artık kaynak gerilimleri oluşturur ve bu da sonuçta kaynakta ve ısıdan- etkilenen bölgede çatlamaya yol açar.
II. Bakır ve Titanyum Alaşımları için Ana Akım ve Olgun Kaynak Prosesleri
Sektör, farklı bakır-titanyum malzemelerde kaynak kusurları sorununu çözmek için kapsamlı süreç denemeleri gerçekleştirdi ve vakum difüzyon kaynağı, TIG kaynağı, plazma ark kaynağı, sert lehimleme ve elektron ışın kaynağının hepsinin mükemmel mekanik özelliklere ve kontrol edilebilir kusurlara sahip bağlantılar üreterek kararlı kaynaklar elde edebildiğini doğruladı. Bunlar arasında vakum difüzyon kaynağı ve TIG kaynağı endüstriyel uygulamalarda en yaygın olarak kullanılan temel işlemlerdir.
(1) Vakumlu Difüzyon Kaynağı (Yüksek Hassasiyet için Tercih Edilen İşlem) Vakumlu difüzyon kaynağı, herhangi bir eritme metalurjik işlemi içermez ve oksidasyondan arındırılmış eklemler, estetik açıdan hoş yüzeyler, minimum kusurlar ve istikrarlı performans avantajlarını sunar. Hassas bakır-titanyum farklı bileşenlerin kaynaklanması için tercih edilen işlemdir ve üst düzey hassas parçaların üretimi için uygundur-.
1. Kaynak Öncesi-Temel Malzeme Ön İşlemi - Bakır (T2 saf bakır) işlemi: Trikloroetilen kullanarak yüzeydeki yağ ve yabancı maddeleri iyice temizleyin; %10'luk sülfürik asit çözeltisinde 1 dakika boyunca aşındırın; damıtılmış suyla iyice durulayın; daha sonra tavlama işlemini gerçekleştirin. Tavlama sıcaklığını 820 derece ile 830 derece arasında kontrol edin ve temel malzemedeki iç gerilimleri ortadan kaldırmak için 10 dakika bekletin. - Titanyum (GR2 saf titanyum) işlemi: Yağdan arındırma ve trikloroetilen ile temizledikten sonra malzeme, yüzeydeki oksit tabakasını iyice çıkarmak için %2 hidroflorik asit ve %50 nitrik asitten oluşan sulu bir çözelti içerisinde 4 dakika boyunca titreşimli aşındırmaya tabi tutulur. Son olarak sırasıyla su ve alkolle durulanır, ardından havayla-kurutulur ve kullanım için bir kenara bırakılır.
2. Çekirdek Kaynak İşlemi Parametreleri: Ön işleme tabi tutulmuş bakır ve titanyum bazlı malzemeleri hassas bir şekilde birleştirin ve bunları işlenmek üzere vakumlu kaynak fırınına yerleştirin. Standart proses parametreleri: kaynak sıcaklığı 810 derece ± 10 derece, kaynak basıncı 5–10 MPa, basınç altında tutma süresi 10 dakika ve vakum seviyesi 1,3332 × 10⁻⁸ ile 1,3332 × 10⁻⁹ MPa arasında stabil olarak korunur. Süreç esnek bir şekilde optimize edilebilir; niyobyum, kırılgan intermetalik bileşiklerin oluşumunu daha da baskılamak ve bağlantı performansını arttırmak için bir ara difüzyon katmanı olarak eklenebilir. Özel bir performans gerekliliği olmadığında, doğrudan kaynak yapmak ve ardından kaynak sonrasında bağlantı yüzeyinin ince temizliğini yapmak da mümkündür.
(II) Tungsten İnert Gaz (TIG) Kaynağı (Endüstriyel Genel-Amaçlı Yüksek-Verimli Proses) TIG kaynağının kullanımı kolaydır ve son derece uyarlanabilir olduğundan orta- ila büyük-boyutlu bakır-titanyum kompozit bileşenlerin seri üretimi için uygundur. Sarf malzemelerini ve prosesleri optimize ederek kaynak kusurları etkili bir şekilde önlenebilir. Seryum-tungsten elektrotlar kaynak için tercih edilen seçimdir; geleneksel tungsten elektrotlarla karşılaştırıldığında, kararlı ark başlatma ve konsantre ısı girişi sunarlar; bu, yalnızca kaynak dikişi oluşum kalitesini artırmakla kalmaz, aynı zamanda çevre dostu ve toksik olmama avantajını da sağlar-. QCr0,5 krom-bakır alaşımı ve TC2 titanyum alaşımının farklı kaynaklanması için endüstri standardı çözüm, bakır ve titanyum arasındaki doğrudan reaksiyonu önlemek amacıyla geçiş tampon katmanı olarak niyobyumun kullanılmasıdır. %99,8 yüksek saflıkta argon gazı korumasıyla birleştiğinde bu, oksidasyonu, gözenekliliği ve kırılgan mikro yapıların oluşumunu etkili bir şekilde bastırır ve sonuçta mekanik ve korozyon direnci gereksinimlerini karşılayan yüksek-kaliteli kaynaklı bağlantılar üretir.
Fiziksel ve kimyasal özelliklerindeki önemli farklılıklar nedeniyle, farklı bakır ve titanyum alaşımlarının kaynaklanması üç önemli teknik zorluğu beraberinde getirir: yüksek oranda gözeneklilik, çatlak hassasiyeti ve bağlantı gevrekleşmesi. Temel sorunlar, yüksek-sıcaklıktaki gaz emiliminde, düşük-erime noktalı- ötektiklerin oluşumunda, kırılgan intermetalik bileşiklerin çökelmesinde ve kaynak gerilimi konsantrasyonunda yatmaktadır. Gerçek endüstriyel üretimde, bağlantı stabilitesini ve şekillendirme doğruluğunu sağlamak amacıyla yüksek-hassasiyetteki bileşenler için vakumlu difüzyon kaynağı tercih edilen yöntemdir; geleneksel endüstriyel bileşenler için, üretim verimliliğini ve kaynak kalitesini dengelemek amacıyla optimize edilmiş proseslere sahip TIG kaynağı seçilebilir. Standartlaştırılmış ana metal ön işlemi, kaynak parametrelerinin hassas kontrolü ve geçiş katmanı malzemelerinin uygun seçimi sayesinde bakır-titanyuma benzemeyen kaynaktaki kusurlar etkili bir şekilde ele alınabilir, bu iki yüksek-performanslı malzemenin kompozit uygulamasına olanak sağlanır ve bunların yapısal ve işlevsel avantajlarından tam olarak yararlanılır.
E-posta:garychen3215@hotmail.com ;
Adres: No.35, Baoti Rd, Baoji şehri, Shaanxi Eyaleti, Çin
İletişim: Bay Gary Chan
Telefon: +86-917-8883215
Mobil/WhatsApp: +86 13092900605
