Kakšno je razmerje med barvo titanovega zvara in kakovostjo titanovega materiala?

Titan ima izjemno močno kemično reaktivnost. Pri visokih temperaturah ima znatno afiniteto do nečistoč, kot so kisik, dušik, vodik in ogljik. Pri uporabititanova varilna žicaza varjenje bo toplotni cikel znatno povečal stopnjo adsorpcije plina. Če sta zaščita in nadzor postopka neustrezna, bo zelo verjetno prišlo do krhkosti spoja in poslabšanja delovanja. In ugotovili bomo, da so na površini zvara različne barve. Kaj nakazujejo te barve? Raziščimo ga skupaj.

Titan ima odlično varivost. Njegova toplotna prevodnost je približno 0,041 Cal/(stopinj ・cm・s), s koncentrirano toploto obloka in stabilnim nastajanjem staljenega bazena; njegov koeficient toplotnega raztezanja je 8,6×10⁻⁶/ stopinjo, kar je precej nižje kot pri ogljikovem jeklu, kar ima za posledico majhno deformacijo pri varjenju. Vendar pa je tališče titana 1668 stopinj, kar zahteva visok vnos toplote. Pri 882 stopinjah pride do → fazne transformacije in fazna zrna se nagibajo k hitri rasti, kar vodi v poslabšanje žilavosti spoja. Med varjenjem ni nagnjenosti k vročim razpokam ali medkristalnim razpokam, vendar so + titanove zlitine nagnjene k ustvarjanju por, kar zahteva strog nadzor termičnega cikla in zaščito pred plinom.

 Kisik in dušik sta vgrajena v mrežo titana v obliki intersticijske trdne raztopine, kar povzroča popačenje mreže, kar vodi do povečanja trdnosti in trdote, hkrati pa močno zmanjšata plastičnost in žilavost. To je glavni vzrok za pokanje zvara.

 Povečanje vsebnosti vodika bistveno zmanjša udarno žilavost, izločanje hidrogeniranega titana pa povzroči vodikovo krhkost.

 Pri sobni temperaturi trdna raztopina ogljika zmanjša plastičnost in ko vsebnost preseže mejo, tvori mrežo TiC, kar poveča občutljivost na razpoke. Nacionalni standard omejuje vsebnost ogljika v titanovih zlitinah na manj kot ali enako 0,1 %. Pred varjenjem je treba temeljito odstraniti oljne madeže, oksidne luske in vlago na površinah obdelovanca in varilne žice, da preprečimo kontaminacijo z dodatki ogljika in vodika.

 Barva zvarnega šiva se postopoma spreminja glede na stopnjo oksidacije: srebrno bela (brez oksidacije, odlična zaščita) → zlato rumena (TiO, rahla oksidacija) → modra (Ti₂O₃, zmerna oksidacija) → siva (TiO₂, močna oksidacija).

 Titan začne absorbirati kisik pri 400 stopinjah in dušik pri 600 stopinjah. Vdor kisika in dušika neposredno vodi do oksidacije in nitriranja. Visoko{4}}temperaturno območje nenehno adsorbira kisik in dušik, pri čemer nastajajo krhke oksidne plasti in nečistoče v trdni raztopini, kar spremlja povečanje trdote, zmanjšanje plastičnosti in odpornosti proti koroziji; temnejša kot je barva, močnejše je onesnaženje in slabša je kakovost.

Barva zvara je glavni indikator za hitro oceno kakovosti na-gradišču:

 Bela je najboljša, zlato rumena z gosto oksidacijo je običajno kvalificirana;

Modra in večja označujeta stopnjo oksidacije, plastičnost in žilavost pa se bistveno zmanjšata. Ključne strukture je treba ovrednotiti ali predelati;

 Siva/sivkasto bela označuje močno onesnaženje, spoj postane krhek, zato ga je treba odstraniti in ponovno-zavariti.

Testi so pokazali, da je barva najbolj intuitivna predstavitev zaščitnega učinka in stopnje kontaminacije. Povečana oksidacija povzroči povečanje trdote zvara. Skupni učinek utrjevanja trdne raztopine s kisikom in dušikom ter krhkosti povzroči povečanje občutljivosti na hladne razpoke in zakasnjene razpoke, žilavost zareze pa se poslabša. Zato je ocena barve prva kontrolna točka nadzora kakovosti in jo je treba kombinirati z ne-destruktivnim testiranjem, da potrdimo notranjo kakovost.

Postopek varjenja je treba izvajati s popolno-zaščito procesnega argona za bazen staline in visoko{1}}temperaturno območje nad 400 stopinj. Čistost argona mora biti večja ali enaka 99,99 %, temperatura rosišča pa manjša ali enaka -60 stopinjam. Vsebnost vodika v varilni žici mora biti manjša ali enaka 0,002 %. Metoda zaščite tri{10}}-v enem (šoba za varilni gorilnik, pokrov za vleko in polnilo z argonom na zadnji strani) je sprejeta za preprečevanje vdora zračne turbulence. Utor je mehansko obdelan in brušenje je prepovedano; da bi se izognili točkovnemu varjenju, je priporočljiv-zažiganje visokofrekvenčnega obloka; vnos toplote in trajanje visoke-temperature je treba strogo nadzorovati, da se prepreči rast kristalov. Na splošno se toplotna obdelava po varjenju ne izvaja; po potrebi mora biti temperatura nižja od 650 stopinj, da se prepreči sekundarna kontaminacija.

Barva titanovega zvara v bistvu predstavlja vizualni pokazatelj učinkovitosti visoko-temperaturne zaščite in stopnje onesnaženosti z nečistočami, kar neposredno odraža mehanske lastnosti in zanesljivost spoja. V inženirskih aplikacijah se srebrno-bela ali zlato-rumena barva obravnava kot kvalificirani standard, medtem ko je treba z vsako barvo nad modro ravnati v skladu s specifikacijami. Samo z usklajevanjem izvajanja zaščite pred plinom, površinskega čiščenja, nadzora vnosa toplote in zaščite orodja je mogoče koreninsko učinkovito zatreti oksidacijo in kontaminacijo ter stabilno pridobiti visoko-zmogljive varjene spoje iz titana.