سبائك التيتانيوم من الدرجة 5 (Ti‑6Al‑4V) هي أكثر سبائك التيتانيوم استخدامًا في التطبيقات الصناعية والهيكلية. على الرغم من أنها تتمتع بقابلية لحام جيدة مقارنة بالعديد من السبائك عالية القوة، إلا أنها شديدة التفاعل كيميائيًا عند درجات حرارة مرتفعة، لذا فإن التحكم الصارم في العملية ضروري لإنتاج وصلات ملحومة سليمة وموثوقة. وفيما يلي الاحتياطات الحاسمة لحام سبائك التيتانيوم الصف 5.
أولا، النظافة أمر بالغ الأهمية.
يتفاعل التيتانيوم بقوة مع الأكسجين والنيتروجين والهيدروجين والكربون عند درجات حرارة اللحام، مما يسبب التقصف والمسامية والتشقق. يجب تنظيف جميع الأسطح-بما في ذلك وصلة اللحام وسلك الحشو والمواد الأساسية المجاورة-تمامًا. يجب إزالة الزيوت والشحوم والماء والغبار وسوائل التشغيل بالتنظيف بالمذيبات، يليه نفخ الهواء الجاف. يمكن أن يؤدي التلوث الناتج عن الأدوات الفولاذية أو جزيئات الحديد أو النحاس أيضًا إلى حدوث عيوب، لذا يوصى بشدة باستخدام أدوات وتركيبات لحام التيتانيوم المخصصة.
ثانيًا، يعد التدريع الفعال للغاز أمرًا إلزاميًا.
على عكس الفولاذ أو الألومنيوم، يتطلب التيتانيوم الحماية ليس فقط أثناء اللحام ولكن أيضًا حتى تبرد منطقة اللحام والمنطقة المتأثرة بالحرارة إلى أقل من 300 درجة. عادةً، يتم استخدام الأرجون عالي النقاء (99.99% أو أعلى). غالبًا ما يتم استخدام درع خلفي، أو عدسة غازية كبيرة، أو غرفة مغلقة لتغطية المنطقة ذات درجة الحرارة المرتفعة بأكملها. يؤدي التدريع غير الكافي إلى تغير اللون، مما يشير إلى امتصاص الغازات الجوية وفقدان شديد للليونة والمتانة.
ثالثا، التحكم في مدخلات الحرارة ودرجة الحرارة البينية أمر مهم.
تعمل الحرارة المفرطة على تعزيز نمو الحبوب في منطقة اللحام والمناطق المتضررة من الحرارة، مما يقلل من قوة المفاصل وأداء التعب. كما تزيد درجة الحرارة البينية المرتفعة من خطر التقاط الهيدروجين وتأكسده. بشكل عام، يجب أن تبقى درجة الحرارة البينية أقل من 150 درجة. يفضل استخدام عمليات إدخال الحرارة المنخفضة إلى المتوسطة مثل GTAW (TIG)، وPAW، واللحام بالليزر. نادراً ما يتم استخدام عمليات الإدخال ذات الحرارة العالية مثل اللحام بالقوس المغمور.
رابعا، يجب أن يكون اختيار معدن الحشو مطابقا بشكل صحيح.
بالنسبة لمعظم اللحامات الهيكلية، غالبًا ما يستخدم معدن الحشو ERTi‑5 (التيتانيوم النقي تجاريًا) لتحسين الليونة وتقليل حساسية الشقوق. عندما تكون قوة المطابقة مطلوبة، يمكن استخدام حشو Ti‑6Al‑4V (ERTi‑6Al‑4V)، ولكن من الضروري إجراء تنظيف وتدريع أكثر صرامة لتجنب التشقق المتصلب.
خامسا، تجنب التلوث وقضايا المعادن المختلفة.
يجب تجنب الاتصال المباشر بالفولاذ الكربوني أو النحاس أو النحاس الأصفر أو البرونز. يتمتع التيتانيوم بموصلية حرارية منخفضة ونقطة انصهار عالية، لذلك تتصلب حمامات اللحام ببطء. يمكن أن تؤدي الهندسة غير الصحيحة أو ضبط النفس إلى تشويه اللحام والإجهاد المتبقي. يمكن تطبيق تخفيف إجهاد ما بعد اللحام على المكونات المهمة، ولكن فقط في ظل الحماية الكاملة للغاز الخامل.
وأخيرًا، يعد فحص ما بعد اللحام ومراقبة الجودة أمرًا ضروريًا.
يعد الفحص البصري لتغير اللون والمسامية أمرًا قياسيًا. يمكن استخدام اختبار اختراق الصبغة (PT) أو اختبار التصوير الشعاعي (RT) للتطبيقات الحرجة. تتحقق الاختبارات الميكانيكية، بما في ذلك اختبارات الانحناء واختبارات الشد، من أن المفصل يلبي متطلبات الليونة والقوة.
في ملخص،يعتمد اللحام الناجح لسبائك التيتانيوم من الدرجة 5 على النظافة القصوى، والتدريع الموثوق للغاز الخامل، وإدخال الحرارة المتحكم فيه، ومعدن الحشو المناسب، والانضباط الصارم في العملية. مع الإجراءات الصحيحة، يمكن أن تظهر الوصلات الملحومة قوة ممتازة، ليونة، وأداء تآكل.
