Comment prévenir les fissures lors du soudage des alliages de titane ?

L'alliage de titane est devenu un matériau clé dans-des domaines haut de gamme tels que l'aérospatiale, l'ingénierie maritime et les dispositifs médicaux en raison de son excellente résistance spécifique, de sa résistance à la corrosion et de sa biocompatibilité. Cependant, pendant le processus de soudage,alliage de titaneprésente des risques potentiels de défauts de fissure. Ce problème affecte les propriétés mécaniques et la sécurité de service des composants, limitant sa large application dans des scénarios de fabrication de structures complexes.

 

 

Les propriétés physiques et chimiques de l’alliage de titane déterminent la particularité de son procédé de soudage. L'apparition de fissures est le résultat de l'effet combiné des propriétés propres du matériau et des facteurs du processus de soudage. Les fissures à chaud sont des ruptures intergranulaires à haute température ; les fissures à froid constituent la principale menace de fissuration induite par l'hydrogène ; Les fissures de réchauffage sont des dangers cachés lors du traitement de vieillissement.

 

 

En réponse aux mécanismes de fissures de soudage dans les alliages de titane, la technologie de prévention des fissures doit s'appliquer à l'ensemble du processus de "pré-préparation au soudage - processus de soudage - traitement post-du soudage".

 

(I) Préparation avant-le soudage

L'essentiel de la préparation avant-soudage est de réduire l'introduction d'impuretés et la concentration de contraintes, et de créer des conditions stables pour le processus de soudage.

• Sélection de métaux de base et de matériaux d'apport : Choisissez des fils d'apport avec des compositions assorties. Pour les alliages de titane à haute résistance, du bore et du zirconium peuvent être ajoutés pour affiner les grains ; broyer/décaper pour éliminer les calamines d'oxyde, les taches d'huile et autres impuretés sur la surface du métal de base et des fils d'apport, et terminer le soudage dans les 4 heures suivant le traitement.

 

• Conception des joints et traitement des rainures : préférez les joints bout à bout avec un angle de rainure, une face de racine et un espace ; utilisez des méthodes de travail à froid comme le fraisage pour le traitement des rainures, et la découpe thermique est interdite.

 

• Contrôle de l'environnement de soudage : opérer dans un atelier fermé avec une température et une humidité spécifiques ; pour les composants importants, installez des abris de protection et utilisez un équipement de déshumidification et anti-poussière-pour empêcher l'humidité et la poussière de pénétrer dans la piscine en fusion.

 

(II) Processus de soudage

Le processus de soudage est le maillon central de la prévention des fissures. Il est nécessaire d'obtenir un contrôle précis du bain de fusion et de la zone affectée thermiquement- grâce à la sélection des méthodes de soudage, à l'optimisation des paramètres du processus et à l'amélioration de la protection.

 

• Méthodes de soudage préférées : donner la priorité aux méthodes avec une énergie concentrée et un apport de chaleur contrôlable. Utiliser le soudage TIG pour les plaques fines (inférieures ou égales à 10 mm) et le soudage PAW pour les plaques moyennes et épaisses ; pour les domaines haut de gamme tels que l'aérospatiale, le soudage EBW et LBW est privilégié (excellent mais coût élevé), et le soudage manuel à l'arc est strictement interdit.

 

 

• Optimisation des paramètres du processus : l'essentiel est de contrôler l'apport de chaleur et la vitesse de refroidissement. Courant : 50-80A pour les plaques fines, 100-150A pour les plaques moyennes et épaisses ; tension : 10-15 V ; vitesse : 5-10 mm/s ; Température entre passes pour le soudage multicouche Inférieure ou égale à 100 degrés.

 

• Mesures de protection améliorées : utilisez de l'argon pur à haut débit-avec une pureté supérieure ou égale à 99,99 %, équipé d'un bouclier anti-fuite (pour maintenir le cordon de soudure frais en dessous de 400 degrés) et d'une protection arrière (soufflage arrière d'argon ; pour le soudage de pipelines, remplissez le tuyau d'argon avant de souder jusqu'à ce que la teneur en oxygène soit atteinte.<0.01%). It is normal to observe the molten pool showing silvery white; stop welding for treatment if it is blue-purple.

 

(III) Traitement après-soudage

Le traitement après-soudage peut éliminer les contraintes résiduelles et réduire la teneur en hydrogène, évitant ainsi les fissures à froid et les fissures de réchauffage. Les processus de base sont les suivants :

 

1. Traitement de déshydrogénation après-soudage

Applicable aux composants en alliage de titane sujets à la fissuration à froid, mis en œuvre immédiatement après le soudage : maintenir à 200-250 degrés pendant 2 à 4 heures pour favoriser la diffusion et la précipitation de l'hydrogène et inhiber la fissuration à froid.

 

2. Recuit de soulagement du stress

Processus : maintenir à 550-650 degrés pendant 1 à 2 heures, refroidir avec le four jusqu'en dessous de 300 degrés, puis refroidir à l'air. Il permet d'éliminer plus de 80 % des contraintes résiduelles, d'affiner la microstructure et d'améliorer les propriétés mécaniques.

Pour les alliages de titane durcissant par vieillissement, le recuit et le vieillissement doivent être utilisés en combinaison pour éviter les fissures de réchauffage.

 

3. Traitement et inspection de la surface des joints de soudure

Meuler pour éliminer les cordons de soudure, les éclaboussures et les calamines d'oxyde, et vérifier la présence de fissures en surface ;

Utiliser des tests par ultrasons (UT, sensibilité supérieure ou égale à Φ2 mm plat-équivalent à un trou à fond) et des ressuages ​​(PT, pas de défauts linéaires) pour détecter les défauts internes/de surface ;

Les fissures doivent être éliminées par meulage mécanique, et un-soudage selon le processus d'origine et une nouvelle-inspection sont nécessaires si nécessaire.

 

 

Hormis les mesures techniques, un système de contrôle de qualité solide est la clé de la prévention des fissures.

 

• Spécification de procédure de soudage (WPS)

Effectuer des tests de processus pour différentes qualités d'alliages de titane (Gr2, Gr5) et formes de joints afin de déterminer les paramètres optimaux ; la construction sans évaluation est strictement interdite.

 

• Gestion des soudeurs

Les soudeurs doivent détenir des qualifications particulières pour le soudage des alliages de titane et connaître les particularités et les exigences de prévention des fissures du soudage des alliages de titane.

 

• Traçabilité de l'ensemble du processus-

Enregistrez les lots de métaux de base et de fil d'apport, les paramètres de soudage, le traitement après-soudage et les résultats de détection des défauts tout au long du processus pour obtenir une traçabilité précise des problèmes.