Спосіб аргоно-дугового зварювання титану та його сплавів

1. Спосіб аргоно-дугового зварювання титану та його сплавів з попередньою термомеханічною 3 ду титану при 100 °С вкрай незначна і практично не впливає на вміст азоту; - спосіб вимагає для свого здійснення застосування спеціалізованого вакуум-термічного обладнання, здатного працювати при t  1400 °С у вакуумі (установка типу «Булат»); - процес досить енергоємний і трудомісткий; спосіб дасть незначний ефект щодо зниження пористості і поліпшенню якості зварного шву. Технічною задачею пропонованої корисної моделі є створення способу аргоно-дугового зварювання титану з використанням попередньої термомеханічної обробки титанового присадочного дроту або прутків, що забезпечує значне зниження появи в матеріалі зварного шва газових домішок, пор і тріщин, та отримання мікроструктури зварного шва з розміром кристала не більше 500-1000 нм при поліпшенні механічних характеристик, одночасному зниженні енерго- і трудомісткості процесу обробки дроту, зниження вартості процесу. Технічна задача вирішується способом аргоно-дугового зварювання титану та його сплавів з попередньою термомеханічною обробкою титанової зварювальної присадки, дроту або прутка новим являється те, що обробку ведуть інтенсивною пластичною деформацією із всебічним обтиснен2 ням при питомому тиску 0,2-2,5 т/см і температурі 300-600 °С в середовищі інертного газу або у вакуумі, при тому для обробки застосовують продавлювання вихідної заготівки через матрицю з каналом, що з'єднує дві призматичні ділянки, розділених ділянкою гвинтової форми. Інтенсивна пластична деформація (ІПД) - всебічне обтиснення присадочного матеріалу при підвищених температурах від 300 до 600 °С і тис2 ках до 2,5 т/см . Сполучання всебічного обтиску (тиску) з підвищеними температурами сприяє частковому або повному усуненню наявних недоліків концентраційних (локальних) зон підвищеного вмісту домішок і включень, зменшення розмірів зерна в мікроструктурі, евакуації (часткової) домішкових газів у всьому обсязі матеріалів зварювального шва і навіть у якійсь мірі зони шва. Наявність зазначених дефектів у структурі присадок є, зокрема, причиною підвищеної пористості, хімічної неоднорідності зварних швів особливо α + -сплавів. При температурах нижче за 300 °С швидкість процесів дифузії в титанових сплавах при ІПД значно сповільнюється, а при температурах 800 °С і 65927 4 вище поліпшення властивостей призупиняється. Те ж стосується і питомого тиску ІПД - при тиску 2 нижче 0,2 т/см помітного поліпшення властивостей дроту немає, а при тиску 1,5 т/см і вище збільшуються труднощі при накладенні тиску і випресовуванні, а поліпшення властивостей призупиняється. За рахунок ІПД відбувається дроблення структурних складових титану і рівномірний розподіл легуючих і домішкових елементів по всьому об'єму присадки. Це в кінцевому підсумку дозволяє отримати зварні з'єднання двофазних титанових сплавів зі структурою зварних швів, в яких практично відсутні пори (одна пора на 200 мм у порівнянні з 60 порами на 100 мм зварного шва), менше розмір структурних складових (первинних -зерен на 30 %, товщина а-пластин на 50 %, і відсутня аоблямівка по межах первинних -зерен). Це в кінцевому підсумку дозволило підвищити рівень механічних властивостей зварних з'єднань. Приклади. Пластини сплаву ВТ8 розмірами 3x40x75 мм зварювали методом аргоно-дугового зварювання. Відпалені пластини, структура глобулярного типу розміром 1520 мкм. Зразки стандартної зварювальної присадки дроту діаметром 2 мм обробляли за прототипом нанесенням шару нітриду титану на установці іонно-плазмового типу «Булат» (марки НВВ). Товщина шару нітриду 3 мкм. Зразки того ж дроту піддавали обробці інтенсивною пластичною деформацією за методикою гвинтової екструзії (ГЕ). Режими зварювання й обробки: температура ІПД від 200 до 800 °С, тиск пито2 мий 0,2-2,5 т/см ; струм зварювання - 1 А  150 А, напруга UB = 16 В; діаметр вольфрамового електрода - 4 мм; діаметр зварювального дроту - 2 мм; швидкість зварювання - 0,15 м/хв.; швидкість подачі аргону - 12 л/хв. Після зварювання пластини шліфувалися до чистоти R 3,2. Механічні випробування проводили за ГОСТ 6996-87. Результати випробувань наведені в таблиці. Зразки зварних з'єднань випробували за стандартними методиками з визначенням меж міцності і плинності, відносного подовження і кута загину. 5 65927 6 Таблиця Властивості зварних матеріалів зі сплаву титану ВТ8 в залежності від типу присадки Матеріал присадки ВТ8 стандартна присадка ВТ8 присадка після ІПД при температурі, °С 200 300 500 600 800 Розмір зерен мікроструктури присадки,нм Межа міцності, МПа Границя текучості, МПа Відносне подовження, % Кут загину, град. 1500020000 105,8 683 6,5 30 100200 100200 100200 500700 15002500 830,0 1200 1194 1220 940 500 520 735 740 720 7,5 7,9 7,8 8,5 8,5 40 41 42 53 50 Отримані дані дозволяють зробити висновок про те, що заявлена корисна модель дозволяє поліпшити міцнісні і пластичні характеристики зварювальних матеріалів та деталей з титанових сплавів із забезпеченням зростання показників за Комп’ютерна верстка Д. Шеверун межею міцності до 900-1200 мПа, границею текучості з 683 до 740 мПа і відносним подовженням з 6,5 % до 8,5 % та підтверджує можливості реалізації заявленого способу та його безумовної корисності. Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601