チタン合金板を溶接するにはどうすればいいですか？

ちょっと、そこ！チタン合金プレートのサプライヤーとして、私は多くの人がチタン合金プレートの溶接方法について頭を悩ませているのを見てきました。これは最も簡単なタスクではありませんが、正しいノウハウがあれば、プロのように成し遂げることができます。

まず最初に、なぜチタン合金の溶接が少し難しいのかについて話しましょう。チタン合金は超反応性です。溶接プロセス中に加熱されると、空気中の酸素、窒素、水素と容易に反応する可能性があります。これにより、延性の低下、耐食性の低下、さらには溶接部の亀裂など、あらゆる種類の問題が発生する可能性があります。したがって、チタン合金プレートの溶接を成功させる鍵は、これらの反応性元素を溶融金属から遠ざけることです。

溶接前の準備

アークを描くことを考える前に、チタン合金プレートを準備する必要があります。表面を掃除することから始めます。汚れ、グリース、酸化物層があると、溶接プロセスが台無しになる可能性があります。ステンレス鋼のワイヤーブラシを使用して、プレートの表面の酸化層を優しく取り除くことができます。相互汚染を避けるために、ブラシはチタンのみに使用してください。

ブラッシング後は、プレートの脱脂を行ってください。アセトンやイソプロピルアルコールなどの溶剤を使用できます。きれいな布を溶剤に浸し、溶接される部分を拭くだけです。次に進む前に、プレートを完全に乾かしてください。

もう 1 つの重要なステップは、プレートを適切に取り付けることです。プレート間の隙間はできるだけ小さくする必要があります。隙間が広すぎると、溶加材で隙間を埋めるのが難しくなり、溶接が弱くなる可能性があります。クランプを使用して、溶接プロセス中にプレートを所定の位置に保持できます。

溶接方法

チタン合金プレートに使用できる溶接方法はいくつかあります。最も一般的なものは、ガスタングステンアーク溶接 (GTAW) とプラズマアーク溶接 (PAW) です。

ガスタングステンアーク溶接 (GTAW)

GTAW は TIG (タングステン不活性ガス) 溶接としても知られています。溶接プロセスを大幅に制御できるため、チタン合金の溶接によく使用されます。 GTAW では、消耗品ではないタングステン電極を使用して、電極とワークピースの間にアークを生成します。アークは母材金属を溶かし、必要に応じて溶加材を追加できます。

GTAW の大きな利点の 1 つは、溶接領域を空気から保護するために不活性ガス (通常はアルゴン) を使用することです。これは、チタンが周囲の大気と反応するのを防ぐのに役立ちます。ガス流量が正しく設定されていることを確認する必要があります。ガスが少なすぎると、溶接部が適切に保護されません。ガスが多すぎると乱流が発生し、空気が混入する可能性があります。

GTAW を使用する場合、アークを開始するには高周波スタートを使用する必要があります。これにより、タングステン電極の汚染を防ぐことができます。また、円弧の長さはできるだけ短くしてください。アークが長いと、チタンが空気と反応する可能性が高くなります。

プラズマアーク溶接(PAW)

PAW は、チタン合金プレートを溶接するためのもう 1 つの優れたオプションです。 GTAW に似ていますが、くびれた弧を使用しています。プラズマアークは、溶接トーチの小さなオリフィスにアルゴンガスを通すことによって生成されます。これにより、母材の奥まで浸透する高エネルギーの集中アークが生成されます。

PAW は GTAW よりも高速なため、大規模なプロジェクトに取り組んでいる場合には有利です。また、溶接プールをより適切に制御できるようになります。ただし、GTAWに比べて操作にはより多くのスキルと経験が必要です。

フィラーメタル

チタン合金プレートを溶接するときに溶加材を使用する必要がある場合は、適切な溶加材を選択する必要があります。フィラーメタルはベースメタルと同様の特性を持っている必要があります。たとえば、溶接をしている場合Ti6Al7Nbチタン合金板、この合金と互換性のある溶加材を使用することをお勧めします。

チタン合金の一般的な溶加材には、ER55 - B2 および ER70 - S6 などがあります。これらの溶加材は、溶接部に優れた強度と耐食性を提供するように設計されています。酸化を防ぐため、フィラーメタルは乾燥した場所に保管してください。

溶接後処理

チタン合金プレートの溶接が完了したら、溶接後にいくつかの手順を実行する必要があります。まず、溶接部をゆっくりと冷却させます。急速に冷却すると溶接部に応力が発生し、亀裂が発生する可能性があります。断熱ブランケットを使用して溶接領域を覆い、冷却プロセスを遅らせることができます。

溶接部が冷えたら、欠陥がないか検査する必要があります。亀裂、気孔、または融着の欠如がないかどうかを確認します。欠陥が見つかった場合は、その領域を再溶接する必要がある場合があります。

溶接した板に熱処理を施すことも可能です。熱処理は溶接部の残留応力を軽減し、材料の機械的特性を向上させるのに役立ちます。特定の熱処理プロセスは、使用するチタン合金の種類によって異なります。

溶接を成功させるためのヒント

清潔に保ってください: 先ほども述べたように、チタン合金の溶接では清浄度が非常に重要です。溶接トーチやフィラーメタルを含むすべての機器が清潔であることを確認してください。
適切なシールドガスを使用する: アルゴンはチタン合金溶接に最も一般的に使用されるシールドガスです。ガスが高品質であること、およびガス流量が正しく設定されていることを確認してください。
練習すれば完璧になる: チタン合金板の溶接には慣れが必要です。実際のプロジェクトに取り組む前に、いくつかのテストピースから始めて溶接プロセスの感触を掴みます。