Zváranie metódou TIG je možné s rôznymi materiálmi. Ako zvárať titán, aký prídavný materiál je pre zváranie titánu vhodný?
Titán ako materiál a prídavný materiál pre TIG zváranie
Titán (lat. Titanium- Ti) je striebrolesklý kov, ktorý má šedú až bielu farbu. Medzi kovmi titán vyniká svojím pomerom váha/pevnosť, odolnosťou a biokompatibilitou. Tento prvok je odolný voči extrémnej korózii v kyslom prostredí. Tieto základné vlastnosti ho predurčujú k použitiu v medicíne, chemickom, leteckom a taktiež kozmickom priemysle. Taktiež v poslednom období sa titán vďaka jeho jedinečným vlastnostiam rozšíril aj do motoršportu.
Podľa čistoty titanu a legovacích prvkov sa titán delí na triedy (Grade, Gr.) 1-11.:
- Trieda Gr.1-4 je komerčne čistý titán, v porovnaní s Ti Gr.5, majú tieto triedy vyššiu ťažnosť ale menšiu pevnosť – trubky, ohýbané diely, titánové výfuky
- Trieda Gr. 5 (TI6Al4V) najrozšírenejší typ titánu, vďaka svojej vysokej pevnosti a veľmi dobrej zvariteľnosti – časti leteckých motorov, raketoplánov
- Trieda Gr. 7-11 tieto skupiny titánu majú rovnaké vlastnosti ako skupina Gr.2, avšak táto skupina titánu obsahuje legúru PALADIUM, čo týmto triedam zaručuje extrémnu odolnosť voči korózii.
Vlastnosti titánu
Titán v komerčnej čistote má rovnakú pevnosť v ťahu ako oceľ strednej pevnosti, je však o 43 % ľahší a napriek tomu, že je o 60 % ťažší než hliník, je pevnejší ako hliníkové zliatiny. Titán je taktiež paramagnetický a má vysoký elektrický a tepelný odpor.
Toto sú, iba základne vlastnosti - zváračov musia zaujímať pri tomto materiály, dve základne vlastnosti - REAKTÍVNOSŤ MATERIÁLU A TEPELNÁ VODIVOSŤ. K týmto vlastnostiam nájdete viac informácií nižšie v článku.
Výhody / Nevýhody použitia titánu pri zváraní
Výhody:
- nízka hmotnosť
- vysoka pevnosť
- odolnosť voči korózii
- biokompatibilita
Nevýhody:
- reaktívnosť s ovzduším pri pomerne nízkej teplote (410°C)
- ťažká opracovateľnosť
- vysoká cena
Ako zvárať titánu metódou TIG?
Idem zvárať titán, čo by som mal vedieť? Na prvom mieste pri zváraní titánu je čistota - odmastený zvárací stôl a prídavný materiál očistený acetónom musí byť úplná samozrejmosť!
Čistota zvaru je pre zváranie titánu základ
- V prvom rade neodporúčame použitie šmirgľov a podobných brusív, ktoré kontaminujú miesto zvaru.
- Zvárané miesto sa odporúča prebehnúť nerezovým kartáčom, prípadne iným brusivom ktoré nekontaminuje zvarenec.
- Zvarenec máme pripravený - v tomto momente treba zahodiť cigaretu :) a začať zvárať čo najrýchlejšie, nakoľko pomocou brusív sme pri príprave zbavili zvárané miesto oxidačnej vrstvy. Titán sa vyznačuje tým, že bez oxidačnej vrstvy si ju začne spontánne vytvárať pri kontakte s atmosférou. Týmto spôsobom dosiahneme dokonalú čistotu zvaru.
- Prídavný materiál vždy volíme podľa požiadavky na zvar. Pokiaľ potrebujeme húževnatý zvar volíme prídavný materiál Gr.1, pokiaľ chceme zvar s vysokou pevnosťou volíme prídavný materiál Gr.5
Reaktívnosť titánu
Od klasickej ocele sa titán líši predovšetkým jeho reaktívnosťou pri zvýšení teploty. Titán reaguje s kyslíkom a inými prímesami už pri teplote 410 °C. Ak počas zvárania, nie je zvarový kúpeľ dostatočne ochránený ochrannou atmosférou dochádza k zvýšeniu pevnosti, zníženiu ťažnosti a pôsobením vnútorného pnutia zvarenca dochádza k prasknutiu ovplyvnených časti. Reaktívnosť si môžeme vysvetliť na dvoch konkrétnych príkladoch.
Príklad 1: Zváram titánové potrubie, akosť: gr.2, hrúbka steny 2mm. Použijem klasickú hubicu veľkosť 8 s klasickým jednoduchým difúzorom, prietok plynu 7L, na zváračke nastavím 50A, dofuk 2sek., „húsenicu “ potiahnem ako najďalej sa mi dá, bez ochrany koreňa zvaru plynom.
VYSLEDOK- zvar je sfarbený od modrej až po šedú matnú a cez zvar prechádza dlhá prasklina od začiatku až po koniec.
Príklad 2 : Zváram titánové potrubie, akosť: gr.2, hrúbka steny 2mm. Použijem sklenenú hubicu s domčekom klieštiny so sitkom (viac si môžete prečítať v článku o sklenených hubiciach), prietok plynu 12L, na zváračke nastavím 50A, dofuk 25sek.,zváram malé časti a vždy nechám teplom ovplyvnenú časť vychladnúť v ochrannej atmosfére, používam ochranu koreňa plynom prietok 6L.
VYSLEDOK: lesklý šupinatý zvar bez zafarbenia striebornej farby, žiadne praskliny
V čom je v týchto dvoch príkladoch rozdiel ? V krytí ochrannou atmosférou. Na zabezpečenie dostatočného krytia ochrannou atmosférou sa používajú:
- sklenené hubice s domčekom klieštiny so sitkom
- prídavne argónové vlečky, ktoré sa pripevňujú na keramiku horáka
- taktiež existujú argónové stany, ktoré sa napustia argónom a zabezpečia nám dokonale krytie ochrannou atmosférou pri väčších projektoch.
Tepelná vodivosť (λ) je dôležitým parametrom pre zváranie titánu
Táto veličina označuje rýchlosť šírenia tepla resp. jeho odvod zo zvarového kúpeľa, čím v značnej miere ovplyvňuje výšku zváracieho prúdu. Pre zvárača je to jeden z najdôležitejších údajov pri nastavovaní zváračky.
Titán má koeficient tepelnej vodivosti 21.9 λ , pri čom oceľ λ= 80.2 a hliník λ=237. To v praxi znamená, že titán vedie teplo 4-násobne horšie ako oceľ a 10-násobne horšie ako hliník (článok ako zvárať hliník)
Titán zo zvarového kúpeľa odvádza minimum tepla, čiže pre zváranie titánu používame podstatne nižšie zváracie napätie. Na obrázku môžete vidieť chladnutie zvaru v ochrannej atmosfére - prídavný materiál taktiež v ochrannej atmosfére
Pre zhrnutie chceme iba zdôrazniť, že zváranie a práca s titánom, je zdĺhavá, hodinárska vyžaduje si veľkú trpezlivosť, čiže nie je úplne vhodná pre výbušných ľudí :). Odbornosť a skúsenosti pri tomto prvku sa dajú nabrať jedine praxou... zvaru zdar.
Ak si však netrúfate titán zvárať sami alebo nemáte na to podmienky, obráťte sa s vašou požiadavkou na tím Kobaltsky.
