Физико-химические и механические свойства материала.

Сплавы типа ВТ6- класса относятся к числу наиболее распространенных за рубежом титановых сплавов. Сплав Ti - 4В 6А1 используется для изготовления крупногабаритных сварных и сборных конструкций летательных аппаратов, для изготовления баллонов, работающих под внутренним давлением в широком интервале температур от 196 до 450° С, и целого ряда других конструктивных элементов. По данным зарубежной печати, около 50% используемого в авиакосмической промышленности титана приходится на сплав Ti - 6A1 - 4V, аналогом которого являются отечественные сплавы типа ВТ6.Такое широкое распространение этого сплава объясняется удачным его легированием. Алюминий в сплавах системы Ti - Al - V повышает прочностные и жаропрочные свойства, а ванадий относится к числу тех немногих легирующих элементов в титане, которые повышают не только прочностные свойства, но и пластичность.Наряду с высокой удельной прочностью сплавы этого типа обладают меньшей чувствительностью к водороду по сравнению со сплавами ОТ4 и ОТ4 -1, низкой склонностью к солевой коррозии и хорошей технологичностью.Сплавы хорошо деформируются в горячем состоянии. Из сплавов типа ВТ6 получают прутки, трубы, профили, поковки, штамповки, плиты, листы. Они свариваются всеми традиционными видами сварки, в том числе и диффузионной. При сварке ЭЛС прочность сварного шва практически равна прочности основного материала, что выгодно отличает этот сплав от ВТ22. Сплавы типа ВТ6 применяют в отожженном и термически упрочненном состояниях. Отжиг листов, тонкостенных труб, профилей и деталей из них обычно проводят при 750-800° Сс последующим охлаждением на воздухе или вместе с печью. Отжиг прутков, поковок, штамповок и других крупногабаритных полуфабрикатов, и деталей из них проводят при 750-800 " С. Охлаждение вместе с печью больших полуфабрикатов предотвращает их коробление, а для мелких деталей позволяет избежать. Частичной закалки. Однако в последнее время было доказано, что целесообразно повысить температуру отжига в 900-950° с, что приведет к повышению вязкости разрушения и ударной вязкости при сохранении высоких пластических свойств через формирование смешанной структуры с большой долей пластинчатой??составляющей. Двойной отжиг также позволяет повысить вязкость разрушения.

Свариваемость материала.

Титан - распространенный в природе металл, в земной коре его больше, чем меди, свинца и цинка. При плотности 4,51 г./см3 титан имеет прочность +267. 337 МПа, а его сплавы - до 1250 МПа. Это тускло - серый металл с температурой плавления 1668 0С, коррозионное стоек при нормальной температуре даже в сильных агрессивных средах, но очень активен при нагревании выше 400 0С. В кислороде способен к самовозгоранию. Бурно реагирует с азотом. Окисляется водяным паром, углекислым газом, поглощает водород. Теплопроводность титана более чем в два раза ниже, чем в углеродистой стали. Поэтому при сварке титана, несмотря на его высокую температуру плавления, требуется меньше тепла.Титан может находиться в виде двух основных стабильных фаз, отличающихся строением кристаллической решетки. При нормальной температуре он существует в виде б - фазы с мелкозернистой структурой, не чувствительной к скорости охлаждения. При температуре выше 882 0С образуется в - фаза с крупным зерном и высокой чувствительностью к скорости охлаждения. Легирующие элементы и примеси могут стабилизировать б - фазу (алюминий, кислород, азот) или в - фазу (хром, марганец, ванадий).Поэтому сплавы титана условно разделяют на три группы: б, б + в и в сплавы. Первые (ВТ1, ВТ5 -1) термически не укрепляет, пластичны, имеют хорошую свариваемость. Вторые (ОТ4, ВТЗ, ВТ4, ВТ6, ВТ8) при малых добавках в - стабилизаторов также свариваются хорошо. Они термически обрабатываются. Сплавы с в - структурой, например, ВТ15, ВТ22, упрочняются термообработкой. Они свариваются хуже, склонны к росту зерен и к холодным трещинам.При комнатной температуре поверхность титана растворяет кислород, образуется его твердый раствор в б - титане. Возникает слой насыщенного раствора, который предохраняет титан от дальнейшего окисления. Этот слой называют альфированним. При нагревании титан вступает в химическое соединение с кислородом, образуя ряд окислов от до Ti6O TiO2. По мере окисления изменяется окраска оксидной пленки от золотисто - желтого до темно - фиолетового, переходящего в белую. По этим цветам в около шовной зоне можно судить о качестве защиты металла при сварке. С азотом титан, взаимодействуя активно при температуре более 500 0С, образует нитриды, повышают прочность, но резко снижают пластичность металла. Растворимость водорода в жидком титане больше, чем у стали, но с понижением температуры она резко падает, водород выделяется из раствора. При затвердевании металла это может вызвать пористость и замедленное разрушение сварных швов после сварки. Все титановые сплавы склонны к образованию горячих трещин, но склонны к сильному укрупнению зерна в металле шва и около шовной зоны, что ухудшает свойства металла.Качество сварки титана зависит от многих факторов:1. Чистота поверхности имеет наибольшее влияние на качество сварки.поверхность должна быть очищена от жира, хлоридов, всех загрязнений. Место, где происходит сварка, не должно содержать кислорода, азота и водорода в процессе сварки. Даже жирный след, оставленный пальцем, может загрязнить площадь сварки. Поэтому, строгие стандарты чистоты должны соблюдать на всем протяжении работы.2. Полное проникновение наплавочного материала играет решающее значение. Только опытный сварщик, использующий хорошее оборудование, при хорошо спроектированном соединении может гарантировать, что основной материал как следует расплавленный наплавочного материалом.3. Тип наплавленного валика сварного шва играет важную роль в проникновении и в конечной прочности сварного шва. Гладкий наплавленный валик рассеивает тепло, делая достижение полного проникновения тяжелым. Пудлинговый сварные швы (сварочные ванны) нагревают меньшую площадь, фокусируя наплавленный валик и улучшая проникновение.чрезмерно толстый или неровный наплавленный валик создаст грубый переход в относительной жесткости между валиком и трубой. Так как наплавленный валик действует как увеличитель напряжения в любом случае, лучше попытаться минимизировать резкость переходного участка.4. Скорость после сварочного охлаждения теоретически влияет на качество сварки, но нет оснований считать, что скорость охлаждения играет важную роль в после сварочномусталостному опоре.