Зносостійкі пластини, зварені різнорідними металами
Зварювання різнорідних металів використовується в багатьох галузях промисловості через його різноманітні властивості та відіграє все більш важливу роль у сучасному виробництві. Якщо титан зварюється зі зносостійкою пластиною, структура титанової зносостійкої пластини може поєднувати хорошу зварюваність, зносостійкість і низьку вартість зносостійкої пластини з низькою щільністю та хорошою зносостійкістю титанового сплаву, а також повною мірою використовувати взаємодоповнюючі переваги двох матеріалів у продуктивності та економії. Тому зносостійкі пластини і різнорідне зварювання титанових сплавів широко застосовуються в хімічній, авіаційній та атомній промисловості. Однак через відмінності у фізичних і хімічних властивостях зносостійкої пластини і титанового сплаву велика кількість крихких інтерметалічних сполук легко утворюється на межі зварювання, і неможливо отримати високоякісні результати зварювання. Тому традиційний процес зварювання плавленням не підходить для різнорідного зварювання зносостійких пластин і титанових сплавів. Незважаючи на те, що зварювання вибухом успішно використовується для виготовлення зносостійких пластин із титанової сталі, воно підходить лише для певних форм заготовок і його важко широко використовувати.
В даний час основними способами зварювання титанових сплавів і зносостійких листових різнорідних металів є дифузійне зварювання, електронно-променеве зварювання і лазерне зварювання. Лазерне зварювання та зварювання електронним променем мають такі переваги, як швидке нагрівання та охолодження, велике співвідношення глибини шва до ширини, а також добре впливають на утворення крихких сполук під час зварювання різнорідних металів. Дифузійне зварювання є майже чистим процесом з’єднання через малий температурний градієнт, який може отримати кращу однорідну структуру.
По-перше, дифузійне зварювання
Дифузійне зварювання відноситься до методу зварювання, при якому дві поверхні з’єднуються за допомогою повзучості контактної поверхні та дифузії, щоб закрити пори поверхні з’єднання під дією високої температури та певного тиску. Пряме дифузійне зварювання зносостійкої пластини та титанового сплаву може отримати вищу якість зварювання головним чином за рахунок розумного узгодження температури та часу. Оптимальна температура, як правило, становить 900 градусів ±50 градусів, час становить 30 ~ 60 хвилин, щоб переконатися, що пори розділу закриті, а товщина сполуки Fe-Ti мала; Тиск становить близько 5 МПа, занадто високий призведе до збільшення залишкової напруги з’єднання. σ фаза, Fe2Ti, FeTi - це сполука, яка легко утворюється, коли зносостійка пластина та титановий сплав дифузують і зварюють. Прямий контакт між елементами Fe і Ti можна уникнути шляхом додавання проміжного шару, такого як Ni і Cu, а складову фазу Fe-Ti можна зменшити або пригнічувати шляхом утворення менш крихкої фази Ni-Ti і Cu-Ti, що може покращити міцність суглоба до певної міри. Ag як проміжний шар може отримати пластичне з'єднання, але вартість вище.
По-друге, електронно-променеве зварювання
Принцип електронно-променевого зварювання полягає у використанні теплової енергії, що утворюється при бомбардуванні прискореним і сфокусованим пучком електронів на зварний виріб, розміщений у вакуумі або без вакууму. Він має характеристики високої щільності енергії, швидкої швидкості охолодження та хорошої керованості, а також може контролювати розмір розплавленої ванни та коефіцієнт плавлення двох металів. Це різнорідний спосіб зварювання матеріалів з унікальними перевагами. Однак якщо зносостійку пластину і титановий сплав зварювати безпосередньо електронно-променевим зварюванням, у зоні зварювання утворюється велика кількість сполук Fe-Ti, і з’єднання не можуть бути цілими. Необхідно використовувати композитний проміжний шар Cu та CU-V для ефективного пригнічення утворення крихкої фази та покращення міцності та в’язкості зварних з’єднань шляхом утворення твердих розчинів. На цій основі щільність потужності, струм променя та швидкість зварювання регулюються для контролю надходження тепла, а зсув змінюється для отримання відповідного розподілу тепла та подальшого покращення якості зварювання.
По-третє, лазерне зварювання
Лазерне зварювання - це використання високоінтенсивного лазерного випромінювання на поверхню металу, шляхом взаємодії лазера та металу, плавлення металу, таким чином утворюючи зварювання. Для зварювання різнорідних металів зносостійкої пластини та титанового сплаву лазерне зварювання має вищу швидкість нагріву та охолодження, ніж зварювання електронним променем, і прямі зварні з’єднання з певною міцністю можна отримати за допомогою зміщеного променя, але міцність низька та коливання маси велике. Результати зварювання, подібні до електронно-променевого зварювання, можна отримати, використовуючи Cu як проміжний шар.
