Титан і титанові сплави стають чудовими судновими конструкційними матеріалами через їхню високу питому міцність, корозійну стійкість до морської води та інших середовищ, стійкість до низьких температур, а також немагнітність, звукопроникність, стійкість до ударів і вібрації. Застосування титану та титанових сплавів на судах значно подовжує термін служби обладнання, зменшує вагу, покращує технічні характеристики обладнання та судна в цілому. Через складність і особливість середовища використання судна, вимоги до якості зварних з'єднань дуже високі для матеріалів з титанових сплавів, які використовуються на кораблях. Особливо для товстої пластини з титанового сплаву загальна технологія зварювання є низькою ефективністю, а якість зварювання важко гарантувати. Зі збільшенням масштабів національної оборонної техніки проблеми зі зварюванням товстої та надтовстої пластини стають все більш помітними. Вакуумне електронно-променеве зварювання має такі переваги, як велика щільність енергії, сильне проплавлення, невелике підведення тепла, висока швидкість зварювання, невелика деформація та висока ефективність при зварюванні товстих пластин, що робить його дуже придатним для зварювання титанових сплавів для суден, особливо з великим зварним швом. Співвідношення глибини до ширини, що робить його унікальним при зварюванні товстих пластин титанових сплавів.
Електронно-променеве зварювання (EBW) — це нова технологія зварювання, яка використовує надзвичайно щільний високошвидкісний потік електронів для нагрівання, плавлення, охолодження та кристалізації зварюваного металу для утворення зварного шва. Висока щільність енергії електронного променя займає перше місце серед різних джерел зварювального тепла, які фактично використовуються зараз, і має багато технічних переваг, з якими не може зрівнятися традиційний процес зварювання:
(1) Відношення глибини шва до ширини є великим. Електронні промені високої щільності можуть утворювати зварні шви з великим співвідношенням глибини до ширини. Як правило, відношення глибини до ширини дугового зварювання становить менше 2∶1, тоді як електронно-променеве зварювання може досягати 20∶1, а імпульсне електронно-променеве зварювання може навіть досягати 50∶1.
(2) Висока ефективність зварювання. Завдяки концентрації енергії значно прискорюються процеси плавлення і затвердіння, тому прискорюється швидкість зварювання. При зварюванні деталей великої товщини здатність глибокого проникнення електронного променя відіграє незамінну роль у підвищенні ефективності зварювання. При збереженні високої ефективності точність якості з'єднання також відносно висока.
(3) Деформація заготовки мала. Завдяки концентрації енергії швидкість зварювання висока, підведення тепла до заготовки невелике, співвідношення глибини до ширини велике, а зона впливу тепла зварювання невелика, тому деформація заготовки невелика.
(4) Хороші фізичні властивості зварного шва. Електронно-променева швидкість зварювання висока, можна ефективно уникнути зростання зерна, збільшити пластичність з'єднання. У той же час, оскільки підведення тепла невелике, час дії високої температури короткий, а легуючі елементи менше осідають, зварний шов має хорошу корозійну стійкість. Вакуум має хороший захисний ефект на зварний шов, запобігаючи забрудненню зварювального металу навколишнім середовищем і сторонніми речовинами.
(5) Параметри процесу зварювання легко регулювати, адаптивність процесу сильна, повторюваність і відтворюваність хороші.
(6) Ефект перемішування вакуумного електронного променя розриває дендрити, робить орієнтацію зерна в зоні зварного шва ненаправленою та збільшує кількість кристалічних ядер, таким чином подрібнюючи зерно, значно покращуючи характеристики зварного з’єднання. покращений.
Саме завдяки наведеним вище характеристикам електронно-променеве зварювання дуже підходить для зварювання титанових сплавів із високою активністю для досягнення тривалого терміну служби. Експериментальні результати показують, що в’язкість до руйнування та стійкість до розповсюдження втомної тріщини вакуумного електронно-променевого зварювання з титанового сплаву TC{{0}}DT кращі, ніж у основного матеріалу. Крім того, дослідження вакуумного електронно-променевого зварювання поковок ТВ13 товщиною 130 мм показало, що коефіцієнти зварювання всіх зварних швів були більшими за 0,9, а значення KIC зварних швів зростало зі збільшенням глибини зварювання. Однак міцність верхнього зварного шва та зони термічного впливу нижча, ніж у інших шарів, тому що більша товщина легко створює нерівну структуру після зварювання, що призводить до комплексної залишкової напруги. Випробування показують, що залишкове напруження зварного шва можна покращити, а якість зварного шва можна значно покращити шляхом місцевої термічної обробки вакуумним електронним променем після зварювання.
