Proces produkcji i właściwości płyt platerowanych tytanem / stalą nierdzewną

Rozwój płytek ze stali nierdzewnej pokrytych tytanem

Wraz z rozwojem modernizacji przemysłowej w nieskończoność pojawia się wiele nowych materiałów. Płyty kompozytowe z czystego tytanu / stali nie są już w stanie zaspokoić potrzeb klientów. Powlekane tytanem materiały ze stali nierdzewnej wykazują szerokie perspektywy zastosowań w przemyśle lotniczym, obronnym i chemicznym dzięki ich znakomitym właściwościom. Trudno jest uzyskać idealną siłę wiązania złącza spawalniczego zwykłymi metodami spawania. Obecnie jest powszechnie stosowany do dodawania metalu przejściowego (brązu lub stopu Monel itp.) do spawania. Proces jest złożony, a koszt wysoki, a także wystąpią topienie, rozwarstwienie i inne wady. W tym artykule tytan i stal nierdzewną są spawane przez spawanie wybuchowe bez dodawania metalu przejściowego w celu uzyskania pożądanej siły wiązania.

Plan procesu:

Materiał: gr2/S30408

Rozmiar: 3/16 * 1630 * 3080 mm 2 szt.

Płytę platerowaną umieszcza się równolegle i wybiera się metodę rozmieszczenia detonatora o jednakowej grubości.

Jako materiał wybuchowy należy użyć ekspandowanego materiału wybuchowego o dużej prędkości detonacji i wysokiej czułości. Prędkość detonacji powinna wynosić od 1800 do 1900, a wysokość podpory powinna wynosić 6 mm (Większa niż wysokość teoretyczna 4 mm)

Powierzchnia spajania płyty platerowanej jest polerowana za pomocą koła listkowego 120 # 1000, aby zapewnić, że powierzchnia spajania podstawy i platerowanej płyty jest gładka i wolna od wtrąceń utleniających lub innych wad. Jako podłoże należy wybrać podłoże z gruntu piaszczystego, które powinno być płaskie, a matryca gruntu jednolita.

Wynik wybuchu

metalografia interfejsu

Jak pokazano na rysunku 2, zdjęcia struktury metalograficznej dwóch płyt kompozytowych po eksplozji pokazano odpowiednio. Na tym obrazie powierzchnia złącza jest pofalowana, przebieg fali jest stabilny i jednolity i nie ma widocznej fazy kruchej, takiej jak blok topnienia.

Po spawaniu wybuchowym jakość powierzchni jest dobra bez rozdzierania i topnienia krawędzi, a wskaźnik wiązania UT wynosi ponad 98 procent.

Po wybuchu gotowy produkt jest pobierany do próby ścinania w celu przetestowania siły wiązania, jak pokazano w Tabeli 1.

Tabela 1 Wytrzymałość na ścinanie

Z danych w tabeli 1 wynika, że ​​do analizy danych przyjęto wytrzymałość na ścinanie dwóch płyt kompozytowych tą samą metodą spawania wybuchowego. Wyniki pokazują, że siła wiązania środkowej części płyty kompozytowej jest wyższa niż końcowej części płyty kompozytowej. Dane dotyczące ścinania są zgodne i wyższe niż w normie nb/t47002.3-2009. Wytrzymałość na ścinanie Większa lub równa 140 MPa, co w pełni spełnia wymagania produkcyjne urządzeń przemysłowych.

Dyskusja i analiza

1. jakość powierzchni powierzchni złącza materiału wpływa na złącze spawane

Tym razem obróbkę powierzchni blachy platerowanej przeprowadzono wielokrotnie przy użyciu 120# tysięcy wirników automatycznej polerki. Jakość polerowania była dobra, eliminując problem lokalnej nierównej jakości spowodowanej ręcznym polerowaniem. Długość próbkowania testu chropowatości wynosiła 1=2,50 mm, a zmierzona chropowatość podłużna wynosiła około 10~1,3, a chropowatość poprzeczna 1,5~1,85. Wielkość wklęsłej i wypukłej części powierzchni determinuje stopień retencji strumienia, to znaczy stopień dodatkowego stopienia na granicy zgrzewania, gdy energia kinetyczna strumienia jest zamieniana na energię cieplną.

Po dokładnym wypolerowaniu powierzchni, warstwę zanieczyszczeń utworzoną przez olej, tłuszcz i wodę przywartą do powierzchni można łatwo usunąć. Stosując teorię literatury zagranicznej jako odniesienie, jeśli suma chropowatości płyty podstawy i płyty platerowanej jest mniejsza niż jedna dziesiąta normalnej amplitudy fali, zwykle między 2 ~ 3um, można uzyskać kwalifikowaną spoinę. Jeśli jest większa niż te dane, może występować warstwa topienia okresowego. Po polerowaniu chropowatość zastosowanej płyty podstawy może osiągnąć 1 ~ 2um, dzięki czemu może spełnić wymagania dotyczące wiązania materiału.

2. Topienie interfejsu wpływa na wiązanie tytanu / stali nierdzewnej

Podczas eksplozji tytanowej stali nierdzewnej łatwo zaobserwować zjawisko topienia się interfejsu. Dzieje się tak dlatego, że tytan i żelazo łatwo tworzą związki międzymetaliczne, takie jak TiFe,TiFe2,Ti2Fe, itp., a między tytanem, żelazem, chromem i niklem może również powstawać wiele złożonych, kruchych związków międzymetalicznych. Nadmierna akumulacja ciepła na styku spawalniczym prowadzi do nadmiernego topnienia interfejsu kompozytowego. Ze względu na kruchość materiałów międzymetalicznych, złącze jest kruche, co pod wpływem naprężeń spawalniczych łatwo powoduje pękanie na granicy zgrzewania. Defekty na granicy spowodowane propagacją pęknięć mają duży wpływ na siłę wiązania wybuchowej granicy spawalniczej. Dlatego też należy zminimalizować lub nawet unikać topnienia powierzchni międzyfazowej. Dlatego w przypadku wybuchowego spawania tytanu / stali nierdzewnej należy unikać górnej granicy dynamicznych parametrów spawania wybuchowego. Nie należy przyjmować zbyt dużej prędkości detonacji, aby interfejs mógł wytworzyć zmiękczenie termiczne i strumień oraz szybko schłodzić i zestalić się, aby mieć wystarczającą wytrzymałość na rozciąganie.

  Dwa testy wybuchowego spawania tytanu / stali nierdzewnej pokazują, że możliwe jest przeprowadzenie wybuchowego spawania tytanu / stali nierdzewnej bez warstwy przejściowej w pewnym zakresie. Bezpośrednie spawanie wybuchowe tytanu / stali nierdzewnej odbywa się poprzez kontrolę jakości jej powierzchni, poprawę kąta zderzenia i zwiększenie przepływu strumienia. Proces ten rozwiązuje problemy związane z niewystarczającą wytrzymałością topienia i wiązania spowodowane brakiem warstwy przejściowej tytanu / stali nierdzewnej, upraszcza proces i obniża koszty, a jakość produktu jest stabilna, spełniając potrzeby produkcyjne przemysłu.