Hoe titanium te lassen:proces en technieken

Titanium wordt beschouwd als een exotisch metaal vanwege het lage gewicht, de goede sterkte en de corrosieweerstand. In het verleden werd echter aangenomen dat correct titaniumlassen alleen in afgesloten kamers kan worden uitgevoerd.

Het is een reactief metaal dat verontreinigd kan raken door atmosferische gassen. Maar titanium lassen is eigenlijk niet zo moeilijk als veel lassers denken. U hoeft alleen maar een goede gasafscherming te behouden tijdens het lassen, de rest lijkt erg op het lassen van andere soorten metalen.

Titanium lassen

Titanium en zijn legeringen worden meestal gelast met de gas-wolfraamboog (GTA of TIG) en gas-metaal-boog (GMA of MIG) lasprocessen. In beperkte mate worden ook weerstands-, plasmaboog-, elektronenbundel- en wrijvingslassen toegepast op titanium. Al deze processen bieden voordelen voor specifieke situaties.

Titanium en de meeste titaniumlegeringen zijn gemakkelijk lasbaar, met behulp van verschillende lasprocessen. Goed gemaakte lassen in de gelaste toestand zijn ductiel en zijn in de meeste omgevingen even corrosiebestendig als het basismetaal. Onjuiste lassen daarentegen kunnen bros en minder corrosiebestendig zijn in vergelijking met het basismetaal.

De technieken en apparatuur die worden gebruikt bij het lassen van titanium zijn vergelijkbaar met die voor andere hoogwaardige materialen, zoals roestvrij staal of legeringen op nikkelbasis. Titanium vereist echter meer aandacht voor reinheid en voor het gebruik van aanvullende bescherming tegen inert gas dan deze materialen.

Gesmolten titanium lasmetaal moet volledig worden beschermd tegen verontreiniging door lucht. Ook moeten hete, door hitte beïnvloede zones en de wortelzijde van titaniumlassen worden afgeschermd totdat de temperatuur onder de 800 ° F (427 ° C) daalt.

Titanium reageert gemakkelijk met lucht, vocht, vet, vuil, vuurvaste materialen en de meeste andere metalen om brosse verbindingen te vormen. De reactie van titanium met gassen en fluxen maakt gewone lasprocessen zoals gaslassen, afgeschermde metalen boog, gevulde boog en ondergedompeld booglassen ongeschikt.

Evenzo is het lassen van titanium aan de meeste verschillende metalen niet haalbaar, omdat titanium brosse verbindingen vormt met de meeste andere metalen; titanium kan echter worden gelast aan zirkonium, tantaal en niobium.

Ondanks de voorzorgsmaatregelen die moeten worden genomen, lassen veel fabrikanten routinematig en economisch titanium, waardoor solide, ductiele lassen worden gemaakt met vergelijkbare snelheden als veel andere hoogwaardige materialen.

Een van de belangrijke voordelen van het lassen van de commercieel zuivere soorten titanium is dat ze voor meer dan 99% puur titanium zijn en dat er geen zorg is voor segregatie. Hetzelfde geldt voor lasdraad of lasdraad in commercieel zuivere soorten.

Lasomgeving

Het meeste titaniumlassen wordt tegenwoordig gedaan in de open fabricagewerkplaats, hoewel kamerlassen nog steeds op beperkte basis wordt beoefend. Veldlassen is gebruikelijk. Waar er ook gelast wordt, er is een schone omgeving nodig om titanium te lassen.

Een aparte ruimte, speciaal gereserveerd voor het lassen van titanium, helpt bij het maken van kwaliteitslassen. Dit gebied moet schoon worden gehouden en moet worden geïsoleerd van vuilproducerende bewerkingen zoals slijpen, snijden met de toorts en schilderen. Bovendien moet het lasgebied vrij zijn van tocht en moet de vochtigheid worden gecontroleerd.

Lasvoorbereiding

Een van de belangrijkste factoren bij het bepalen van een hoogwaardige titaniumlas is de juiste voorbereiding van de las.

• Reinig het oppervlak van het titanium om eventuele onzuiverheden te verwijderen en alle olie, vet of vuil te verwijderen. Het is het beste om chemicaliën te gebruiken die speciaal zijn ontworpen voor titanium. Onthoud dat hoe schoner het titanium zal zijn, hoe sterker de gemaakte las zal zijn.
• Om de verontreinigingen te verwijderen, kunt u een stoomreiniger of een verdunde oplossing van natriumhydroxide gebruiken.
• Gebruik een kleine heteluchtblazer om ervoor te zorgen dat er geen vocht op het oppervlak achterblijft. Zorg er echter voor dat u het niet op ontvlambare oplosmiddelen gebruikt.
• Zorg ervoor dat alle lasonderdelen ook schoon en droog zijn.
• Gebruik nooit een reinigingsoplossing op chloorbasis op titanium.
• Zelfs je handen kunnen een bron van besmetting zijn. Maar houd er rekening mee dat rubberen handschoenen chloor kunnen bevatten, dus kies in plaats daarvan voor plastic of katoenen handschoenen.
• Voordat u de boog slaat, moet u ervoor zorgen dat de oplosmiddelen die u gebruikte om het oppervlak te reinigen, volledig zijn verdampt, aangezien deze meestal een laag vlampunt hebben.

Kies een beschermgas

Aangezien titanium gemakkelijk reageert met lucht, olie, vuil, vocht en andere metalen om broze verbindingen te vormen, is het gebruik van het juiste beschermgas essentieel als u ervoor wilt zorgen dat u een sterke las krijgt. Meestal gebruiken de meeste lassers 99,999% pure argon voor het proces. Alleen echt pure argon en helium bieden optimale bescherming tegen de atmosfeer.

Wanneer u het beschermgas voor uw lasproject koopt, zorg er dan voor dat u dit gas alleen van vertrouwde leveranciers krijgt. Ook als de Argon iets minder zuiver is dan vereist, kan dit leiden tot verkleuring. Je zult eindigen met een geelachtig getinte las, wat niet iets is dat je wilt dat er gebeurt. Onzuiver gas of een onvolledige dekking kunnen ook blauwe tinten en vlekken veroorzaken.

Bij titanium moet je ervoor zorgen dat niet alleen de voorkant, maar ook de achterkant tegen de atmosfeer wordt beschermd. Elk gebied dat door hitte wordt aangetast, zal een negatieve reactie krijgen als het in contact komt met zuurstof.

Voor kleinere onderdelen kunt u gesloten compartimenten gebruiken die zijn gemaakt van handschoenkasten die zijn gevuld met beschermgas. U kunt zelfs speciaal gemaakte polyethyleen spoelgaskamers gebruiken in combinatie met een spoelmonitor. Hiermee kunt u controleren of de kamer voldoende argon bevat om optimale bescherming te bieden.

Als u op zoek bent naar een ideaal dekkingsniveau tijdens het lassen, zijn hier drie stappen die u moet volgen:

• Primaire afscherming – het is meestal ingebouwd in de lastoorts en biedt de primaire dekking die nodig is om het gesmolten lasbad te beschermen. U kunt een standaard, watergekoelde zaklamp gebruiken die is uitgerust met een keramische kop en gaslenzen. We raden je aan een zaklamp te kiezen met een bredere cup voor de beste dekking.
• Secundaire afscherming – Trailing shields bieden secundaire bescherming. Ze zijn bevestigd aan het uiteinde van de meeste lastoortsen en garanderen dat alle door warmte aangetaste gebieden worden beschermd tegen verontreiniging.
• Back-up afscherming - Deze apparaten lijken op slepende schilden en hebben vrijwel dezelfde functie. Het zijn ofwel handheld-apparaten of worden op hun plaats geplakt. Ze worden zelden voorgemonteerd in de lastoorts geleverd.

De juiste vuldraad selecteren

Bij het kiezen van het toevoegmetaal om titanium en zijn legeringen te lassen, raden we u aan een toevoegdraad te kiezen die in de eerste plaats dezelfde eigenschappen heeft als het basismateriaal. U kunt ook een draad selecteren die is ingedeeld in een sterkteniveau dat één graad onder het basismetaal ligt. In sommige situaties kan de lasser zelfs een andere categorie toevoegdraad gebruiken.

Uw keuze van lasdraad hangt af van de eigenschappen en de combinatie van de verbinding. Om de ductiliteit van de gewrichten te verbeteren:

• Gebruik bij het lassen van ongelegeerd titanium met een hogere sterkte een vulmetaal met een lagere vloeigrens van de basis.
• U kunt ongelegeerd vulmateriaal gebruiken bij het lassen van titanium uit de classificaties Ti-5A1-2.5Sn en Ti-6A1-4V.
• Een andere optie is vulmetaal met lagere percentages zuurstof, stikstof, waterstof, koolstof en andere legeringen dan het basismetaal.

Bruikbare lasprocessen

Bij het lassen van titanium en titaniumlegeringen kunt u een van de volgende lasprocedures gebruiken:

• Elektronenstraallassen (EBW)
• Gas-wolfraam booglassen (GTAW) of (TIG) wolfraam inert gas lassen
• Weerstandslassen (RW)
• Laserstraallassen (LBW)
• Plasmabooglassen (PAW)
• Gas-metaal booglassen (GMAW) of (MIG) metaal inert gas
• Wrijvingslassen (FRW)

1. Elektronenstraallassen

Dit is een fusieproces waarbij een hogesnelheidselektronenstraal wordt gebruikt om twee metalen met elkaar te verbinden. Wanneer de straal in contact komt met de metalen stukken, genereert deze intense hitte. De twee platen smelten en versmelten tot een solide verbinding. Lucht- en ruimtevaartindustrieën gebruiken elektronenstraallassen vanwege de duurzaamheid van de geproduceerde verbindingen.

U kunt de lasprocedure met elektronenstraal gebruiken voor platen van 6 mm tot 76 mm en meer. Het proces produceert lassen van hoge kwaliteit met een laag vervuilingsniveau, aangezien het proces plaatsvindt in een atmosfeer met hoog vacuüm.

2. Tungsten Inert Gas/GTAW

TIG- of GTA-lasprocessen maken gebruik van een niet-smeltbare wolfraamelektrode die stroom naar de lasboog overdraagt. Beschermgas wordt gebruikt om het lasbad te beschermen tegen verontreiniging van buitenaf, wat kan leiden tot zwakke en slechte lasnaden. Daarbij heb je een toevoegmetaal of draad nodig voor de lasverbinding.

Het is een veelgebruikt proces voor het lassen van titanium en zijn legeringen. U kunt TIG zonder vulmateriaal gebruiken voor vierkante stootgroefverbindingen op onedele metalen tot een dikte van 2,5 mm. Voor dikkere platen moet u een vulmetaal gebruiken om te garanderen dat de resulterende lasverbinding duurzaam is.

3. Weerstandslassen (RW)

Weerstandslassen is een thermo-elektrische procedure. Het verbindt twee stukken metaal met elkaar door een gecontroleerde stroom door de platen te laten lopen gedurende een gecontroleerde periode. Het is gebruikelijk om ook een aanzienlijke hoeveelheid druk uit te oefenen voor de procedure. Bij deze methode wordt warmte strikt beperkt tot het gebied dat moet worden verbonden.

U kunt weerstandslassen gebruiken om titanium en zijn legeringen te verbinden voor puntlassen of continulassen. Het is vooral handig als het gaat om het lassen van titanium met andere metalen zoals koolstofstaal of roestvrijstalen platen.

4. Laserstraallassen (LBW)

Dit is een ander fusielasproces dat twee stukken metaal via een laser met elkaar verbindt. Het verwarmt de kruising tussen de twee platen, die smelten en samensmelten en de verbinding vormen. Zodra het gesmolten lasbad is afgekoeld en stolt, resulteert dit in een stevige, duurzame las.

Lassers geven nu steeds meer de voorkeur aan laserlassen voor titanium, omdat er dan geen vacuümkamer meer nodig is. Het gebruik van beschermgas blijft echter een must omdat het risico op besmetting blijft bestaan.

Hoewel een laserstraal en een elektronenstraal beide lasprocedés zijn, is de reikwijdte van de eerstgenoemde beperkter. U kunt het proces niet efficiënt toepassen op titaniumplaten met een dikte van meer dan 13 mm.

5. Plasmabooglassen (PAW)

Plasmabooglassen is vergelijkbaar met TIG omdat het ook een boog gebruikt tussen een wolfraamelektrode en het werkstuk. Het is geschikt voor gebruik op bijna alle titaniumclassificaties en presteert goed, zelfs op dikkere metalen platen. Met behulp van de sleutelgattechniek kunt u het ook gebruiken op een one-pass plaat tot 13 mm dik.

6. Metal Inert Gas (MIG)/ Gas-Metal Arc Welding (GMAW)

Bij MIG-lassen wordt gebruik gemaakt van massieve metalen toevoegdraad die continu wordt verwarmd en gevoed via een laspistool. Het proces garandeert het gebruik van beschermgas om het lasbad te beschermen tegen verontreiniging. Veel lassers geven de voorkeur aan GMAW vanwege de hoge metaalafzetting en productiviteit.

U kunt het proces ook gebruiken voor titaniumlassen op platen die meer dan drie 3 mm dik zijn. Met behulp van de pulsstroomtechniek kunt u hoogwaardige lasnaden maken. De methode blijkt minder kostbaar dan andere, vooral voor gebruik op titaniumplaten met een dikte van meer dan 13 mm.

7. Wrijvingslassen (FRW)

Zoals de naam al aangeeft, gebruikt de methode wrijving om twee stukken metaal met elkaar te verbinden. Het is een lasproces in vaste toestand waarbij de resulterende verbinding zo sterk is als de basis. Het wordt veel gebruikt in verschillende industrieën en is handig voor het verbinden van pijpen, buizen of staven. Het presteert bijzonder goed in situaties waar u gezamenlijke reinheid kunt bereiken zonder het gebruik van aanvullende beschermende maatregelen. Klik voor meer informatie op Wat is wrijvingslassen?

Titanium lasvideo