チタン鍛造ディスクの溶接方法は？

チタン鍛造ディスクは、高い強度対重量比、耐食性、良好な生体適合性などの優れた特性により、さまざまな業界で非常に人気のあるコンポーネントです。信頼できるチタン鍛造ディスクのサプライヤーとして、私はこれらのディスクの溶接プロセスについてよく質問されます。このブログではチタン鍛造ディスクの溶接方法を詳しく紹介します。

鍛造ディスクのチタングレードを理解する

溶接プロセスに入る前に、チタン鍛造ディスクのさまざまなグレードを理解することが重要です。私たちは提供しますGR1 チタン鍛造ディスク、GR2チタン鍛造ディスク、 そしてGR5チタン鍛造ディスク。

グレード 1 チタンは、市販の純チタン グレードの中で最も延性があり、最も柔らかいです。成形性が高く、耐食性にも優れているため、成形性が重要な用途に適しています。グレード 2 チタンは、良好な成形性と耐食性を維持しながら、グレード 1 よりもわずかに高い強度を備えています。 Ti-6Al-4V としても知られるグレード 5 は、アルミニウムとバナジウムを組み合わせた合金です。高強度、良好な溶接性を備え、航空宇宙、医療、その他の高性能用途に広く使用されています。

溶接前の準備

材料検査

溶接する前に、チタン鍛造ディスクを注意深く検査してください。表面に亀裂、傷、内包物などの欠陥がないか確認してください。これらの欠陥は溶接の問題を引き起こし、最終的な溶接の品質に影響を与える可能性があります。超音波検査や浸透探傷検査などの非破壊検査方法を使用して、内部欠陥と表面欠陥をそれぞれ検出します。

クリーニング

チタンは、油、グリース、汚れ、酸化物などの汚染物質に非常に敏感です。ディスクの表面に汚染物があると、溶接部の多孔性、亀裂、または耐食性の低下の原因となる可能性があります。アセトンやイソプロピルアルコールなどの適切な溶剤を使用して、溶接する表面を徹底的に洗浄します。洗浄後は、ステンレス鋼のワイヤー ブラシを使用して、残った酸化物を除去します。二次汚染を避けるために、チタン専用のブラシを使用することが重要です。

ジョイントデザイン

接合部の設計は溶接プロセスにおいて重要な役割を果たします。チタン鍛造ディスクの一般的なジョイント設計には、バットジョイント、ラップジョイント、T ジョイントなどがあります。ジョイントの設計の選択は、用途の要件、ディスクの厚さ、溶接方法によって異なります。突合せジョイントの場合は、ルート開口部を小さくし、隙間を最小限に抑えて適切に取り付けてください。接合部の位置がずれていると、熱分布が不均一になり、溶接品質が低下する可能性があります。

溶接方法

ガスタングステンアーク溶接 (GTAW)

GTAW は TIG (タングステン不活性ガス) 溶接としても知られ、チタン鍛造ディスクの溶接に最も一般的に使用される方法の 1 つです。この方法では、消耗品ではないタングステン電極を使用して、電極とワークピースの間にアークを生成します。溶接領域を大気汚染から守るために、不活性ガス (通常はアルゴン) が使用されます。

• 機器のセットアップ: 安定したアークを確保するために、高周波始動を備えた適切な GTAW 溶接機を選択してください。溶接電流に応じて、純タングステンまたはトリエーテッドタングステン電極を使用してください。ディスクの厚さや継手の設計に応じて、適切な溶接電流、電圧、移動速度を設定します。
• シールドガス: アルゴンはチタンの GTAW に最も一般的に使用されるシールド ガスです。酸化と窒素吸収に対する優れた保護を提供します。溶接領域を完全にカバーするのに十分なシールド ガスの流量を確保してください。場合によっては、熱溶接金属が冷えるときに保護するためにトレーリング シールドが使用されることがあります。

プラズマアーク溶接(PAW)

PAW は、チタン鍛造ディスクを溶接するためのもう 1 つのオプションです。 GTAW に似ていますが、狭められたアークを使用するため、熱源がより集中し、溶接速度が速くなります。

• 利点: PAW は、GTAW と比較して、溶接池の制御が向上し、溶け込みが向上し、歪みが少なくなります。より厚いチタンディスクの溶接に適しています。
• プロセスパラメータ: プラズマガス流量、溶接電流、移動速度を慎重に調整してください。プラズマ ガスは通常アルゴンであり、溶接領域を保護するために二次シールド ガスも使用されます。

溶接工程

溶接環境

チタン溶接は、清潔で管理された環境で実行する必要があります。湿気、ほこり、風の強い場所での溶接は避けてください。溶接ブースを使用すると、溶接エリアを隔離し、安定した環境を維持できます。

アーク開始

アークを開始するときは、タングステン電極の汚染を防ぐために高周波スタートを使用してください。アークが確立されたら、安定したアーク長を維持します。アークが長いと溶接部に酸化や気孔が発生する可能性があり、アークが短いと電極の汚染や溶接部の外観不良が発生する可能性があります。

溶接技術

溶接トーチを接合部に沿って一定の速度で動かします。クレーター亀裂の原因となる可能性があるため、アークを突然停止しないでください。必要に応じてウィービング技術を使用して、フィラー金属 (使用する場合) の適切な融着と分散を確保します。溶加材を使用する場合は、溶融池の先端に均一な速度で供給してください。

溶接後の冷却

溶接後はゆっくりと冷却してください。急速に冷却すると、溶接部に残留応力や亀裂が発生する可能性があります。溶接領域を断熱ブランケットで覆うか、溶接後の熱処理を使用して冷却速度を制御します。

溶接後の処理

検査

溶接後、X 線検査、超音波検査、目視検査などの非破壊検査方法を使用して溶接部を検査します。気孔、亀裂、溶融の欠如、不完全な溶け込みなどの溶接欠陥がないか確認します。欠陥が見つかった場合は、直ちに修理する必要があります。

熱処理

用途の要件によっては、溶接後の熱処理が必要になる場合があります。熱処理により残留応力が軽減され、溶接部の機械的特性が改善され、耐食性が向上します。熱処理プロセスは、特定のチタングレードと溶接手順に従って実行する必要があります。

表面仕上げ

溶接部分は、外観と耐食性を向上させるために表面仕上げが必要な場合があります。これは、研削、研磨、または酸洗いによって行うことができます。研削により余分な溶接金属を除去して表面を滑らかにすることができ、酸洗により酸化層を除去して表面仕上げを改善することができます。

品質保証

溶接施工資格

各タイプのチタン鍛造ディスクおよびジョイント設計の溶接手順仕様 (WPS) を開発し、認定します。 WPS には、溶接方法、プロセスパラメータ、溶接前後の処理、品質管理措置などの詳細を含める必要があります。 AWS D1.9 や ISO 15614 などの関連規格に従って溶接手順認定テストを実施します。

溶接工資格

溶接工がチタン溶接の資格と訓練を受けていることを確認してください。溶接工はチタンの特性、溶接プロセス、品質要件をよく理解している必要があります。関連する溶接規格および規格に従って認定される必要があります。

結論

チタン鍛造ディスクの溶接には、慎重な計画、適切な準備、および厳格な品質管理が必要です。このブログで概説されている手順に従うことで、優れた機械的特性と耐食性を備えた高品質の溶接を実現できます。当社はチタン鍛造ディスクのサプライヤーとして、お客様に高品質の製品と技術サポートを提供することに尽力しています。チタン鍛造ディスクの溶接に関するご質問や、製品の購入にご興味がございましたら、お気軽にご相談・ご購入ください。

参考文献

• AWS D1.9: アルミニウムの溶接仕様
• ISO 15614: 金属材料の溶接手順の仕様および認定
• チタン: テクニカル ガイド、ASM インターナショナル