ちょっと、そこ！チタンシートのサプライヤーとして、私は最近、チタンシートの特性に対する摩擦溶接の効果について多くの質問を受けてきました。だから、私はこのトピックに深く掘り下げて、私が学んだことを共有すると思った。
摩擦溶接とは何ですか？
まず最初に、摩擦溶接とは何かについて話しましょう。摩擦溶接は固体 - 状態溶接プロセスです。従来の溶接方法のように材料を溶かす代わりに、動いている部分と静止部分の間の機械的摩擦によって生成される熱を使用します。この熱は材料を柔らかくし、次に圧力をかけて2つのピースを鍛造します。それはかなり気の利いたプロセスであり、特にチタンシートの溶接に関しては、いくつかのユニークな利点があります。
機械的特性への影響
強さ
チタンシートに対する摩擦溶接の最も重要な効果の1つは、その強度にあります。摩擦 - 溶接チタンシートの場合、結果として得られるジョイントは、基本材料の強度に近いか等しい強度を持つことができます。これは、プロセスの固体状態の性質が、多孔性や分離などの融解と再固化に関連する多くの問題を回避するためです。
たとえば、井戸 - 実行された摩擦溶接でグレード7チタンシート、ジョイントは高張力と降伏強度を維持できます。摩擦溶接プロセス中に発生する機械的な連動と拡散は、原子レベルで強い結合を生み出します。ただし、回転速度、軸力、溶接時間などの溶接パラメーターを慎重に制御する必要があることに注意することが重要です。これらのパラメーターがオフの場合、それはより弱いジョイントにつながる可能性があります。
延性
延性は、摩擦溶接の影響を受けるもう1つの重要な特性です。一般に、適切に摩擦溶接チタンシートジョイントは、かなりの量の延性を保持できます。固体 - 状態溶接プロセスは、材料が粗末に変形する能力を大幅に減らすことができる大規模な微細構造変化をもたらしません。
しかし、溶接の周りの熱帯（haz）が延性をわずかに減らすことができる場合があります。これは、いくつかの細かい粒子微細構造の形成または特定のフェーズの降水によるものです。たとえば、inGR12チタンシート、HAZは、基本材料に比べて延性が少し少ないことを示す場合があります。ただし、溶接パラメーターを最適化することにより、この効果を最小限に抑え、溶接構造の全体的な延性を許容範囲内に保つことができます。
微細構造への影響
穀物構造
チタンシートの粒構造は、摩擦溶接中に大幅な変化を遂げます。溶接ゾーンでは、高温と高圧力条件により、穀物が変形して再結晶します。これにより、多くの場合、溶接領域に細かい粒子構造が生じます。細かい粒子の構造は、ホール - ペチの関係によると、材料の強度と硬度を高めることができます。
HAZでは、穀物はより少ない程度の影響を受けます。ここの温度は溶接ゾーンほど高くはありませんが、穀物の成長や穀物の方向の変化を引き起こすほど高くなっています。のために純粋なチタンシート、溶接ゾーンでの穀物の洗練は、機械的特性の改善につながる可能性がありますが、HAZの粒子の成長は慎重に監視する必要があります。
位相変換
チタンは、温度と組成に応じて異なる段階を持っています。摩擦溶接中、高熱はチタンシートの相変換を引き起こす可能性があります。たとえば、高温では、アルファ - チタンはベータ - チタンに変換できます。溶接が冷却すると、これらのフェーズは、冷却速度に応じて戻るか、新しいフェーズを形成する可能性があります。
場合によっては、溶接およびHAZに特定の相が存在することは、チタンシートの特性に影響を与える可能性があります。たとえば、脆性相の形成は、材料の靭性と延性を低下させる可能性があります。したがって、これらの位相変換を理解して制御することは、優れた溶接品質を達成するために重要です。
腐食抵抗への影響
受動的なフィルム
チタンは、その優れた腐食抵抗でよく知られています。これは、主にその表面に安定した受動膜が形成されたためです。摩擦溶接は、このパッシブフィルムにプラスとマイナスの両方の影響を与える可能性があります。一方では、高エネルギープロセスは、溶接領域でより均一で接着性のあるパッシブフィルムを作成するのに役立ちます。これにより、関節の耐食性が向上します。
一方、溶接プロセスが溶接に不純物または欠陥を導入すると、受動的なフィルムを破壊し、耐食性を減らすことができます。たとえば、inGR12チタンシート、溶接の表面の不規則性または微小亀裂は、腐食の開始部位として機能する可能性があります。したがって、ポスト - 漬物や不動態化などの溶接処理は、溶接されたチタンシートの腐食抵抗を回復および改善するためにしばしば必要です。
溶接効果に影響する要因
表面状態
溶接前のチタンシートの表面状態は、重要な役割を果たします。油、グリース、酸化物層などの汚染物質は、摩擦溶接の品質に影響を与える可能性があります。これらの汚染物質は、2枚のシート間の適切な接触を防ぎ、溶接に不純物を導入できます。したがって、溶接前に表面を徹底的にきれいにすることが不可欠です。
溶接装置
摩擦溶接装置の品質も重要です。高精度機器は、溶接パラメーターをより適切に制御でき、より一貫性の高い高品質の溶接を確保します。古いまたは維持されていない機器は、必要な回転速度または軸力を正確に提供できず、サブ標準溶接につながる可能性があります。
結論
結論として、摩擦溶接は、チタンシートの特性に複雑で多面的な影響を及ぼします。強度を向上させ、延性を維持し、微細構造を変化させ、腐食抵抗に影響を与えます。ただし、摩擦溶接の利点を完全に実現するには、表面の準備から溶接パラメーターの選択まで、溶接プロセスを慎重に制御する必要があります。
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参照
- Kou、S。（2003）。溶接冶金。 Wiley-インターサイエンス。
- Zacharia、T。、＆Debroy、T。（1997）。溶接現象の計算モデリング。 ASM International。