Načini zavarivanja za titanijum - žice od legure nikla i žice od nehrđajućeg čelika
U medicinskom uređaju, zrakoplovnoj i preciznoj industriji instrumenata, kombinovana primjena titanijumske žice od titana - žica od nikla i žice od nehrđajućeg čelika postaje ključna tehnologija za guranje granica materijalnih performansi. Titanijum - legure nikla, sa svojim jedinstvenim efektom memorije i superelastičnosti i žicom od nehrđajućeg čelika, poznati po visokoj čvrstoći i koroziji, nude komplementarne performanse. Međutim, značajne razlike u njihovim termičkim koeficijentima ekspanzije, kristalnim strukturama i hemijskim svojstvima predstavljaju izazove za zavarivanje, poput termičke pukotine i formiranje krhkih intermetalnih spojeva.
Teškoće za zavarivanje i osnovni izazovi
Koncentracija stresa uzrokovana razlikama u fizičkim svojstvima
Koeficijent toplotnog proširenja od titanijum - legura nikla je 11,2 × 10⁻⁶ / stepen, dok je od nehrđajućeg čelika 16,5 × 10⁻⁶ / stepen, razlika od 33%. Tokom procesa hlađenja, termički naponi se lako nakupljaju na sučelju, što dovodi do inicijacije mikrocracka. Eksperimentalni podaci pokazuju da se u zateznim testovima neoptiziranih zavarenih zglobova često koncentrira u toplotnoj zoni ({8}} pogođene zoni, a zatezna čvrstoća je manja od 60% matičnog materijala.
Ograničenja hemijske kompatibilnosti
Titanijum - legure nikla i nehrđajući čelik lako formiraju intermetralne spojeve poput Fe - ti i ni - ti pri visokim temperaturama. Ove krhke faze mogu dostići tvrdoće od 600-800 HV, dva do tri puta višestruke tvrdoće matičnosti, ali posjeduju izuzetno nisku žilavost. Promatranja elektrona mikroskopije pokazuju da se rizik od krhke lomova u zglobovima značajno povećava kada intermetralno slovo debljina sloja prelazi 5 μm.
Osjetljivost parametara procesa
Male fluktuacije u struji zavarivanje, vreme i pritisak mogu utjecati na kvalitetu zajedničkog. Na primjer, u laserskom zavarivanju, gustine energije ispod 80 j / mm² sprječavaju adekvatno miješanje rastopljenog bazena; one veće od 120 j / mm² ubrzavaju isparavanje nikla u titanijumu - legura nikla, što dovodi do kompozicijske segregacije.
Analiza procesa inovativnog zavarivanja
Proces zavarivanja guzica: Micron - Preciznost nivoa
Visoko - precizna oprema omogućavaju koaksijalno zatvaranje tankih žica 0,2-0,5 mm. U kombinaciji sa pulsiranim tehnologijom za zavarivanje Arc za zavarivanje Arc, u točku zavarivanja se formira ujednačen rastopljeni bazen. Ključni parametri procesa uključuju:
Trenutna kontrola: Koristi se pulsna struja od 150-200A, sa vrhom trajanjem od 0,02 i osnovno trajanje 0,08-ih, učinkovito smanjujući ulaz topline.
Zaštitni gas: 99,99% Čisti Argon koristi se, sa protokom koji se kontrolira u 15-20 l / min za sprečavanje oksidacije.
Post - Tretman za zavarivanje: Odmah se navodi u prestanku vode kako bi inhibirao intermetralni rast složenog složenog, postizanje zajedničke zatezne čvrstoće 1000 MPa, približavajući snagu matične snage.
Laser - Arc hibridno zavarivanje: sinergističko više - energetsko rješenje
Kombinirajući visoku gustoću energetskog gustoće lasera sa stabilnošću luka, zavarivanje dubokog penetracije postiže se optimizacijom razmake filamenata (0,5 - 1,0 mm) i defokuju (-1,0mm). Eksperimenti su pokazali da ovaj proces može povećati efikasnost zavarivanja za 40%, zadržavajući širinu zone zahvaćene toplinom u iznosu od 0,3 mm i značajno smanjujući preostali stres.
Zavarivanje trenja: proboj u čvrstom - državnom pridruživanju
Toplina trenja koristi se za indukaciju plastičnosti u materijalu, dok se asojanski pritisak koristi za postizanje atomskog lijepljenja. Ovaj proces ne zahtijeva materijal za punilo, sprečavajući stvaranje intermetalnih spojeva. Za žicu od 0,35 mm, koristi se rotacijska brzina od 1000-1500 o / min i aksijalni tlak od 50-100 MPa, s zavarivanjem od 2-3 sekunde. Snaga stanja za smicanje može dostići 950 MPa.
Sistem za procenu kvaliteta zavarivanja
Testiranje mehaničkih svojstava
Testiranje zatezanja vrši se pomoću elektronskog univerzalnog testiranja u skladu sa ASTM F2516 - 18, sa brzinom punjenja od 5 mm / min do loma. Visoko - kvalitetni zglob trebao bi izložiti glatku elastičnu prelaz u obliku plastike u svojoj krivulji za pomak sile, a vrijednost apsorpcije u lomu veće od 20 j / g.
Mikrostrukturna analiza
Skenirajuća elektronska mikroskopija (SEM) Promatranje zavarivačkog sučelja otkriva jednoliku konstrukciju strukturu s intermetalnim slojem debljine manjih od 3 μm. Analiza energetske disperzivne speksorske (EDS) ukazuje da dubina difuzije elementa na sučelju mora prelaziti 5 μm kako bi se osigurala metalurška veza.
Provjera otpornosti na koroziju
Ispitivanje soli Korištenje 3,5% NaCL rješenja otkrilo je da su visoki ({1}} zglobovi za kvalitet nije pokazao nikakvu crvenu formiranje hrđe nakon 720 sati, sa brzinom korozije manjim od 0,01 mm / godini. Testiranje elektrohemijskog spektroskopija (EIS) pokazalo je nizak - modul za imperanciju frekvencije veći od 10⁶⁶ · cm², uporediv sa roditeljnim materijalom.
Scenariji aplikacija i budući izgledi
U oblasti kardiovaskularne intervencije, zavarivanje titanijum - nikl legure masuk od nehrđajućeg čelika Vodiči su postigli kliničku primjenu. Na primjer, određena vrsta vaskularnog stenta koristi lasersko - hibridni postupak za zavarivanje luka, poboljšavajući tačnost sile mase u stanju na ± 5%, značajno smanjujući rizik od intraoperativnih komplikacija. U budućnosti, s dubokom integracijom 3D tehnologije i procesa zavarivanja, dizajn sloboda različitih kompozitnih konstatorima bit će dodatno poboljšana, otvarajući nove avenije za aplikacije kao što su mikrorobotika i nosivi uređaji.
Tehnologija zavarivanja titanijuma - žica od nikla do žice od nehrđajućeg čelika nije samo proboj u nauci o materijalima, već i model interdisciplinarne suradničke inovacije. Precizno kontroliranjem fizičkih i hemijskih procesa, čovječanstvo se postepeno otključava beskonačne mogućnosti različitih materijalnih kompozita, ubrizgavanje nove vitalnosti u visoko - krajnje proizvodnju.
