Dieser technische Leitfaden vergleicht die relative Schweißbarkeit von technisch reinem Titan und verschiedenen Titanlegierungen und stellt anschließend praktische Prozessdaten für das Wolfram-Inertgas-Schweißen, das Plasmaschweißen und das Elektronenstrahlschweißen vor. Er behandelt die Arten und Abmessungen von GTAW-Nahtfugen, Schutzgaskonfigurationen für das Schweißbad und die Wärmeeinflusszone sowie Parametertabellen für das manuelle und automatische Schweißen. Zusätzliche Tabellen fassen die Einstellungen für das Plasmabogen- und Elektronenstrahlschweißen nach Werkstückdicke zusammen, einschließlich Stromstärke, Spannung, Vorschubgeschwindigkeit, Zusatzdrahtvorschub, Düsengröße und Argon-Durchfluss. Die tabellarisch aufgeführten Werte beziehen sich auf die angegebenen Werkstückdicken und Prozessbedingungen und stellen keine allgemeingültigen Qualifizierungsgrenzen dar.
Titan und Titanlegierungen lassen sich durch Wolfram-Inertgas-Schweißen, Plasmaschweißen und Elektronenstrahlschweißen verbinden. Die Schweißbarkeit der Legierungen variiert, und ein erfolgreicher Schweißvorgang hängt von der Geometrie der Fuge, sauberen Kanten, einer wirksamen Abschirmung des geschmolzenen Metalls sowie von den auf die Werkstückdicke abgestimmten Prozessparametern ab. Die folgenden Tabellen vergleichen die Schweißbarkeit und geben Fugenabmessungen, Gasdurchfluss sowie Schweißparameter für die aufgeführten Bedingungen an.
| Legierung | Relative Schweißbarkeit |
| Handelsübles Titan | Hervorragende Schweißbarkeit |
| Ti-5Al-2,5Sn | Mäßige Schweißbarkeit |
| Ti-5Al-2.5Sn (sehr geringer Verunreinigungsgehalt) | Hervorragende Schweißbarkeit |
| Ti-0.2Pd | Hervorragende Schweißbarkeit |
| Ti-5Mo-5V-8Cr-3Al | Mäßige Schweißbarkeit |
| Ti-3Al-8Mo-11Cr | Mäßige Schweißbarkeit |
| Ti-5Al-4V | Mäßige Schweißbarkeit |
| Ti-6Al-4V | Mäßige Schweißbarkeit |
| Ti-6Al-4V (sehr geringer Verunreinigungsgehalt) | Hervorragende Schweißbarkeit |
| Ti-6Al-1.5Cr-2.5Mo-0.5Fe-0.3Si | Schlechte Schweißbarkeit; beschränkt auf spezielle Anwendungen |
| Ti-6Al-6V-2Sn | Schlechte Schweißbarkeit; beschränkt auf spezielle Anwendungen |
Hinweis: Die Wärmeentwicklung in einer Schweißverbindung hängt in hohem Maße von der Rauheit der Fugenoberfläche, der Sauberkeit der Kanten und der Vorbereitung des Titanwerkstoffs vor dem Schweißen ab.
| Nahtfugenform | Werkstückdicke, δ/mm | Nahtfugenmaße | ||
| Spalt/mm | Wurzelsteg/mm | Winkel/(°) | ||
| I-Nahtfuge | 0.5~2.3 | 0 | – | – |
| 0.8~3.2 | 0~0.1 δ | – | – | |
| V-Nahtfuge | 1.6~6.4 | 0~1.0 δ | (0.1~0.2) δ | 30~60 |
| 3.0~13 | 30~90 | |||
| X-Nahtfuge | 6.4~38 | 30~90 | ||
| U-Nahtfuge | 6.4~25 | 15~30 | ||
| Doppel-U-Nahtfuge | 19~51 | 15~30 | ||
[BILD-PLATZHALTER: Typen und Abmessungen von Titan-GTAW-Nuten]
| Kategorie | Abgeschirmter Bereich | Schutzmaßnahme | Anwendung und Eigenschaften |
| Lokale Abschirmung | Schmelzbad und dessen Umgebung | Verwenden Sie eine zylindrische oder elliptische Düse, die einen wirksamen Schutz bietet, und erhöhen Sie den Argon-Durchfluss entsprechend. | Geeignet für Werkstücke mit regelmäßiger Schweißgeometrie und einfacher Konstruktion; komfortabel in der Bedienung und äußerst flexibel. |
| Schweißnaht und Wärmeeinflusszone bei Temperaturen von ≥ 400 °C |
|
||
| Schweißnahtwurzel und Wärmeeinflusszone bei Temperaturen von ≥400 °C |
|
||
| Mit Argon gefüllte Abschirmung | Das gesamte Werkstück |
|
Geeignet für Werkstücke mit komplexer Geometrie und schlechtem Schweißzugang. |
| Verbesserte Kühlung | Schweißnaht und Wärmeeinflusszone |
|
Wird in Verbindung mit anderen Abschirmmaßnahmen eingesetzt, um den Schutz zu verbessern. |
| Werkstückdicke/mm | Nahtfugenform | Durchmesser der Wolframelektrode / mm | Durchmesser des Zusatzdrahtes/mm | Anzahl der Schweißgänge | Schweißstrom/A | Argon-Durchfluss (in L/min) | Durchmesser der Düsenöffnung/mm | Anmerkungen | ||
| Vorderseite | Nachlaufschild | Wurzelseite | ||||||||
| 0.5 | I-Nut-Stumpfverbindung | 1.5 | 1.0 | 1 | 30~50 | 8~10 | 14~16 | 6~8 | 10 | Fuge bei Stoßverbindung: 0.5 mm |
| 1.0 | 2.0 | 1.0~2.0 | 1 | 40~60 | 8~10 | 14~16 | 6~8 | 10 | ||
| 1.5 | 2.0 | 1.0~2.0 | 1 | 60~80 | 10~12 | 14~16 | 8~10 | 10~12 | ||
| 2.0 | 2.0~3.0 | 1.0~2.0 | 1 | 80~110 | 12~14 | 16~20 | 10~12 | 12~14 | ||
| 2.5 | 2.0~3.0 | 2.0 | 1 | 110~120 | 12~14 | 16~20 | 10~12 | 12~14 | ||
| 3.0 | V-Nut-Stumpfstoss | 3.0 | 2.0~3.0 | 1~2 | 120~140 | 12~14 | 16~20 | 10~12 | 14~18 | Fugenabstand: 2~3 mm; Wurzelsteg: 0.5 mm. Unter der Schweißnaht wird eine Stahlunterlage angebracht, und der Fugenwinkel beträgt 60°~65°. |
| 3.5 | 3.0~4.0 | 2.0~3.0 | 1~2 | 120~140 | 12~14 | 16~20 | 10~12 | 14~18 | ||
| 4.0 | 3.0~4.0 | 2.0~3.0 | 2 | 130~150 | 14~16 | 20~25 | 12~14 | 18~20 | ||
| 5.0 | 4.0 | 3.0 | 2~3 | 130~150 | 14~16 | 20~25 | 12~14 | 18~20 | ||
| 6.0 | 4.0 | 3.0~4.0 | 2~3 | 140~180 | 14~16 | 25~28 | 12~14 | 18~20 | ||
| 7.0 | 4.0 | 3.0~4.0 | 2~3 | 140~180 | 14~16 | 25~28 | 12~14 | 20~22 | ||
| 8.0 | 4.0 | 3.0~4.0 | 3~4 | 140~180 | 14~16 | 25~28 | 12~14 | 20~22 | ||
| Werkstückdicke/mm | Durchmesser der Wolframelektrode / mm | Durchmesser des Zusatzdrahtes/mm | Schweißstrom/A | Lichtbogenspannung/V de | Fahrgeschwindigkeit (m/min) | Drahtvorschubgeschwindigkeit (m/min) | Nahtfugenform | Anzahl der Schweißgänge | Argon-Durchfluss (in L/min) | ||
| Vorderseite | Wurzelseite | Nachlaufschild | |||||||||
| 0.5 | 1.5 | – | 25~40 | 8~10 | – | – | – | 1 | – | – | – |
| 0.8 | 1.5 | – | 45~55 | 0.2~0.4 | – | 1 | 8~12 | 2~4 | 10~15 | ||
| 1.0 | 1.6 | – | 50~65 | 0.3~0.5 | – | 1 | |||||
| 1.2 | 2.0 | – | 75~90 | 10~12 | 0.15~0.45 | 0.25~0.45 | – | 1 | 10~15 | 3~6 | 12~18 |
| 1.5 | 2.0 | 1.2~1.6 | 90~120 | – | 1 | ||||||
| 2.0 | 2.5 | 1.6~2.0 | 140~160 | 10~14 | 0.15~0.40 | 0.25~0.60 | – | 1 | |||
| 2.5 | 3.0 | 1.6~2.0 | 180~220 | 0.25~0.75 | – | 1 | |||||
| 3.0 | 3.0 | 2.0~3.0 | 200~240 | 14~16 | 0.30~0.33 | 0.30~0.85 | – | 1 | 12~14 | 10~12 | 16~18 |
| 4.0 | 3.0 | 3.0 | 200~260 | – | 12 mm Abstand | 2 | 14~16 | 12~14 | 18~20 | ||
| 6.0 | 4.0 | 3.0 | 240~280 | 14~18 | 0.30~0.35 | – | V60° | 3 | 14~16 | 20~24 | |
| 10 | 4.0 | 3.0 | 200~260 | 0.15~0.20 | – | V60° | 3 | 14~16 | 20~24 | ||
| Werkstückdicke/mm | Durchmesser der Düsenöffnung/mm | Schweißstrom/A | Schweißspannung/V | Fahrgeschwindigkeit (m/min) | Drahtvorschubgeschwindigkeit (m/min) | Durchmesser des Zusatzdrahtes/mm | Argon-Durchfluss (in L/min) | |||
| Plasmagas | Schutzgas | Nachlaufschild | Wurzelseite | |||||||
| 0.2 | 0.8 | 5 | – | 7.5 | – | – | 0.25 | 10 | – | 2 |
| 0.4 | 0.8 | 6 | – | 7.5 | – | – | 0.25 | 10 | – | 2 |
| 1 | 1.5 | 35 | 18 | 12 | – | – | 0.5 | 12 | 15 | 2 |
| 3 | 3.5 | 150 | 24 | 23 | 60 | 1.5 | 4 | 15 | 20 | 6 |
| 6 | 3.5 | 160 | 30 | 18 | 68 | 1.5 | 7 | 20 | 25 | 15 |
| 8 | 3.5 | 172 | 30 | 18 | 72 | 1.5 | 7 | 20 | 25 | 15 |
| 10 | 3.5 | 250 | 25 | 9 | 46 | 1.5 | 7 | 20 | 25 | 15 |
| Werkstückdicke/mm | Beschleunigungsspannung/V | Elektronenstromstärke/mA | Fahrgeschwindigkeit (m/min) | Anmerkungen |
| 1.0 | 13 | 50 | 2.1 | – |
| 1.3 | 85 | 4 | 1.52 | – |
| 2.0 | 18.5 | 90 | 1.90 | – |
| 3.0 | 20.0 | 95 | 0.80 | – |
| 5.08 | 12.5 | 8 | 0.46 | Hochspannung |
| 28 | 180 | 1.27 | Hochspannung | |
| 9.5~11.4 | 36 | 220~230 | 1.4~1.52 | – |
| 12.7 | 37 | 310 | 2.29 | Vollständige Durchdringung |
| 19 | 80 | 2.29 | Schweißnahtoberfläche | |
| 16.0 | 30 | 260 | 1.50 | – |
| 25.0 | 40 | 350 | 1.30 | – |
| 25.4 | 23 | 300 | 0.38 | – |
| 50.0 | 45 | 450 | 0.70 | – |
| 50.8 | 46 | 495 | 1.04 | Vollständige Durchdringung |
| 19 | 105 | 1.04 | Schweißnahtoberfläche | |
| 57.2 | 48 | 450 | 0.76 | Vollständige Durchdringung |
| 20 | 110 | 0.76 | Schweißnahtoberfläche |
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