Hoe titanium en titaniumlegeringen worden voorbereid en gelast

Voor het lassen van titanium en titaniumlegeringen verwijdert u eerst oxiden, olie, vocht en andere verontreinigingen uit het verbindingsgebied. Bescherm vervolgens alle metaaldelen die nog heet genoeg zijn om te oxideren. Dit artikel behandelt TIG- en MIG-lassen, waarbij de gasbescherming wordt afgestemd op de verbinding en de werkstukdikte.

Titanium en titaniumlegeringen voorbereiden voor het lassen

Voordat titanium of een titaniumlegering wordt gelast, moeten het lasgebied en de omgeving daarvan zorgvuldig worden gereinigd om olie, vuil, roest en aanslag te verwijderen, en moeten de oppervlakken droog worden gehouden.

1. Verwijder de oxidaatlaag. Oxideaanslag kan worden verwijderd met een roestvrijstalen staalborstel of vijl, door middel van stoom- of gritstralen, of door slijpen met een siliciumcarbide-slijpschijf. Onmiddellijk na het verwijderen van de aanslag moet er worden gebeitst met zuur om ervoor te zorgen dat het oppervlak vrij is van oxiden en vet.
2. Ontvet het oppervlak. Als er kalkaanslag aanwezig is, moet deze vóór het ontvetten worden verwijderd; als er geen kalkaanslag aanwezig is, volstaat ontvetten alleen. Op met olie vervuilde oppervlakken mogen geschikte oplosmiddelen worden gebruikt. Een veelgebruikte reinigingsoplossing bevat 3% fluorwaterstofzuur en 35% salpeterzuur (in volume). Het werkstuk wordt bij kamertemperatuur ongeveer 10 minuten ondergedompeld, afgespoeld om de resterende oplossing te verwijderen en gedroogd. Een werkstuk dat gevoelig is voor spanningscorrosie moet na het beitsen worden afgespoeld met chloridevrij water in plaats van leidingwater. Rubberen handschoenen kunnen weekmakers achterlaten op het werkstuk en daardoor lasporositeit veroorzaken. Ook vers geknipte plaatranden moeten deze beitsprocedure ondergaan, omdat metaaldeeltjes en kleine scheurtjes die tijdens het knippen ontstaan, porositeit tijdens het lassen kunnen bevorderen.

Gereinigde onderdelen moeten onmiddellijk worden gelast. Als opslag noodzakelijk is, plaats de onderdelen dan in een container met droogmiddel of in een ruimte met geregelde luchtvochtigheid. Anders moet u de onderdelen vóór het lassen opnieuw licht beitsen.

Een lasmethode kiezen

Titanium oxideert gemakkelijk in laszones bij temperaturen boven 400 °C. Alle gebieden boven deze temperatuur moeten daarom tijdens het lassen worden beschermd met inert gas. Oxyacetyleenlassen, booglassen met beschermgas, ondergedompeld booglassen en elektroslaklassen zijn niet geschikt voor titanium en titaniumlegeringen.

TIG-lassen (lassen met een wolfraamelektrode)

Gas-wolfraam-booglassen (GTAW of TIG) kan handmatig of automatisch plaatsvinden. Afhankelijk van de lasomgeving kan het worden onderverdeeld in open lassen en kameren.

1. Open lassen. Bij een conventionele opstelling wordt gebruikgemaakt van een toortsmondstuk met een grote diameter, een achterafscherming en een beschermgasinrichting. De achterafscherming en de beschermgasinrichting beschermen het lasmetaal bij temperaturen boven 400 °C met argon of een argon-stikstofmengsel, zodat het niet oxideert.
2. Kamerslassen. Complexe lasconstructies kunnen bij temperaturen boven 400 °C moeilijk effectief worden afgeschermd; daarom kunnen ze in een starre of flexibele kamer worden gelast.
   1. Stijve kamer. Voordat u gaat lassen, moet u de kamer vacuüm trekken tot 1,3-13 Pa en deze vervolgens vullen met argon of een argon-heliummengsel. De lasbrander kan relatief eenvoudig zijn, zonder achterloopbescherming, en tijdens het lassen is geen extra stroom beschermgas nodig.
   2. Flexibele kamer. Lucht kan worden verwijderd door de kamer vóór het lassen vacuüm te trekken of door deze herhaaldelijk samen te vouwen en met argon te spoelen. Omdat de zuiverheid van het beschermgas in een flexibele kamer lager is, wordt nog steeds een conventionele lasbrander gebruikt en moet de gasbescherming gedurende het gehele lasproces worden gehandhaafd.

MIG-lassen (lassen met een afsmeltende elektrode)

Gasmetaalbooglassen (GMAW of MIG) wordt vaak gebruikt voor producten met een gemiddelde dikte en dikke producten. Kortsluitingsoverdracht is geschikt voor dunwandige werkstukken, terwijl sproeioverdracht geschikt is voor profielen met een gemiddelde dikte en dikke profielen.

In vergelijking met GTAW heeft GMAW een hogere warmte-inbreng. Omdat er meer lasdraad wordt aangebracht, is doorgaans een grotere groefhoek vereist. Voor werkstukken met een dikte van 15-25 mm wordt meestal een enkele V-groef van 90° of een I-groef met een spleet van 1-2 mm gebruikt, met één laspas aan elke kant. GMAW kan het aantal lagen verminderen, porositeit verminderen en de productiekosten verlagen. Een achterloopbescherming voor de toorts is nog steeds vereist. Omdat het deel van de las boven 400 °C langer is dan bij GTAW, moet de achterloopbescherming ook langer zijn en watergekoeld. Het belangrijkste nadeel is meer lasspatten.