Titanyum ve Titanyum Alaşımlarının Hazırlanması ve Kaynaklanması

Titanyum ve titanyum alaşımlarını kaynaklamak için öncelikle birleşme bölgesindeki oksit, yağ, nem ve diğer kirleri temizleyin; ardından oksitlenecek kadar sıcak kalan tüm metal kısımları koruyun. Burada ele alınan yöntemler, gaz tungsten ark kaynağı ve gaz metal ark kaynağıdır; koruyucu gaz düzenlemeleri ise birleşme bölgesine ve iş parçasının kalınlığına göre seçilir.

Titanyum ve Titanyum Alaşımlarının Kaynak İçin Hazırlanması

Titanyum veya bir titanyum alaşımı kaynaklanmadan önce, birleşme bölgesi ve çevresi yağ, kir, pas ve kireçten arındırılmak üzere özenle temizlenmeli ve yüzeyler kuru tutulmalıdır.

1. Oksit tabakasını temizleyin. Oksit kabuğu, paslanmaz çelik tel fırça veya törpü ile, buhar püskürtme veya kum püskürtme yoluyla ya da silikon karbür diskle taşlama yoluyla temizlenebilir. Yüzeyin oksit ve yağdan arındırılmış olmasını sağlamak için, kabuk temizliğinin hemen ardından asitle asitleme işlemi yapılmalıdır.
2. Yüzeydeki yağları temizleyin. Kireç varsa, yağdan arındırma işleminden önce bunu temizleyin; kireç yoksa, sadece yağdan arındırma işlemi yeterlidir. Yağla kirlenmiş yüzeylerde uygun çözücüler kullanılabilir. Yaygın olarak kullanılan bir temizleme çözeltisi, hacimce %3% hidroflorik asit ve % nitrik asit içerir. İş parçası oda sıcaklığında yaklaşık 10 dakika boyunca çözeltiye daldırılır, kalan çözeltiyi temizlemek için durulanır ve kurutulur. Gerilme korozyonuna yatkın bir iş parçası, asitle temizleme işleminden sonra musluk suyu yerine klorür içermeyen suyla durulanmalıdır. Lastik eldivenler, iş parçası üzerinde plastikleştirici bırakabilir ve sonuç olarak kaynak gözenekliliğine neden olabilir. Kesim işleminden yeni çıkmış sac kenarları da bu asitle temizleme işlemine tabi tutulmalıdır; çünkü kesim sırasında oluşan metal parçacıkları ve küçük çatlaklar, kaynak sırasında gözenek oluşumuna neden olabilir.

Temizlenen parçalar derhal kaynaklanmalıdır. Depolama gerekliyse, parçaları kurutucu içeren bir kaba veya nemi kontrol edilen bir odaya yerleştirin. Aksi takdirde, kaynak yapmadan önce parçalara tekrar hafif bir asitle temizleme işlemi uygulayın.

Kaynak Yönteminin Seçilmesi

Titanyum, 400 °C’nin üzerindeki kaynak bölgelerinde kolayca oksitlenir. Bu nedenle, bu sıcaklığın üzerindeki tüm alanlarda kaynak sırasında inert gaz koruması gereklidir. Oksiasetilen kaynağı, korumalı metal ark kaynağı, toz altında ark kaynağı ve elektroslag kaynağı, titanyum ve titanyum alaşımları için uygun değildir.

Tungsten elektrotla gazaltı ark kaynağı (TIG)

Gaz tungsten ark kaynağı (GTAW veya TIG), manuel veya otomatik olarak yapılabilir. Kaynak ortamına göre ise açık kaynak ve kapalı oda kaynağı olarak ikiye ayrılabilir.

1. Açık kaynak. Geleneksel bir düzenlemede, geniş çaplı bir torç nozulu, bir arka kalkan ve bir destek gazı cihazı kullanılır. Arka kalkan ve destek gazı cihazı, 400 °C’nin üzerindeki kaynak metalini argon veya argon-azot karışımıyla koruyarak oksitlenmesini önler.
2. Oda kaynağı. 400 °C’nin üzerindeki sıcaklıklarda karmaşık kaynaklı yapıları etkili bir şekilde korumak zor olabileceğinden, bu yapılar sert veya esnek bir hazne içinde kaynaklanabilir.
   1. Sert hazne. Kaynak yapmadan önce, hazneyi 1,3–13 Pa'ya kadar boşaltın ve ardından argon veya argon-helyum karışımı ile doldurun. Torç, arka kalkan içermeyen nispeten basit bir yapıya sahip olabilir ve kaynak sırasında ek koruyucu gaz akışı gerekmez.
   2. Esnek hazne. Hava, kaynak öncesinde hazneyi boşaltarak ya da hazneyi tekrar tekrar katlayıp argonla temizleyerek giderilebilir. Esnek bir haznede koruyucu gazın saflığı daha düşük olduğundan, yine de geleneksel bir torç kullanılır ve kaynak işlemi boyunca gaz koruması sürdürülmelidir.

Eriyen elektrotla gazaltı ark kaynağı (MIG)

Gaz metal ark kaynağı (GMAW veya MIG), genellikle orta kalınlıkta ve kalın ürünler için kullanılır. Kısa devre transferi ince cidarlı iş parçaları için uygunken, püskürtme transferi orta kalınlıkta ve kalın kesitler için uygundur.

GTAW ile karşılaştırıldığında, GMAW’ın ısı girişi daha yüksektir. Daha fazla dolgu teli biriktirildiği için, genellikle daha büyük bir oluk açısı gereklidir. 15-25 mm kalınlığındaki iş parçalarında genellikle 90°’lik tek V oluğu veya 1-2 mm aralıklı bir I oluğu kullanılır ve her iki tarafta birer kaynak geçişi yapılır. GMAW, kat sayısını azaltabilir, gözenekliliği azaltabilir ve üretim maliyetini düşürebilir. Yine de arkadan koruma kalkanı gereklidir. 400°C'nin üzerindeki kaynak kısmı GTAW'ye göre daha uzun olduğundan, arkadan koruma kalkanı da daha uzun olmalı ve su soğutmalı olmalıdır. Başlıca dezavantajı, daha fazla kaynak sıçramasıdır.