Tytan

Spawalność tytanu i jego stopów

Tytan został odkryty w 1791 r. i jest metalem trudnotopliwym oraz charakteryzuje się małą przewodnością cieplną, niskim współczynnikiem cieplnej rozszerzalności liniowej i dużą opornością właściwą. Jest on pierwiastkiem paramagnetycznym. Posiada niską gęstość – 4, 5 g/cm3, a jego temperatura topnienia wynosi 1668’C. W produkcji tytanu metalicznego największe znaczenie mają minerały z grupy rutylu (dwutlenki tytanu – TiO2) i ilmenitu (złożone tlenki tytanu z dwuwartościowym żelazem – FeTiO3). Metodą przemysłową wyprodukowania czystego tytanu jest otrzymanie gąbki tytanowej poprzez redukcję czterochlorku tytanu magnezem w obecności gazu szlachetnego w temperaturze 800-900’C, którą następnie dwukrotnie przetapia się na lity metal w elektrycznym łukowym piecu próżniowym. Umocnienie stopów tytanu uzyskuje się przez dodanie aluminium, molibdenu, chromu, krzemu i żelaza. Pogorszenie własności tytanu i jego stopów ulega pod wpływem działania takich pierwiastków jak tlen, azot, węgiel, wodór.

Stopy tytanu charakteryzują się wysoką wytrzymałością względną i żarowytrzymałością, a także doskonałą odpornością na korozję.

Tytan i jego stopy dzielą się na kilka odmian:

• technicznie czysty tytan
zawiera 98-99, 5% tytanu, resztę stanowią pierwiastki takie jak: tlen, azot, węgiel i żelazo, które zwiększają jego wytrzymałość. Jest dobrze spawalny.
• faza Alfa
jednofazowy stop tytanu zawierający do 7% aluminium, jak również niewielkie ilości tlenu, azotu i węgla. Stopy te są spawalne w stanie wyżarzonym.
• faza Alfa+Beta
dwufazowy stop tytanu powstający dzięki wprowadzeniu do 6% aluminium oraz pierwiastków takich jak: wanad, chrom, molibden, które sprzyjają powstawaniu fazy beta. Stopy te są dobrze spawalne w stanie wyżarzonym
• faza Beta
jednofazowy stop Ni-Ti, który zawiera dużą ilość fazy Beta. Stabilizowany jest przez chrom, przez co jest trudnospawalny.

 

Stopy tytanu są szeroko stosowane w różnych dziedzinach, ze względu na swoje bardzo dobre własności. Wykorzystywane są w przemyśle środków transportu, głównie lotniczym i okrętowym, chemicznym na elementy aparatury chemicznej, spożywczym, elektrotechnicznym, elektronicznym, celulozowo-papierniczym, sprzętu medycznego i sportowego, a także w geologii i medycynie. Dodatkowo znajdują zastosowanie w wyrobie elementów turbin parowych, silników odrzutowych, na elementy samochodów. Bez obaw można również stosować tytan do budowy reaktorów atomowych, ze względu na fakt, iż jego izotopy nie stają się promieniotwórcze. Ciekawostką jest fakt, iż muzeum w Bilbao w całości pokryte jest tytanowymi płytami.

 

Najszerzej stosowaną metodą spawania tytanu jest TIG oraz w mniejszym stopniu MIG. Coraz częściej jednak wykorzystuje się metodę plazmową, w szczególności do grubych złączy, laserową oraz wiązką elektronów. W łączeniu tytanu nie znajdują zastosowania takie metody jak spawanie elektrodami otulonymi i łukiem krytym. Ważne podczas spawania jest używanie gazów obojętnych (Ar, He) o bardzo wysokiej czystości (min. 99, 995%) lub zapewnienie wysokiej próżni. Stopy jednofazowe (Alfa+Alfa, Beta+beta) są dobrze spawalne w przeciwieństwie do dwufazowych (Alfa+Beta) i jednofazowych Alfa, Beta.

 

Pod tym adresem dowiesz się więcej o spawaniu aluminium