تیتانیوم از جمله فلزهایی است که از خصوصیاتی چون مقاومت در برابر خوردگی آب دریا و فرسایش برخوردار است. این فلز نرم و سبک است و ظاهری درخشان و نقره‌ای رنگ دارد. جوشکاری فلز تیتانیوم نیازمند رعایت نکات و شرایط متعددی است؛ زیرا جوشکاری این فلز نسبت به برخی از فلزات دیگر دشوارتر است. در این مطلب قصد داریم با نحوه جوشکاری تیتانیوم آشنا شویم و به چند نکته مهم در این رابطه اشاره داشته باشیم.
آشنایی با فلز تیتانیوم
تیتانیوم عنصری نرم، سبک، درخشان و نقره‌ای رنگ است که در برابر فرسایش مقاومت بالایی دارد. این عنصر در بسیاری از مواد معدنی وجود دارد؛ اما مهمترین منبع آن روتیل و ایلمنیت است. تیتانیوم از خصوصیات زیادی برخوردار است که از مهمترین آنها باید به مقاومت بالا در برابر خوردگی اشاره کرد. همچنین این فلز واسطه نسبت به بسیاری از عناصر فلزی، از بالاترین نسبت مقاومت به چگالی برخوردار است. در شرایطی که تیتانیوم با دیگر عناصر ترکیب نشده باشد، از نظر مقاومتی با فولاد برابری می‌کند و چگالی کمتری دارد. در زیر به چند خصوصیت مهم فلز تیتانیوم اشاره می‌کنیم:
- تیتانیوم به راحتی آلوده شده و از خود واکنش نشان می‌دهد.
- تیتانیوم در مقایسه با سایر فلزات از چگالی کمتری برخوردار است.
- این فلز واسطه در مقایسه با سایر فلزات کشش بالایی ندارد.
- نقطه ذوب آن بالاتر از سایر فلزات جوشکاری است.
- تیتانیوم شکل پذیر نمی‌باشد.
مهمترین تفاوت‌های فلز تیتانیوم با دیگر فلزات و آلیاژها
همانطور که در بخش قبلی مشاهده کردید، تیتانیوم تفاوت‌هایی با دیگر فلزات و آلیاژها دارد. از جمله اینکه تیتانیوم چگالی کمتری دارد و نقطه ذوب آن بالا است. این فلز دارای داکتیلیته پایین بوده و حساسیت زیادی نسبت به آلودگی در حین جوشکاری دارد. از این رو برای ساخت و تولید تیتانیوم باید به این موارد توجه زیادی شود. همچنین باید توجه شود که تولید تیتانیوم به تمیزی و دقت زیادی نیاز دارد. از این رو در مراکزی که با چندین فلز سروکار دارند، باید یک محدوده مخصوص را به تیتانیوم اختصاص دهند. این محدوده هم باید عاری از هرگونه گرد و غبار، چربی، رطوبت و آلودگی باشد تا هیچ یک به داخل یا روی فلز تیتانیوم راه پیدا نکنند.
کاربردهای اصلی فلز تیتانیوم
در رابطه با کاربرد فلز تیتانیوم باید بگوییم که دی اکسید تیتانیوم بیشترین مصرف را در صنایع مختلف دارد. چرا که فلز آن به دلیل دشواری در تهیه و خالص‌سازی، کمتر مورد استفاده قرار می‌گیرد. از این رو اکسید این فلز کاربرد بیشتری دارد و در بسیاری از صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرد. برای مثال از آنجایی که تیتانیوم در محیط‌های فرسایشی از خود مقاومت بالایی نشان می‌دهد، در صنعت نفت و پالایشگاه‌ها جهت سولفورزدایی مشتقات نفتی کاربرد زیادی دارد. همچنین از آن در واحدهای مولد برق، ساخت زیر دریایی، صنایع هوایی، حمل و نقل و غیره استفاده زیادی می‌شود. به طور خلاصه از کاربردهای این ماده میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- ساخت لوازم آرایشی
- جواهر سازی
- صنعت هوافضا
- کاغذ سازی
- لاستیک سازی
- دارو
آیا امکان جوشکاری تیتانیوم وجود دارد؟
در پاسخ به این سوال باید بگوییم که بله امکان جوشکاری بر روی فلز تیتانیوم وجود دارد. با این حال همانطور که متوجه شدید این فلز از یک سری خصوصیات بخصوصی برخوردار است که در زمان جوشکاری باید مورد توجه قرار بگیرند. همچنین جوشکاری فلز تیتانیوم نیاز به طی کردن یک سری مراحل مهم دارد که در ادامه به بررسی آنها می‌پردازیم.
نحوه جوشکاری فلز تیتانیوم به چه صورت است؟
در صورتی که به نحوه صحیح جوشکاری تیتانیوم توجه داشته باشید، میتوانید آن را به بهترین شکل ممکن جوشکاری نمایید. برای این کار هم یک سری مراحل مهم وجود دارد که در اینجا به بررسی آنها می‌پردازیم:
تمیز کردن سطح کار
برای اینکه جوشکاری تیتانیوم را به بهترین شکل انجام دهید، باید در ابتدا هرگونه زنگ‌زدگی، گرد و غبار، روغن و هرگونه ماده اضافی را از روی سطح از بین ببرید. برای این کار هم بهتر است سطح، فضای کاری و میله پر کننده (الکترود) را تمیز کنید. تمیز کردن این سه مورد میتواند هرگونه آلودگی را از بین ببرد و به جوشکاری با کیفیت بالاتر کمک نماید. برای پاکسازی سطوح هم بهتر است از پاک کننده‌های مخصوص تیتانیوم استفاده شود. پس از آن هم باید با یک بلوور یا دمنده، رطوبت فلز و سطح از بین برده شود.
در کنار سطوح، بهتر است لوازمی که قصد استفاده از آنها را دارید نیز تمیز کنید و سپس آنها را خشک نمایید. همچنین باید توجه داشته باشید که تیتانیوم و کلر در کنار هم به خوبی عمل نمی‌کنند. از این رو باید مطمئن شوید که پاک کننده شیمیایی عاری از ماده کلر باشد. حتی ممکن است برخی از دستکش‌های لاستیکی دارای کلر باشند و شما از آن بی‌اطلاع باشید. برای همین بهتر است از دستکش‌های نخی یا پلاستیکی استفاده نمایید.
انتخاب گاز محافظ
برای اینکه به یک جوش قوی برسید، باید گاز محافظ صحیحی را انتخاب نمایید. بسیاری از جوشکاران متخصص گاز آرگون خالص را به این منظور در نظر می‌گیرند. اما این گاز باید 99 یا 99.99 درصد خالص باشد. همچنین میتوان از گاز هلیوم خالص نیز به عنوان گاز محافظ استفاده کرد. بهتر است گاز محافظ را از تامین کنندگان معتبر و مطمئن خریداری کنید. چرا که هرگونه ناخالصی در گاز آرگون میتواند سبب تغییر رنگ شود و جوش را خراب کند.
از آنجایی که جوشکاری این فلز حساسیت زیادی دارد، باید در زمان جوشکاری به حفاظت از بخش‌های داخلی و پشت تیتانیوم در برابر جو توجه زیادی شود. مناطقی که مستعد گرما هستند، در صورت تماس با هوای محیط به ویژه اکسیژن، واکنش‌های ناخواسته‌ای از خود نشان می‌دهند. برای همین برخی از محفظه‌های محصور برای برخی از قطعات استفاده می‌کنند.
انتخاب فلز پرکننده مناسب
برای جوشکاری موفق فلز تیتانیوم، باید ماده پرکننده‌ای را انتخاب کرد که که بتواند تیتانیوم و آلیاژهای آن را به خوبی جوش دهد. از این رو باید به سراغ الکترود یا سیم جوشی رفت که از ویژگی‌های مشابه با فلز پایه برخوردار باشد. همچنین میتوان ماده پرکننده‌ای را در نظر گرفت که سطح مقاومت آن درجه‌ای کمتر از فلز پایه مورد نظر دارد.
جوشکاری تیگ یا جوشکاری میگ بر روی تیتانیوم
بسیاری از جوشکارها ترجیح می‌دهند برای جوش دادن فلز تیتانیوم، از جوشکاری به روش تیگ استفاده کنند. با این حال امکان استفاده از جوشکاری میگ نیز وجود دارد و میتوان از آن برای جوش دادن فلز تیتانیوم استفاده کرد. با این حال برای جلوگیری از سوختن و خراب شدن صفحه، باید روی صفحات با ضخامت 3 میلی متر و یا بالاتر جوشکاری کرد.
جوشکاری تیتانیوم با فولاد ضدزنگ و آلومینیوم
اگر برایتان سوال است که آیا امکان جوش دادن تیتانیوم و فولاد و همچنین تیتانیوم و آلومینیوم وجود دارد یا خیر، باید بگوییم بله این امکان وجود دارد. با این حال برای تیتانیوم و فولاد ضد زنگ باید از خالص‌ترین شکل گاز آرگون استفاده کرد. همچنین برای تیتانیوم و آلومینیوم نیاز به سطح حرارتی فوق العاده بالایی است. علاوه بر این ماده پرکننده باید از نوع آلومینیوم باشد. با این حال برای اطمینان از ذوب شدن آن در تقاطع و تولید اتصال بسیار بادوام، باید تیتانیوم را در دمای زیر 2000 درجه نگه دارید.
بر این اساس تیتانیوم را در دمای 1670 درجه که نقطه ذوب آن است، حفظ کنید. زیرا در این دما به طور کامل خطر سوختن ناخواسته از بین می‌رود. تنها در زمان جوش به خصوصیات منحصربفرد تیتانیوم توجه داشته باشید تا بتوانید به جوش بسیار خوب و تمیزی دست پیدا کنید.
نکات ایمنی مهم در زمان جوشکاری فلز تیتانیوم
- جوشکاری فلز تیتانیوم نیز همچون سایر پروژه‌های جوشکاری نیاز به اولویت‌بندی و رعایت قوانین ایمنی دارد. از این رو باید همواره از یک پوشش محافظ صورت استفاده کرد تا چشم‌ها در زمان جوشکاری دچار آسیب نشوند. همچنین این محافظ باعث می‌شود تا هیچ جرقه‌ای به پوست صورت برخورد نکند.
- برای جوشکاری تیتانیوم از لباس‌های مخصوص غیر قابل اشتعال استفاده کنید و سعی کنید به سراغ لباس‌هایی بروید که از آستین‌های بلندی برخوردار هستند. این باعث می‌شود تا پوست در معرض جرقه‌های جوشکاری قرار نگیرد. همچنین باید از کفش‌های مخصوص جوشکاری استفاده کرد.
- از دیگر نکات ایمنی در زمان جوشکاری تیتانیوم، باید به استفاده از دستکش جوشکاری اشاره کرد. این دستکش‌ها از دست به خوبی محافظت می‌کنند و مانع از آسیب یا سوختگی آن می‌شوند.
- برای کاهش صداهای جوشکاری نیز میتوانید از گوش‌گیرهای مخصوص جوشکاری استفاده نمایید و با استفاده از آنها از آسیب به گوش‌ها جلوگیری نمایید.
جمع بندی
همانطور که متوجه شدید جوشکاری فلز تیتانیوم کار سختی نبوده و تنها باید به خصوصیات این فلز و یک سری موارد در حین جوشکاری توجه کرد. بهترین روش جوشکاری تیتانیوم، جوشکاری تیگ است. با این حال میتوان از جوشکاری میگ نیز برای صفحات نسبتا ضخیم‌تر استفاده کرد. پیش از شروع به کار حتما تمام سطوح را تمیز کنید و یک گاز محافظ مناسب و ماده پرکننده درست را آماده نمایید. برای خرید الکترود یا سیم جوش مخصوص جوشکاری فلز تیتانیوم هم میتوانید از طریق شرکت پاشا جوش صنعت اقدام نمایید.
