FI65177C - Saett att foga aluminium till titan genom svetsning och en svetsprodukt aostadkommen haerigenom - Google Patents
Saett att foga aluminium till titan genom svetsning och en svetsprodukt aostadkommen haerigenom Download PDFInfo
- Publication number
- FI65177C FI65177C FI811401A FI811401A FI65177C FI 65177 C FI65177 C FI 65177C FI 811401 A FI811401 A FI 811401A FI 811401 A FI811401 A FI 811401A FI 65177 C FI65177 C FI 65177C
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- titanium
- aluminum
- welding
- melt
- weld
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/23—Arc welding or cutting taking account of the properties of the materials to be welded
- B23K9/232—Arc welding or cutting taking account of the properties of the materials to be welded of different metals
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
- B23K2101/26—Railway- or like rails
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
- B23K2101/36—Electric or electronic devices
- B23K2101/38—Conductors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
- B23K2103/08—Non-ferrous metals or alloys
- B23K2103/10—Aluminium or alloys thereof
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
- B23K2103/08—Non-ferrous metals or alloys
- B23K2103/14—Titanium or alloys thereof
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
- Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
- Y10T428/12771—Transition metal-base component
- Y10T428/12806—Refractory [Group IVB, VB, or VIB] metal-base component
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Arc Welding In General (AREA)
- Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)
Description
1 65177
Tapa liittää alumiini titaaniin hitsaamalla ja siten aikaansaatu hitsaustuote Tämä keksintö kohdistuu tapaan liittää alumiini titaaniin hitsaamalla ja käyttäen niin paljon hitsausener-giaa, että titaani ja alumiini sulavat railopinnalla. Lisäksi tämä keksintö kohdistuu hitsaustuotteeseen, jossa titaani on liitetty hitsaamalla alumiiniin.
Kun ruokasuolaa elektrolysoidaan käytetään nykyisin usein titaanista kuoriosaa, ainakin kennon sillä sivulla, johon anodit on kiinnitetty. Tällöin anodit ovat tavallisesti perusaineeltaan titaania. Kennon kuori-osa, jonka toiselle puolelle anodit on kiinnitetty, tai kennon kuoriosan läpi viedyt anodien päät on sitten pulttiliitoksella kiinnitetty alumiinisiin virtajohti-miin. Tällaiset pulttiliitokset aiheuttavat ylimeno-vastuksia ja täten energiahäviöitä ja ovat siten epätoivottavia .
Koska juuri elektrolyysikennon kohdalla on nähty tarvetta alumiinin ja titaanin liittämiseksi toisiinsa, on tätä varten kehitetty useita menetelmiä.
Englantilaisessa patentissa 1 125 493 on keinoina mainittu valssaus, räjäytysliitos tai vastushitsaus. Koska valssauksessa tarvitaan suuri voima metallurgisen sidoksen aikaansaamiseksi alumiinin ja titaanin välille, on menetelmä hankala. Tällöin joudutaan rajoittumaan varsin ohuisiin levyihin eikä menetelmä sovi paksujen virtakiskojen tai säiliöiden alumiinisten tukirakenteiden kiinnittämiseen. Valssaus on sitä paitsi suoritettava erikoislaittein varustetuissa konepajoissa eikä sovi paikan päällä tehtäväksi. Räjäytysliittämällä 65177 voidaan titaani ja alumiini liittää toisiinsa. Menetelmä on kuitenkin varsin hankala ja kallis paksujen virtakiskojen kiinnittämiseksi elektrolyysikennon ti-taaniseen kuoriosaan. Toimenpide voidaan lisäksi suorittaa vain erikoislaittein varustetuissa laitoksissa.
Jos elektrolyysikennon titaaninen kuoriosa on tällä tavalla "pinnoitettu" alumiinilevyllä, täytyy alumiiniset virtakiskot vielä kiinnittää eri hitsauksella alumiinisiin virtajohtimiin. Lisäksi putkiyhteiden teko tällaiseen Ti-Al-kuoriosaan vaikeutuu, jos verrataan tilannetta pelkkään titaaniseen kuoriosaan, johtuen kuoriosan kahdesta materiaalista. Koska alumiini johtaa hyvin sähköä ja lämpöä, voidaan vastushitsauksella vuorostaan kiinnittää vain ohuita alumiinilevyjä titaanilevyihin. Niinpä mainitussa patentissa on kiinnitettävien Al-levy-jen suurimmaksi paksuudeksi mainittu n. 3 mm.
Englantilaisessa patentissa 1 127 484 on räjäytysliittä-misen lisäksi mainittu juottaminen ja kovajuottaminen, jolloin tasainen titaanilevy on kiinnitetty verrattain paksuihin alumiinisiin aluslevyihin. Juottaminen ja kova-juottaminen ovat varsin hankalia toimenpiteitä, koska sekä alumiinista että titaanista on ensin poistettava oksidikalvo, jonka jälkeen kappaleet on pidettävä oksi-divapaina, esim. tyhjössä tai suojakaasussa, kunnes juotos on suoritettu. Lisäksi tarvitaan tavallisesti useampia lisäaineita.
Patentissa on myös mainittu kennosta esiintyöntyvien ulokkeiden valaminen alumiinilla. Valamisoperaatio on vaikea suorittaa varsinkin kun on kyse verrattain paksuista virtakiskoista. Jos valamista käytettäisiin vir-takiskojen kiinnittämiseen, aiheuttaisi titaanin pinnalle jäänyt oksidikalvo, jonka sulamispiste on paljon korkeampi kuin valamislämpötila, sähkövastuksen omaavan kerroksen ja täten energiahäviöitä virtaa johdettaessa. Valamista ei tästäkään syystä voida käyttää virtakis- 65177 koille. Menetelmä ei myöskään tule kysymykseen suurien säiliöiden tukirakenteiden kiinnittämisessä, koska menetelmä olisi käytännössä vaikea toteuttaa ja mainittu oksidikalvo heikentäisi rakenteen lujuutta.
Englantilaisessa patentissa 1 522 622 on käytetty valamiseen rinnastettavissa olevia sulahitsausmenetelmiä. Tällöin on kitkahitsauksella kiinnitetty titaanisen elektrolyysikennon kuoriosaan alumiinitappeja. Tappeja pyöritetään hydraulimoottorilla, niin että tappien titaania vastaan olevat kosketuspinnat sulavat. Menetelmä on varsin hankala, koska tapit täytyy virtakiskoja käytettäessä vielä jollain tavalla yhdistää näihin. Lisäksi liitostapa rajoittuu vain pyörähdyskappaleisiin.
Edellä mainitussa patentissa on myös mainittu kondensaattorin purkaushitsaus. Tämä on myös eräänlainen vastus-hitsaus, jolloin hitsattavat kappaleet puristetaan vastakkain, jonka jälkeen sähköpurkaus johdetaan hitsattavien kappaleiden läpi, jolloin alumiini sulaa. Alumiinin korkea sähkön- ja lämmönsiirtokyky rajoittaa liitettävien kappaleiden paksuuden tai poikkipinta-alan verrattain ohuisiin tai poikkipinta-alaltaan pieniin kappaleisiin, koska paksujen kappaleiden ollessa kyseessä sähkö ja lämpö siirtyvät nopeasti sivusuunnassa, jolloin riittävää lämpöenergiaa hitsauksen suorittamiseksi hitsattaville kohdille ei saada aikaan.
Saksalaisessa patenttihakemuksessa DOS 2735059 esitetty erikoisjuottaminen vaatii useita toimenpiteitä ja lisäaineita sekä erikoisvälineet. Menetelmä on tämän vuoksi hankala.
Englantilaisessa patentissa 1 237 090 on esitetty, että titaania voitaisiin hitsata TIG-hitsauksella alumiiniin. On todettava, että kyseessä ei ole varsinainen kaasukaarihitsaus, vaan sulatusprosessi, koska lisäai- 4 651 77 netta (hitsauslankaa) ei ole käytetty. Patentissa todetaan, että liitettävien osien täytyy olla tarpeeksi ohuita ollakseen joustavia. Voidaan todeta, ettei menetelmällä voida liittää toisiinsa paksumpia kappaleita. Normaaleihin hitsausliitoksiin menetelmää ei voida käyttää, koska sulan koostumuksesta tulee säätelemätön ja tämän vuoksi ei Ti- ja Al-kappaleita saada luotettavasti liitettyä toisiinsa. Toisaalta ei patentissa ole esitetty miten sulaa voitaisiin säädellä muutoin kuin sillä, että Alm paksuus täytyy olla vähintäin 4 kertaa suurempi kuin liitettävän titaanin paksuus. Tällaiset paksuusvaatimukset rajoittaisivat konstruktiot hyvin suppealle alueelle.
Kaikki tällaiset monimutkaiset menetelmät johtuvat tietysti siitä, että esim. kaasukaarihitsausta ei ole kyetty soveltamaan titaanin ja alumiinin väliseen hitsaukseen, koska tällöin syntyy hauraita metallien välisiä yhdisteitä.
Suomalaisessa patentissa 58656 (pat.hak. 781803) on kuitenkin kyetty soveltamaan kaasukaarihitsausta alumiinisten virtajohtimien kiinnittämiseksi suoraan esim. elektrolyysikennon titaaniseen kuoriosaan.
Suomalaisessa patentissa 58164 (pat.hak. 792639) on vuorostaan kyetty käyttämään kaasukaarihitsausta alumiinisten tukirakenteiden ja jäykisteiden kiinnittämiseksi titaanisiin säiliöihin, jolloin säiliölle on saatu helppo ja luja tukirakenne ja vältytty aikaisemmin käytetyiltä monimutkaisilta konstruktioilta.
Vaikka kaasukaarihitsausta onkin pystytty soveltamaan, ei menetelmän hallittavuus kuitenkaan ole ollut paras mahdollinen.
Nyt on yllättäen todettu, että käyttämällä hitsauksessa tiettyä lämpötilaa, joka voidaan helposti hallita kau- 5 65177 pallisilla laitteilla, voidaan hitsaus suorittaa varmasti ja toistettavasta, niin että saadaan luja liitos titaanin ja alumiinin välille, joka liitos myös kestää lämpötilavaihteluita.
Esillä olevan keksinnön mukaisesti käytetään hitsauksessa suojakaa-sua ja alumiini lisäainetta sekä vain niin paljon energiaa, että lämpötila titaanin puoleisella railopinnalla on noin 2000°C tai pysyy 2000°C:n alapuolella, mutta kuitenkin titaanin sulamispisteen yläpuolella. Hitsisauman keskisulan lämpötila on tällöin korkeintaan 1500°C ja edullisesti keskimäärin 500-800°C alempi kuin titaanin puoleisen railopinnan korkein sallittu lämpötila. Alumiinin puoleisella railopinnalla lämpötila sen sijaan ylittää alumiinin sulamispisteen. Tällä tavoin aikaansaadussa hitsaustuotteessa on titaanin puoleisen sularajan läheisyydessä oleva β-faasi pääasiallisesti ainoastaan epäyhtenäistä β-faa-sia (Al^Ti), joka on hajallaan alumiinimatriisissa. Keksinnön mukaisella tavalla hitsattaessa saadaan hitsi-sulan määrä pysymään alhaisena, niin että siihen liukenee mahdollisimman vähän titaania ja edullisesti titaanin puoleisen sularajan läheisyyteen on saostunut korkeintaan 15 % titaania alumiinimatriisiin.
Keksinnön mukaisessa tavassa voidaan käyttää kaikkia kaasukaarihitsausmenetelmiä, kuten TIG-, MIG- ja plasma-hitsausta, mutta myös sellaisia hitsausmenetelmiä, jossa energiaa ei tuoda hitsauselektrodin tai elektrodien avulla, vaan suoraan, kuten esim. laser-hitsauksessa.
Hitsattaessa titaania ja alumiinia toisiinsa käyttäen alumiinista lisäainetta (hitsauslankaa) on oleellisena piirteenä se, että titaanin puoleisella railopinnalla lämpötila on korkeintaan noin 2000°C, edullisesti lähellä titaanin sulamispistettä (1672°C), esim. 1750°C.
» ; .
6 65177
Jos hitsaus suoritetaan liian suurella energiamäärällä lämpötila kohoaa selvästi yli 2000°C:een, jolloin syntyy suuri hitsisula, ja titaania seostuu runsaasti alumiiniin. Kun tällainen hitsisula jähmettyy, syntyy titaanin puoleiselle liitosrajalle hyvin titaani-alumiiniyhdisteitä: γ, 6 ja β-faaseja &STM Metals Handbook, Voi. 8, Metallography, Structures and Phase Diagrams 8th. Ed. 1973, s. 264). Nämä muodostavat yhtenäiset kerrokset titaanin pinnalta lähtien järjestyksessä γ, δ, β. Näistä ainakin β-faasi on hauras. Koska alumiinin lämpölaajenemiskerroin on lähes kolme kertaa niin suuri kuin titaanin, syntyy hitsatun alueen jäähtyessä titaanin ja alumiinisen hitsin rajavyöhykkeeseen suuria jännityksiä. Näiden jännitysten vaikutuksesta yhtenäinen, hauras β-faasikerros murtuu ja hitsi rikkoutuu β- ja γ-faasien rajavyöhykkeestä. Kun lämpötila titaanin puoleisella railopinnalla pidetään noin 20OO°C:ssa tai sen alapuolella, titaania liukenee alumiiniin huomattavasti edellistä vähemmän ja hitsin jähmettyessä titaanin ja hitsisulan rajalle syntyy ohut epäyhtenäinen β-faasikerros (AIgTi) sekä titaanin läheisyyteen alumiinimatriisiin hajalleen β-rakeita. Tällainen liitos on luja, koska titaanin rajalle ei muodostu yhtenäistä haurasta β-faasikerrosta.
Alumiinin puoleisella railopinnalla lämpötilan täytyy olla alumiinin sulamispistettä korkeampi eli yli 660°C. Jos lämpötila titaanin puoleisella railopinnalla kohoaa yli 2000°C;een, nousee lämpötila alumiinin puoleisella sula-rajalla niin korkeaksi, ettei saada enää hyvää liitosta. Käytännössä keskisulan keskilämpötila asettuu n. 500-800°C alemmaksi kuin titaanin puoleisen sularajan maksimilämpötila. Jos titaanin puolella railopinnan lämpötila on korkeintaan noin 200O°C, keskilämpötila ei juuri kohoa yli 1500°C:n, ja alumiinin puoleisesta liitoksesta tulee hyvä. Tällöin ei myöskään titaanin rajalle synny merkittävästi γ- eikä δ-fäaseja eikä yhtenäistä β-faasikerrosta, joten hitsisaumasta kokonaisuudessaan tulee 65177 pitävä. Periaatteessa voidaan toimia matalammassakin lämpötilassa kuin edellä on esitetty, koska merkittävää seostumista ei liitoksen kannalta tarvita. Tällöin on kuitenkin vaarana kylmäjuoksu, joka vuorostaan heikentää hitsin lujuutta. Käytännön alaraja keskisulan lämpötilalle on 1000-1100°C.
Edellä on esitetty, että hitsisulan tulee olla mahdollisimman pieni, jotta titaanin ja alumiinin sulaminen olisi mahdollisimman pieni. Tämä on tietysti suhteellinen käsite koska esim. TIG-hitsauksessa helposti syntyy suurempi sula kuin laser-hitsauksessa, jossa energia-suihku voidaan tarvittaessa kohdistaa pienelle alueelle.
Lisäksi on huomattava, että alumiinilisäaineena (hit-sauslanka) tai alumiiniperusaineena (hitsattava kappale) voidaan käyttää myös sellaisia seoksia, joissa alumiinin pitoisuus ei vastaa puhtaan tai lähes puhtaan alumiinin pitoisuuksia. Tällöin perusaineseoksissa ja alumiinilisäaineessa ei saa olla enempää kuin 10 %, edullisesti vähemmän kuin 5 % titaania.
Edellä olevasta ilmenee, että esitetyllä lämpötila-alueella voidaan titaanin ja alumiinin seostuminen saada vähäiseksi, jolloin hitsisaumasta tulee luja. Käytännössä em. lämpötila-alueen saavuttaminen on helppo toteuttaa säätämällä hitsauksessa käytettyjä energia-määriä. Esim. MIG-hitsauksessa tämä suoritetaan jännitteen avulla ja TIG-hitsauksessa virranvoimakkuuden avulla. Lisäksi hitsauslangan syöttönopeudella voidaan hitsausprosessia säätää. Esimerkeissä 1-3 on kuvattu hitsausprosessin säätämistä.
Keksinnön mukaista hitsausmenetelmää käytettäessä ei titaanin ja alumiinin paksuuksien suhteen ole rajoi- 65177 tuksia. Esim. päittäishitsaus voidaan suorittaa yhtä paksuille Ti- ja Al-kappaleille. Normaalia pienahit-sausta suoritettaessa ei hitsattavien kappaleiden keskinäisillä paksuussuhteilla ole merkitystä, koska ne eivät kauttaaltaan sula, vaan hitsisauma Ti:n rajapinnalla muodostuu hitsauslisäaineesta (hitsauslangasta).
Keksinnön mukaisella hitsaustavalla voidaan edullisesti hitsata alumiinisia virtakiskoja esim. elektrolyysi-kennon titaaniseen kuoriosaan, jolloin itse liitostapa on yksinkertainen. Lisäksi saavutetaan se etu, ettei titaanin ja alumiinin välille synny ylimenovastusta kuten esim. on asianlaita pulttiliitoksia käytettäessä.
Keksinnön mukaista titaanin ja alumiinin yhteenhitsaus-ta voidaan edullisesti soveltaa myös titaanisten säiliöiden, kiteyttimien yms. laitteiden tukirakenteiden ja jäykisteiden tekoon. Säiliön ollessa kyseessä tarvitaan tavallisesti koko säiliön kiertävä tukirakenne.
Tämä on ennen voitu suorittaa esim. siten, että titaani-sen säiliön ympärille hitsataan titaaninen verrattain ohut laippa. Tähän poratataan riittävien ja tasavälein olevien etäisyyksien päähän reikiä. Varsinainen teräs-jäykiste, jossa on vastaavat reiät kiinnitetään sitten säiliön seinämään hitsattuun titaaniseen laippaan pulteilla. Käyttämällä keksinnön mukaista Ai-hitsausta voidaan alumiininen jäykisterengas hitsata suoraan titaanisen säiliön seinämään. Tällöin tarvitaan korkeintaan sama määrä hitsaustyötä kuin titaanilaippaa kiinnitettäessä, mutta koko monimutkainen teräsjäykistekon-struktio jää pois. Kun titaania hitsattaessa käytännön syistä johtuen joudutaan usein käyttämään TIG-hitsaus-ta, voidaan alumiinirengas hitsata myös MIG-hitsauksel-la, jolloin hitsausaika vähenee n. puoleen, koska TIG-hitsaus on paljon hitaampaa suorittaa kuin MIG-hitsaus.
65177
Keksintöä selostetaan alla lähemmin esimerkkien avulla ja viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa kuviot 1 ja 2 esittävät keksinnön mukaisella tavalla hitsattuja näytekappaleita päältä ja sivulta, kuvio 3 esittää mikroskooppivalo-kuvaa hitsiä vastaan kohtisuorasta leikkauksesta, vetokap-paleen hitsiaineen ja titaanilevyn raja-alueelta läheltä hitsinjuurta, ja kuvio 4 esittää kohtisuoraa leikkausta kolmen vetosauvan murtumaa vastaan.Hitsiaineessa on paikoitellen katkenneita 3-rakeita.
Kuvioissa 1 ja 2 titaani on merkitty viitenumerolla 1, alumiini viitenumerolla 2 ja hitsisauma viitenumerolla 3.
Esimerkki 1 TIG-hitsauksessa käytettiin hitsausmuuntajaa LI-350K (Kemppi Oy, Suomi). 6 mm:n paksuiseen Ti-levyyn hitsattiin alumiinipalkoa käyttäen lisäaineena 3 mm:n läpimittaista n. 99 %:sta Al-lankaa. Koneen kaarijännite oli 29-34 V ja nimellisvirta säädettiin 75 A:iin ja hitsausnope-us n. 200 mm/min. Sulan säätämiseksi Al-hitsauslanka syötettiin Wolfram-elektrodin jäljessä. Titaanin suurin lämpötila oli n. 1900°C. Tällöin saatiin hyvä hitsausliitos, jossa seostuminen lähellä Ti:n puoleista sularajaa oli n. 5 %.
Kun nimellisvirta nostettiin 80 A:iin nousi titaanin suurin lämpötila n. 2100°C:een. Tällöin seostuminen lähellä titaanin puoleista sularajaa oli varsin runsasta, n. 20 %, ja saatiin hauras hitsi.
Esimerkki 2
Suoritettiin sarja MIG-hitsauskokeita. Käytettiin hitsaus-muuntajaa RA 325 (Kemppi Oy, Suomi).
5 mm:n titaanilevyyn hitsattiin Al-kiskoa, jonka poikki- 10 65177 pinta-ala oli 20 nun x 35 mm- Lisäaineena käytettiin 1,2 mm:n läpimittaista n. 99 %:sta Al-lankaa. Laitteen jännitettä säädeltiin eri arvoihin. Jännitearvoilla 31-25 V saatiin hyvä hitsaustulos. Yli 31 V:n arvoilla saatiin hauras hitsi ja alle 25 V:n arvoilla alkoi hitsisaumas-sa esiintyä kylmäjuoksua, joka vähensi hitsisauman lujuutta.
Hitsausliitosten hyvyyttä voidaan mitata eri tavoilla. Yksi tavallinen tapa on ilmoittaa ns. 0,2 %-raja, joka ilmoittaa sen voiman, joka tarvitaan 0,2 %:n venymän aikaansaamiseksi. Toinen tavallisesti käytetty lujuus-mitta on murtolujuus.
Esimerkki 3
Seuraavassa on esitetty tuloksia erilaisille vetosau-voille, joille on suoritettu vetokokeita SF-standardin 3173 mukaan.
Sauvan Sauvan „ 2-rai Murto- Kokeen n:o leveys paksuus ' lujuus Näyte- suoritus nm nm N/irm N/frm^ kappale hitsauk sesta 1 14,9 9,7 56 94 kuvio 1 1 viikko 2 15,0 10,0 54 96 kuvio 1 1 viikko 3 15,0 9,8 94 102 kuvio 2 1 vuosi 4 15,0 9,8 94 114 kuvio 2 1 vuosi 5 14,8 9,8 101 101 kuvio 2 1 vuosi 6 15,5 9,7 130 193 pelkkä Al- 7 15,2 9,0 124 190 perusaine
Valmistajan ilmoittamat arvot hitsauksessa käytetyille materiaaleille:
Ti (noin 99,5% Ti) 0,2 raja - 274 N/urn2 murtolujuus 390-540 N/fan2 AI (97,2-99,2% Ai) " = 176 " " = 216
Ai-lanka 0 1,2 mn (n. 99,5% AI) " = 59 " " ^ 69 11 65177
Vetosauvojen 0,2 raja ei ole täysin vertailukelpoinen materiaalien 0,2-rajaan, koska perusaineiden erilaiset lujuudet ja hitsauslisäaineen selvästi alhaisempi lujuus aiheuttavat sen, että pääasiallisin venymä tapahtuu hitsissä. Sen sijaan murtolujuus antaa hyvän kuvan hitsin lujuudesta.
Näytteissä 1-2 seostuminen oli vähäistä ja murtolujuudet olivat suuremmat kuin AI-lisäaineelle. Näytteissä 3-5 seostuminen oli vähäistä. Näytteet säilytettiin n. vuoden ennen kokeita. Hitsisaumat 3 olivat lisäksi pienemmät kuin sauvoissa 1-2. Näytteissä 3-5 oli tapahtunut vanhenemislu-jittumista.
Kuvio 4 esittää valokuvaa esimerkin 3 näytteiden 3-5 kohtisuorasta leikkauksesta murtumaa vastaan. Kaikissa näissä vetokokeissa oli murtuminen tapahtunut pääasiallisesti hitsin keskeltä eikä seuraten sularajoja. Näytteissä 3-5 oli hitsissä $-faasia runsaammin kuin näytteissä 1 ja 2. Hitsin lujuus on kasvanut läheltä titaania enemmän kuin muualta ja tämä johtuu runsaammasta g-faasin esiintymisestä. Lujuusominaisuuksiltaan hyvässä hitsissä on jonkin verran β-rakeita. Tällainen hitsi, hitsiä vasten kohtisuora leikkaus, on esitetty kuviossa 3.
On huomattava, että Al-perusaineessa 2 tapahtuu hitsauksen yhteydessä osittaista pehmenemistä, koska käytetty Al-materiaali 2 oli liuotushehkutettua ja keinovanhennettua. Sama pehmeneminen tapahtuu myös Al-koesauvojen (n:o 6-7) työstön yhteydessä mikä näkyy siitä, etteivät saadut tulokset olleet saunat kuin valmistajan ilmoittamat arvot. Tuloksista käy selvästi ilmi se, että hitsin 3 lujuus on suurempi kuin käytetyn Ai-lisäaineen ja täten saavutettua hit-saustulosta on pidettävä hyvänä.
Claims (6)
1. Tapa liittää alumiini titaaniin hitsaamalla käyttäen suojakaasua ja alumiinilisäainetta sekä niin paljon hitsaus-energiaa, että titaani ja alumiini sulavat railopinnallaan, tunnettu siitä, että käytetään korkeintaan niin paljon hitsausenergiaa, että hitsisulan lämpötila titaanin puoleisella railopinnalla on korkeintaan noin 2000°C.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tapa, tunnettu siitä, että käytetään niin paljon hitsausenergiaa, että hitsisulan lämpötila titaanin puoleisella railopinnalla on vähintään titaanin sulamispisteessä ja edullisesti vähintään 1750°C.
3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen tapa, tunne t t u siitä, että käytetään niin paljon hitsausenergiaa, että hitsisauman seostumisvyöhykkeen keskisulan lämpötila on korkeintaan 1500°C ja edullisesti keskimäärin noin 500-800°C alempi kuin titaanin puoleisen railopinnan korkein sallittu lämpötila.
4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen tapa, tunnettu siitä, että käytetään niin paljon hitsaus-energiaa, että hitsisulan lämpötila alumiinin puoleisella railopinnalla on yli alumiinin sulamispisteen.
5. Hitsaustuote, jossa titaani on alumiinilisäaineella liitetty alumiiniin, jolloin perusaineseoksissa ja alumii-nilisäaineessa on korkeintaan 10 % ja edullisesti korkeintaan 5 % titaania, tunnettu siitä, että titaanin puoleisen sularajan läheisyydessä oleva β-faasi on pääasiallisesti ainoastaan epäyhtenäistä β-faasia, joka on hajallaan alumiinimatriisissa.
6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen hitsaustuote, tunnettu siitä, että hitsisauman alumiinimatriisiin titaanin puoleisen sularajan läheisyyteen on seostunut korkeintaan 15 % ja edullisesti alle 8 % titaania alumiiniin.
Priority Applications (17)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI811401A FI65177C (fi) | 1981-05-07 | 1981-05-07 | Saett att foga aluminium till titan genom svetsning och en svetsprodukt aostadkommen haerigenom |
DE19823216208 DE3216208A1 (de) | 1981-05-07 | 1982-04-30 | Methode zum anfuegen von aluminium an titan durch schweissen und auf diese weise gewonnenes schweissprodukt |
US06/374,283 US4486647A (en) | 1981-05-07 | 1982-05-03 | Method of welding aluminum to titanium and a welded joint so produced |
NZ200492A NZ200492A (en) | 1981-05-07 | 1982-05-03 | Joining aluminium to titanium by welding |
NL8201843A NL191408C (nl) | 1981-05-07 | 1982-05-04 | Werkwijze voor het verbinden van aluminium aan titaan door lassen en daarmee vervaardigd gelast voorwerp. |
CA000402192A CA1182666A (en) | 1981-05-07 | 1982-05-04 | Method for joining aluminum to titanium by welding, and a thereby produced weldment |
ES511901A ES8307562A1 (es) | 1981-05-07 | 1982-05-04 | Metodo para unir aluminio a titanio mediante soldadura. |
FR8207899A FR2505228B1 (fr) | 1981-05-07 | 1982-05-06 | Procede d'union de l'aluminium au titane par soudage et article soude ainsi produit |
BR8202616A BR8202616A (pt) | 1981-05-07 | 1982-05-06 | Processo de unir aluminio a titanio por soldagem e soldadura obtida pelo mesmo |
BE0/208023A BE893096A (fr) | 1981-05-07 | 1982-05-06 | Procede d'union de l'aluminium au titane par soudage et article soude ainsi produit |
ZA823118A ZA823118B (en) | 1981-05-07 | 1982-05-06 | A method for joining aluminum to titanium by welding,and a thereby produced welded joint |
NO821495A NO156158C (no) | 1981-05-07 | 1982-05-06 | Sveiseprodukt, hvori titan er sammenfoeyd med aluminium med aluminiumtilsats, samt fremgangsmaate for fremstilling av et slikt sveiseprodukt. |
JP57074654A JPS57187180A (en) | 1981-05-07 | 1982-05-06 | Method of joining aluminum to titanium through welding and its weldment |
AU83444/82A AU555912B2 (en) | 1981-05-07 | 1982-05-06 | Welding aluminium to titanium |
SE8202862A SE460775B (sv) | 1981-05-07 | 1982-05-06 | Saett att foga aluminium till titan genom svetsningoch en svetsprodukt aastadkommen haerigenom |
GB8213082A GB2098117B (en) | 1981-05-07 | 1982-05-06 | A method for joining aluminium to titanium by welding and a thereby produced werldment |
IT48343/82A IT1147882B (it) | 1981-05-07 | 1982-05-06 | Metodo per unire alluminio a titanio mediante saldatura e saldatura cosi' prodotta |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI811401A FI65177C (fi) | 1981-05-07 | 1981-05-07 | Saett att foga aluminium till titan genom svetsning och en svetsprodukt aostadkommen haerigenom |
FI811401 | 1981-05-07 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FI65177B FI65177B (fi) | 1983-12-30 |
FI65177C true FI65177C (fi) | 1984-04-10 |
Family
ID=8514379
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FI811401A FI65177C (fi) | 1981-05-07 | 1981-05-07 | Saett att foga aluminium till titan genom svetsning och en svetsprodukt aostadkommen haerigenom |
Country Status (17)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4486647A (fi) |
JP (1) | JPS57187180A (fi) |
AU (1) | AU555912B2 (fi) |
BE (1) | BE893096A (fi) |
BR (1) | BR8202616A (fi) |
CA (1) | CA1182666A (fi) |
DE (1) | DE3216208A1 (fi) |
ES (1) | ES8307562A1 (fi) |
FI (1) | FI65177C (fi) |
FR (1) | FR2505228B1 (fi) |
GB (1) | GB2098117B (fi) |
IT (1) | IT1147882B (fi) |
NL (1) | NL191408C (fi) |
NO (1) | NO156158C (fi) |
NZ (1) | NZ200492A (fi) |
SE (1) | SE460775B (fi) |
ZA (1) | ZA823118B (fi) |
Families Citing this family (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60118389A (ja) * | 1983-12-01 | 1985-06-25 | Sumitomo Light Metal Ind Ltd | ア−ク溶接によるアルミ・チタン接合方法 |
DE10022604A1 (de) * | 2000-05-09 | 2001-11-29 | Krupp Uhde Gmbh | Verfahren zur Herstellung von elektrischen Kontaktstreifen |
DE10103169B4 (de) | 2001-01-25 | 2005-09-01 | Deutsche Titan Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines Formbauteils unter Verwendung eines walzplattierten Titanbleches |
NL1023486C1 (nl) * | 2003-05-21 | 2004-11-24 | Ihc Holland Nv | Werkwijze voor het door middel van lassen verbinden van een langgerekt element, zoals een rail, met een ondergrond. |
DE102004026228B4 (de) * | 2004-05-28 | 2007-06-28 | Airbus Deutschland Gmbh | Titan-Aluminiumbauteil |
US7429190B2 (en) | 2004-08-12 | 2008-09-30 | Airbus Deutschland Gmbh | Power distribution system for supplying a rail-mounted monument in an aircraft with electric power |
EP1788342A1 (en) * | 2005-11-21 | 2007-05-23 | Nederlandse Organisatie voor Toegepast-Natuuurwetenschappelijk Onderzoek TNO | Process for the production of a jacketed penetrator |
EP2070638A1 (en) * | 2007-12-11 | 2009-06-17 | Solvay Fluor GmbH | Method for brazing of titanium and aluminium parts and parts obtainable thereby |
EP2318171B1 (en) * | 2008-07-07 | 2017-09-06 | Constellium Switzerland AG | A fusion welding process to join aluminium and titanium |
CN103084715B (zh) * | 2013-02-03 | 2015-09-16 | 汪贤女 | 一种钛板与铝板的激光预处理填丝tig焊接方法 |
DE102016110643A1 (de) * | 2016-06-09 | 2017-12-14 | Allectra GmbH | Flanschbauteil zur gasdichten Verbindung mit weiteren Bauteilen für Rohrleitungssysteme |
WO2024137582A1 (en) | 2022-12-21 | 2024-06-27 | Novelis Inc. | Continuous casting apparatus belt design |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2761047A (en) * | 1954-01-11 | 1956-08-28 | North American Aviation Inc | Joining aluminum and aluminum alloy to titanium and titanium alloy |
GB1127484A (en) * | 1966-02-25 | 1968-09-18 | Murgatroyds Salt & Chem | Improvements in or relating to electrolytic diaphragm cells |
GB1125493A (en) * | 1966-03-24 | 1968-08-28 | Imp Metal Ind Kynoch Ltd | Improvements in or relating to anode assemblies of electrolytic cells |
US3473216A (en) * | 1967-05-17 | 1969-10-21 | Webb James E | Method of joining aluminum to stainless steel |
FR1554822A (fi) * | 1967-12-04 | 1969-01-24 | ||
GB1522622A (en) * | 1975-01-30 | 1978-08-23 | Ici Ltd | Electrolytic cells |
AU512160B2 (en) * | 1976-08-04 | 1980-09-25 | Imperial Chemical Industries Ltd | Vacuum bonded anode assembly |
FI792619A (fi) * | 1979-08-22 | 1981-02-23 | Finnish Chemicals Oy | Saett att foerstaerka en titankonstruktion med en stoedkonstruktion av annan metall |
FI58656C (fi) * | 1978-06-06 | 1981-03-10 | Finnish Chemicals Oy | Elektrolyscell och saett att framstaella densamma |
AT373530B (de) * | 1979-03-12 | 1984-01-25 | Simmering Graz Pauker Ag | Verfahren zum herstellen von schweissverbindungen zwischen werkstuecken unterschiedlicher legierungen |
-
1981
- 1981-05-07 FI FI811401A patent/FI65177C/fi not_active IP Right Cessation
-
1982
- 1982-04-30 DE DE19823216208 patent/DE3216208A1/de active Granted
- 1982-05-03 NZ NZ200492A patent/NZ200492A/en unknown
- 1982-05-03 US US06/374,283 patent/US4486647A/en not_active Expired - Lifetime
- 1982-05-04 ES ES511901A patent/ES8307562A1/es not_active Expired
- 1982-05-04 NL NL8201843A patent/NL191408C/xx not_active IP Right Cessation
- 1982-05-04 CA CA000402192A patent/CA1182666A/en not_active Expired
- 1982-05-06 JP JP57074654A patent/JPS57187180A/ja active Granted
- 1982-05-06 GB GB8213082A patent/GB2098117B/en not_active Expired
- 1982-05-06 BE BE0/208023A patent/BE893096A/fr not_active IP Right Cessation
- 1982-05-06 ZA ZA823118A patent/ZA823118B/xx unknown
- 1982-05-06 IT IT48343/82A patent/IT1147882B/it active
- 1982-05-06 NO NO821495A patent/NO156158C/no not_active IP Right Cessation
- 1982-05-06 BR BR8202616A patent/BR8202616A/pt not_active IP Right Cessation
- 1982-05-06 FR FR8207899A patent/FR2505228B1/fr not_active Expired
- 1982-05-06 AU AU83444/82A patent/AU555912B2/en not_active Expired
- 1982-05-06 SE SE8202862A patent/SE460775B/sv not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
NO156158B (no) | 1987-04-27 |
SE8202862L (sv) | 1982-11-08 |
SE460775B (sv) | 1989-11-20 |
DE3216208C2 (fi) | 1989-12-14 |
NO156158C (no) | 1987-08-05 |
GB2098117A (en) | 1982-11-17 |
IT1147882B (it) | 1986-11-26 |
NZ200492A (en) | 1984-10-19 |
NL191408C (nl) | 1995-07-17 |
FR2505228B1 (fr) | 1988-07-22 |
NL8201843A (nl) | 1982-12-01 |
AU555912B2 (en) | 1986-10-16 |
NO821495L (no) | 1982-11-08 |
ZA823118B (en) | 1983-03-30 |
DE3216208A1 (de) | 1982-11-25 |
ES511901A0 (es) | 1983-08-01 |
CA1182666A (en) | 1985-02-19 |
BE893096A (fr) | 1982-08-30 |
US4486647A (en) | 1984-12-04 |
JPS57187180A (en) | 1982-11-17 |
FR2505228A1 (fr) | 1982-11-12 |
AU8344482A (en) | 1982-11-11 |
ES8307562A1 (es) | 1983-08-01 |
GB2098117B (en) | 1985-07-24 |
IT8248343A0 (it) | 1982-05-06 |
BR8202616A (pt) | 1983-04-19 |
FI65177B (fi) | 1983-12-30 |
NL191408B (nl) | 1995-02-16 |
JPH0246307B2 (fi) | 1990-10-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5599467A (en) | Aluminum weldment and method of welding aluminum workpieces | |
FI65177C (fi) | Saett att foga aluminium till titan genom svetsning och en svetsprodukt aostadkommen haerigenom | |
CN108188582A (zh) | 一种用于制备镁/钢异种金属拼焊板的激光-电弧复合填丝焊接方法 | |
US6403913B1 (en) | Electrode geometry design for optimized aluminum resistance spot welding | |
Li et al. | Influence of filler metal on microstructure and properties of titanium/copper weld joint by GTAW weldments | |
Asahina et al. | Electron bean weldability of pure magnesium and AZ31 magnesium alloy | |
WO2018181232A1 (ja) | 抵抗スポット溶接継手の製造方法 | |
Gupta et al. | Investigation of microstructure and mechanical properties of TIG and MIG welding using aluminium alloy | |
US2772963A (en) | Inert-gas shielded-arc welding of 90-10 type copper-nickel material | |
RU2085624C1 (ru) | Контактное соединение узла токоподвода к катодной секции электролизера | |
US10895277B2 (en) | Welded joint | |
Bouaifi et al. | Plasma arc brazing in sheet metal construction | |
JP3596723B2 (ja) | 2電極立向エレクトロガスアーク溶接方法 | |
Imaizumi | Welding of aluminium to dissimilar metals | |
RU2175689C2 (ru) | Соединение в катодной секции электролизера и способ его изготовления | |
Wojdat et al. | Microstructure and mechanical properties of braze welded joints of copper with austenitic steel made by CMT method | |
Xu | The study of microstructure and mechanical properties of Ti6Al4V/MB3 metallurgical joint by tungsten inert gas welding-brazing process | |
EP1507624B1 (en) | Method of welding aluminium alloy strip products | |
Sejč et al. | Joining of galvanized steel sheets and aluminum by REW technology using AlSi5 joining elements. | |
Awais et al. | Lap joining Al5052 to Ti6Al4V by GTAW with AlSi5 filler wire | |
Al Zamzamia et al. | Static Strength of aluminium-to-steel thin welded joints: preliminary results | |
Engstroen et al. | Spot welding of metal laminated composites | |
JPS6277150A (ja) | 連続鋳造用鋳型パネル | |
Boron | An investigation into the resistance spot-welding of zinc sheet | |
Reisgen et al. | Resistance spot welding of Aluminium alloy 5182 to zinc Coated DP600 Steel using process tape technique |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MA | Patent expired |
Owner name: FINNISH CHEMICALS OY |