Gittertyp, smältpunkt, värmeledningsförmåga, linjär expansionskoefficient och kemisk sammansättning av koppar- och titanplattor är mycket olika, så det är mycket svårt att svetsa.
1. Svetsar är utsatta för porer
(1) Koppar och titan har starka väteabsorptionsförmåga vid höga temperaturer, och väte är mer lösligt i flytande koppar och titan.
(2) Gas genereras i den smälta poolen för högtemperaturmetallurgisk reaktion.
(3) Syret och kvävgasen runt svetsområdet är nedsänkt i den smälta poolen. Under kristallisationsprocessen av den smälta poolen kan all gas inte fly från ytan av den smälta poolen och förblir i svetsen för att bilda porer.
2. Svetsfogar är benägna att få sprickor
När koppar och titan svetsas kan eutektikum och hydrid bildas på metallsidorna av de två basmaterialen, vilket lätt kan orsaka sprickor under inverkan av svetsspänning.
(1) Koppar och vismut bildar en (Cu+Bi) eutektikum med en eutektisk punkt på 270 grader.
(2) Koppar och aluminium bildar en (Cu+Pb) eutektikum med en eutektisk punkt på 326 grader.
(3) Koppar och järnsulfid bildar ett eutektikum (Cu+Cu2O) med en eutektisk punkt på 1067 grader.
(4) Flingliknande hydrid TiH2 bildas på metallsidan av titanbasmaterialet, vilket orsakar väteförsprödning.
(5) De linjära expansionskoefficienterna för koppar och titan är mer än 1 gånger olika, vilket kommer att ge större spänningar under svetsning.
3. De mekaniska egenskaperna hos svetsfogar är låga
(1) Oxidfilmen kan försvaga den intergranulära bindningen mellan koppar och titan. Till exempel, när syrehalten i svetsen når 0.38 %, minskar fogböjningsvinkeln från 180 grader till 120 grader .
(2) En stor mängd eutektika och hydrider minskar avsevärt plasticiteten och segheten hos svetsfogar.
(3) Den ömsesidiga lösligheten av koppar och titan är mycket liten, och intermetalliska föreningar bildas lätt vid höga temperaturer. Såsom Ti2Cu, TiCu, Ti3Cu4, Ti2Cu3, TiCu2 och TiCu4, som ökar sprödheten, minskar plasticiteten och avsevärt minskar korrosionsbeständigheten hos svetsmetallen.
Utmärkta svetsfogar kan erhållas genom vakuumdiffusionssvetsning, argonbågsvetsning, plasmabågsvetsning, lödning och elektronstrålesvetsning mellan koppar och titanlegeringar eller titanlegeringar.
Till exempel: vakuumdiffusionssvetsning används. Egenskaperna för vakuumdiffusionssvetsning är att fogarna inte oxiderar, svetssömmarna har ett vackert utseende och produktkvaliteten är bra. Den huvudsakliga operationsprocessen är: före svetsning rengörs kopparbasmetallen (som T2) med trikloretylen för att avlägsna oljefläckar och andra föroreningar. Sedan etsas det i 10 % svavelsyralösning i 1 minut, tvättas med destillerat vatten och härdas sedan. Glödgningstemperaturen är 820 ~ 830 grader och glödgningstiden är 10 minuter.
Efter rengöring av titanbasmetallen (TA2) med trikloretylen, använd en vibrationsmetod för att etsa den i 4 minuter i en 2% volymfraktion av HF och en 50% volymfraktion av HNO3 vattenlösning för att avlägsna oxidfilmen, och rengör den sedan med vatten och alkohol.
(4) Montera de två rengjorda basmetallerna enligt processkraven och lägg dem sedan i en vakuumugn för svetsning. Svetsparametrarna är: svetstemperaturen är 810 grader ±10 grader, trycket är 5~10MPa, tiden är 10min och vakuumgraden är 1,3332×10-8~1,3332×10-9MPa. Ett mellanliggande diffusionsskikt kan läggas mellan de två basmetallerna. Vanligtvis är diffusionsskiktsmaterialet niobmetall, eller så krävs inget mellanliggande diffusionsskikt. Rengör fogytan noggrant efter svetsning.
Om argonbågsvetsning används för att svetsa koppar och titan, kan valet av ceriumvolframelektroder förbättra svetskvaliteten och gynna människors hälsa. Till exempel, vid svetsning av kopparlegering (QCr0.5) och titanlegering (TC2), kan niob användas som material i övergångsskiktet, och argonrenheten är 99,8 % för att erhålla högkvalitativa fogar.
