Тип решітки, температура плавлення, теплопровідність, коефіцієнт лінійного розширення і хімічний склад мідних і титанових пластин сильно відрізняються, тому їх дуже важко зварювати.
1. Зварні шви схильні до утворення пор
(1) Мідь і титан мають сильну здатність поглинати водень при високих температурах, а водень краще розчиняється в рідких міді і титані.
(2) Газ утворюється в басейні розплаву високотемпературної металургійної реакції.
(3) Газоподібні кисень і азот навколо зони зварювання занурені в розплавлену ванну. Під час процесу кристалізації розплавленої ванни весь газ не може вийти з поверхні розплавленої ванни та залишається у зварному шві, утворюючи пори.
2. Зварні з'єднання схильні до утворення тріщин
Під час зварювання міді та титану на металевих сторонах двох основних матеріалів можуть утворюватися евтектика та гідрид, які можуть легко спричинити тріщини під дією зварювальних навантажень.
(1) Мідь і вісмут утворюють (Cu+Bi) евтектику з евтектичною точкою 270 градусів.
(2) Мідь і алюміній утворюють (Cu+Pb) евтектику з евтектичною точкою 326 градусів.
(3) Мідь і сульфід заліза утворюють евтектику (Cu+Cu2O) з точкою евтектики 1067 градусів.
(4) Пластівчастий гідрид TiH2 утворюється на металевій стороні титанового основного матеріалу, викликаючи водневу крихкість.
(5) Коефіцієнти лінійного розширення міді та титану відрізняються більш ніж в 1 раз, що спричинить більшу напругу під час зварювання.
3. Механічні властивості зварних з'єднань низькі
(1) Оксидна плівка може послабити міжкристалічний зв’язок між міддю та титаном. Наприклад, коли вміст кисню в зварному шві досягає 0.38%, кут згинання з’єднання зменшується зі 180 градусів до 120 градусів.
(2) Велика кількість евтектики і гідридів значно знижує пластичність і в'язкість зварних з'єднань.
(3) Взаємна розчинність міді та титану дуже мала, і інтерметалічні сполуки легко утворюються при високих температурах. Такі як Ti2Cu, TiCu, Ti3Cu4, Ti2Cu3, TiCu2 і TiCu4, які підвищують крихкість, знижують пластичність і значно знижують корозійну стійкість металу шва.
Чудові зварювальні з’єднання можна отримати шляхом дифузійного зварювання у вакуумі, аргонодугового зварювання, плазмово-дугового зварювання, пайки та електронно-променевого зварювання між міддю та титаном або титановими сплавами.
Наприклад: використовується вакуумне дифузійне зварювання. Характеристики вакуумно-дифузійного зварювання полягають у тому, що з’єднання не окислюються, зварні шви мають гарний зовнішній вигляд, хороша якість продукції. Основний робочий процес такий: перед зварюванням мідний основний метал (наприклад, T2) очищається трихлоретиленом для видалення масляних плям та інших домішок. Потім його травлять в 10% розчині сірчаної кислоти протягом 1 хвилини, промивають дистильованою водою, а потім відпалюють. Температура відпалу становить 820 ~ 830 градусів, а час відпалу - 10 хвилин.
Після очищення основного металу титану (TA2) трихлоретиленом використовуйте метод вібрації, щоб протравити його протягом 4 хвилин у 2% об’ємній частці HF та 50% об’ємній частці HNO3 у водному розчині, щоб видалити оксидну плівку, а потім очистіть її з водою та спиртом.
(4) З’єднайте два очищені основні метали відповідно до вимог процесу, а потім помістіть їх у вакуумну піч для зварювання. Параметри зварювання: температура зварювання 810 градусів ±10 градусів, тиск 5~10 МПа, час 10 хвилин, ступінь вакууму 1,3332×10-8~1,3332×10-9МПа. Між двома основними металами можна додати проміжний дифузійний шар. Зазвичай матеріалом дифузійного шару є металевий ніобій, або проміжний дифузійний шар не потрібен. Ретельно очистіть поверхню з’єднання після зварювання.
Якщо аргонодугове зварювання використовується для зварювання міді та титану, вибір церієвих вольфрамових електродів може покращити якість зварювання та принести користь здоров’ю людини. Наприклад, при зварюванні мідного сплаву (QCr0.5) і титанового сплаву (TC2) ніобій може використовуватися як матеріал перехідного шару, а чистота аргону становить 99,8% для отримання високоякісних з’єднань.
