チタン管のプラズマ溶接
Do you know what elements are called "super materials"? In fact, this element is the 9th most abundant element and the 7th most abundant metal found in the Earth's crust, and it is titanium. The origin of the name can be traced back to Titan (son of the goddess of the earth in Greek mythology). Titanium is a low-density (a little over half that of steel) and high-strength metal with great corrosion resistance. Therefore, it is often referred to as a "superhero". Just for the record, it must have been surprising to you that it wasn't discovered until 1791.
プラズマ溶接などのさまざまな技術を使用してチタンおよびチタン合金を溶接するための多くの技術があります。 同様に、チタンチューブは、その強度、耐食性、低密度、高靭性、およびその他の多くの優れた特性で人気があることを聞いたことがあるはずです。 アルミニウムまたはバナジウムと合金化すると、チタンチューブは重量の利点を維持しながら、より高い強度を発揮できます。 これらの側面により、造船、航空宇宙（商用および軍用機）、および化学産業で世界中で選択される材料になっています。
Likewise, you may have a lot of questions about welding titanium tubing. So, let's dive into plasma welding of titanium tubes.
プラズマ溶接とは？
プラズマ溶接とは、液体アーク溶接技術のことです。 プラズマと呼ばれる高エネルギーの熱イオン化ガスを供給することでワークピースが溶け、タングステン電極（非消耗品）とワークピースの間に電気アークが形成されます。 プラズマアーク溶接の動作原理は熱切断であり、これには高出力のDC電源が必要です。 アーク温度は、シールドガスで低圧、高温、高熱の集中を維持しながら、最大33、000度に達する可能性があります。 これに加えて、溶接プロセスには、良好な溶融または溶接品質を保証するための機器、技術、および適切なテストが伴います。
なぜチタン管の溶接に使用するのですか？
チタンチューブの溶接は、材料が高温で非常に反応性が高くなり、含まれる不純物によっては全体的な溶接の完全性に悪影響を与える可能性があるため、非常に複雑になる可能性があります。 ただし、この状況ではプラズマアーク溶接が役立ちます。 その理由は、プラズマアーク溶接は、以前に使用されていたタングステン不活性ガス溶接技術よりも、入熱が低く、溶接速度と移動速度が速く、冶金学的品質が高いためです。
どのサイズのパイプを溶接できますか？
キーホールモードとフュージョンモードは、プラズマアーク溶接で使用される2つの異なる動作モードです。 小孔モードは、溶湯を移動させて小孔を形成した後、プラズマジェットが接合部を貫通できる場合に、より高いプラズマガス流量とアーク電流で使用されます。 このモデルは、1.6mmから13mmのチタンチューブを含むすべての市販の金属に使用できます。
一方、溶接モードは、チタン管やその他の市販の金属のアーク電流が低く、シングルパスで0.050mmから3.2mmの薄さである場合に便利に使用できます。 同時に、マルチ-パス溶融モードは6.4mmを超える厚さに適しています。 代わりに、厚さと厚さの範囲は、使用する金属によって異なる場合があります。 基本的に、フィラーロッドは厚い材料の溶接に使用されるため、厚い金属を簡単に溶接できます。
溶接材料とは何ですか？
ここで使用している溶接材料はチタンチューブです。 各要素には独自の機械的および化学的特性があるため、溶接の品質を確保するために使用される金属によって、技術または手順が異なります。 チタンチューブが提供する理論上の特性は次のとおりです。
溶接チタンの特性
どのタイプの機械が使用されていますか？
プラズマアーク溶接に使用されている機器や機械の種類について疑問に思われるかもしれません。 この技術は、低密度電源、発電機（高周波）、溶接トーチ、電極（-以外の消耗品）、プラズマおよびシールドガスコントローラー、フィラーワイヤーまたはケーブルフィーダー、ワイヤーブラシなどを使用します。
さらに、プラズマアーク溶接で使用される溶接機は、DCまたはACのいずれかです。 供給される熱はDC電流によって制御可能であるため、DCモーターは優れた性能を提供できることに注意してください。 費用対効果は高いですが、AC溶接機は交流を使用するため、最高の品質ではありません。そのため、伝達される熱量は時間とともに変化します。
何がうまくいかない可能性がありますか？
Several factors can affect the weldability of titanium tubing. As you know, the titanium tube is heated during welding, so at temperatures above 500-600 degree , it is more likely to combine with oxygen, nitrogen, carbon or hydrogen present in the air, resulting in a decrease in mechanical properties such as the metal's Ductility and toughness. Other welding defects include porosity, slag inclusions, undercuts, incomplete fusion and incomplete penetration. All of these failures can occur during the welding process and can affect the quality of the weld.
高品質の溶接とは何ですか？
高品質の溶接を取得したい場合は、高品質の溶接とは何かを理解する必要があります。 続いて、ここでは、ジョイントを高品質の溶接として命名するためのいくつかの基本的な要件について説明します。
デザインサイズに合わせて正確に仕上がります。
この製品は、必要な強度と機能を提供します。
溶接シームの外観が必要なレベルに達しました。
ビードには変形、亀裂、穴はありません。
溶接継手の強度は母材の強度と等しいと見なされます。
接合効率、溶接継手強度、母材強度の関係は、接合効率=溶接継手強度/母材強度として表すことができます。
溶接の品質を確保するにはどうすればよいですか？
溶接材料としてチタンチューブを使用する場合、わずか数ステップで品質が保証されます。 これらには、以下のステップが含まれる場合がありますが、これらに限定されません。
チタンチューブから表面の汚れ（油、汚れ、ほこり、錆）を取り除くために、リント-のない布を通してメチルエチルケトンを塗布します。 溶剤を完全に蒸発させます。
スケールを削除します。削除しないと、溶接が弱くなります。 このために、超硬ファイルまたは超硬バリ取りツールを使用できます。
純粋なアルゴンを使用できるように、チタンチューブをシールドガスで完全に覆う必要があることをご存知でしょう。 ただし、良好な浸透には、アルゴンヘリウム75/25の混合物が最適です。 ちなみに、窒素と水素も同様に混合物に含めることができる。
チタンチューブの厚さが0.010インチを超える場合は、溶加材が推奨されます。 溶加材が母材と同じ特性を持っていることを確認してください。
チタン管の機械的特性に対する溶接プロセスに関連する加熱/冷却サイクルの影響も考慮する必要があります。
高品質の溶接は、すべてのアーク溶接技術で推奨され、高い溶着速度で高品質の溶接を保証するフラット溶接で実現できます。 また、溶融池が大きくなり、凝固速度と冷却速度が遅くなり、ガスがアンサンブルから逃げ出し、最終的に多孔性が抑制されます。
考慮する必要があるもう1つのポイントは、チューブの厚さです。 チューブの厚さが増すにつれて、ジョイントパラメータがより重要になります。 したがって、接合部の両側の適切なベベルの深さとベベル間のパッド領域がはんだ付けの品質に影響します。
溶接はどのようにテストされますか？
溶接は、厳密に制御された環境条件下で適切な技術を使用してテストされます。 NDT（非破壊検査）は、溶接部の評価に広く使用されており、通常、目視検査、磁粉探傷、液体浸透探傷、渦電流、アコースティックエミッション、超音波、X線撮影などの検査が含まれます。 溶接材料が均一に分布しているか、汚染がないか、多孔性がないか、接合部がしっかりしているか、漏れがないか-、適切な強度があるかどうか、溶接を検査します。 溶接継手は、上記のセクションの1つに記載されている基準に従ってテストされます。
最後の言葉
チタンチューブは、さまざまなハイテクおよび精密産業で商業用途に使用されています。 したがって、そのはんだ付け性を理解することが重要です。 したがって、GTAW、GMAW、LBW、RW、EBWなど、多くの溶接プロセスがチタンチューブの溶接に広く使用されています。 プラズマアークまたはプラズマ溶接もその1つであり、チタンチューブを溶接するときに一般的に使用される手法です。 このプロセスの基本原理は、すべての金属で同じです。 ただし、良好な溶接品質を確保するために、溶接材料によって異なるいくつかの方法と手法があります。
