導入
チタンは、高強度、低密度、耐食性、生体適合性などの望ましい特性により、さまざまな用途に使用される人気のある金属です。 溶接はチタン部品を接合する一般的な方法です。 しかし、チタン溶接の強度は関心と懸念の対象となっています。 この記事では、チタン溶接部の実際の強度と、その強度に影響を与える要因について説明します。
溶接とは何ですか?
溶接は、2 つの金属部品を接合する製造プロセスです。 これは、金属を融点まで加熱し、接合部に充填材を追加して 2 つの部分を結合することで実現されます。
いくつかの異なる溶接方法がありますが、チタンの溶接に最も一般的に使用される技術は、タングステン不活性ガス (TIG) 溶接としても知られるガス タングステン アーク溶接 (GTAW) です。 GTAW は、非消耗品のタングステン電極を使用してアークを発生させて金属を溶かす、正確で制御された溶接方法です。 次に、接合部に充填材 (通常はチタン) を加えて金属を接合します。
チタン溶接の強度に影響を与える要因
チタン溶接の強度は、次のようなさまざまな要因によって影響を受ける可能性があります。
1.溶接技術
2. 溶接パラメータ
3. 溶接環境
1.溶接技術
使用される溶接技術は、チタン溶接の強度に大きな影響を与える可能性があります。 前述したように、GTAW はチタンの溶接に最も一般的に使用される方法です。 これは、薄肉材料の正確かつ制御された溶接が可能になるためです。 ガスメタル アーク溶接 (GMAW または MIG) やプラズマ アーク溶接 (PAW) などの他の溶接方法も厚い材料に使用できますが、これらの方法は GTAW ほど正確ではありません。
2. 溶接パラメータ
使用される溶接パラメータもチタン溶接の強度に影響を与える可能性があります。 最も重要な溶接パラメータは次のとおりです。
- 溶接電流: アークを生成するために使用される電流の量です。 電流が少なすぎると溶接が弱くなる可能性があり、電流が多すぎると金属が脆くなって亀裂が生じる可能性があります。
- 溶接速度: 溶接トーチが接合部に沿って移動する速度です。 速度が遅すぎると溶接が弱くなる可能性があり、速度が速すぎると金属が適切に融合しない可能性があります。
- シールドガス: 溶接部を周囲の空気から保護するために使用されるガスです。 アルゴンは、チタン溶接に最も一般的に使用されるシールドガスです。
- フィラーメタル: 溶接される 2 つの金属間の隙間を埋めるために使用される材料です。 強力な溶接を確保するには、溶加材は母材の組成とできる限り一致する必要があります。
3. 溶接環境
溶接環境もチタン溶接の強度に影響を与える可能性があります。 酸素、窒素、その他の汚染物質が存在すると、溶接部が脆くなったり弱くなったりする可能性があります。 したがって、溶接プロセスは清潔で管理された環境で行うことが重要です。
チタン溶接部の強度試験
チタン溶接の強度を決定するために、さまざまなテストを実行できます。 最も一般的なテストには次のものがあります。
- 引張試験: これには、溶接された材料を破断するまで引き離すことが含まれます。 材料を破壊するのに必要な力が測定され、これを使用して溶接部の引張強度を決定できます。
- 疲労試験: これには、溶接材料が破損するまで繰り返し応力サイクルにさらされることが含まれます。 これは溶接の耐久性を判断するのに役立ちます。
- 硬さ試験: 溶接された材料の硬さを測定します。 硬度が高いほど、溶接が強力であることを示します。
結論
結論として、適切な溶接技術とパラメータを使用すれば、チタン溶接は非常に強力になります。 GTAW はチタンの溶接に最も一般的に使用される方法で、薄いゲージの材料を正確に制御して溶接できます。 強力な溶接を確保するには、溶接電流、溶接速度、シールドガス、溶加材などの溶接パラメータを注意深く制御する必要があります。 最後に、溶接環境は汚染を防ぐために清潔で管理されている必要があります。 これらのガイドラインに従うことで、さまざまな用途においてチタン溶接を強力かつ信頼性の高いものにすることができます。