جوشکاری تیتانیوم چیست و چه ویژگی هایی دارد؟

تیتانیوم یک فلز پرکاربرد با ویژگی‌های شگفت‌انگیز است. فلزی که به طور گسترده در صنایع هوا و فضا، دریایی، موشک‌سازی و… کاربرد دارد. در این مقاله قرار است به سوال جوشکاری چیست پاسخ دهیم و روش‌های مرسوم جوشکاری تیتانیوم را توضیح دهیم.

رونیکس را بخوانید.

تیتانیوم چیست؟

قبل از اینکه ویژگی جوشکاری تیتانیوم را توضیح داده و روش‌های مختلف آن را مرور کنیم، بهتر است با خود فلز تیتانیوم آشنا شویم.

تیتانیوم عنصر 22 جدول مندلیف است. فلزی که نهمین عنصر پراکنده در پوسته زمین است. این فلز گرانبها در اواخر قرن 18 میلادی توسط یک انگلیسی به نام ویلیام گرگور معرفی و کشف شد.

به طور معمول تیتانیوم را از مواد معدنی گوناگونی در پوسته زمین مانند ایلمنیت، اسفین و روتیل استخراج می‌کنند. تیتانیوم ظاهری درخشنده و شفاف دارد.

امروز بیش از 50 آلیاژ متفاوت از این فلز در اختیار صنعتگران است. تیتانیوم به سرعت با اکسیژن و هیدروژن واکنش می‌دهد و دچار تغییر می‌شود.

از مهمترین ویژگی‌های این فلز می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

چگالی کم و استحکام زیاد

چگالی تیتانیوم به مراتب از فولاد کمتر است. اما این فلز استحکام بالایی در برابر خوردگی و ضربه از خود نشان می‌دهد. همچنین تیتانیوم با دارا بودن دمای ذوب بالا(1600 درجه سانتی‌گراد) در دسته فلزات نسوز قرار می‌گیرد.

مقاومت کششی

یکی دیگر از ویژگی‌های منحصربه‌فرد فلز تیتانیوم مقاومت کششی بالای این عنصر حیاتی است. تیتانیوم با چگالی پایین‌تر از فولاد، مقاومت کششی یکسانی با آن دارد.

مقاومت در برابر اسیدهای رقیق

اکسید شدن تیتانیوم با اکسیژن باعث به وجود آمدن یک لایه محافظ روی این فلز می‌شود. لایه‌ای که تیتانیوم را در برابر خوردگی مقابل اسیدهای رقیق از جمله سولفوریک اسید رقیق، هیدروکلریک اسید، محلول‌های کلرید و بیشتر اسیدهای آلی مقاوم می‌کند.

شکل پذیری بالا

تیتانیوم در اصطلاح صنعتی و کارگاهی چکش‌خوار است! یعنی قابلیت شکل‌پذیری بالایی دارد. به همین خاطر حتی از این فلز در جواهر سازی نیز استفاده می‌کنند.

بیشتر بخوانید: برای کسب اطلاعات بیشتر در رابطه با ابزار جوشکاری رونیکس کلیک کنید

معرفی کاربردهای گوناگون تیتانیوم

در ابتدای مقاله توضیح دادیم که از این فلز خاص به دلیل ویژگی‌های منحصربه‌فردش در صنایع و فعالیت‌های مختلفی استفاده می‌شود که از جمله آن‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد.

صنایع هوا و فضا

از تیتانیوم به طور گسترده در ساخت قطعات موتور هواپیما استفاده می‌شود. البته این فلز به دلیل مقاومت بالا در برابر خوردگی، وزن کم و استحکام بالا در ساخت بدنه هواپیما نیز کاربرد دارد.

دریانوردی

یکی دیگر از کاربردهای تیتانیوم، دریانوردی است. مقاومت این فلز در برابر خوردگی در آب‌های شور باعث شده از تیتانیوم در ساخت بدنه و همینطور پروانه موتور کشتی استفاده شود.

جواهرسازی

یکی دیگر از کاربردهای تیتانیوم، استفاده در جواهرسازی است. این فلز به دلیل مقاومت در برابر خوردگی، انتخاب مناسبی برای ساخت قطعات زینتی است. حتی ترکیب تیتانیوم و طلا نیز در بازار به عنوان طلای 24 عیار به فروش می‌رسد. با این تفاوت که این آلیاژ، مقاومت بیشتری از طلای خالص دارد.

از دیگر کاربردهای تیتانیوم می‌توان به ساخت پروتزهای زانو، لگن و … اشاره کرد. همچنین از این فلز در ساخت لوازم آرایشی نیز استفاده می‌کنند. این فلز عوارضی در بدن انسان ایجاد نمی‌کند و به طور معمول در بسیاری از گیاهان به مقدار خیلی کم موجود است.

بیشتر بخوانید: اصلی ترین تفاوت جوشکاری TIG و MMA در چیست؟ | کاربرد هر روش در کجاست؟

جوشکاری تیتانیوم چیست

بعد از آشنا شدن با خواص شیمیایی، فیزیکی و همینطور ویژگی‌های ظاهری و کاربردی این فلز، نوبت به ویژگی جوشکاری تیتانیوم می‌رسد.

روش جوشکاری تیتانیوم چیست؟

به طور کلی، جوشکاری تیتانیوم یک فرآیند پیچیده است که نیازمند دقت و تخصص زیادی است. تیتانیوم با خواص فیزیکی و شیمیایی خاصی که دارد، نیازمند روش‌های خاص جوشکاری است تا بهترین نتیجه را به‌دست آورد. در ادامه، توضیحات بیشتری در مورد روش‌های مختلف جوشکاری تیتانیوم ارائه می‌شود:

جوشکاری تیتانیوم با قوس الکتریکی (تیگ و میگ)

این دو روش جوشکاری با استفاده از قوس الکتریکی بین الکترود و قطعه کار انجام می‌شود. در جوشکاری TIG، یک الکترود غیرمصرفی به همراه گاز محافظ استفاده می‌شود، در حالی که در MIG از یک الکترود مصرفی و سیم جوش استفاده می‌شود. این روش‌ها برای جوشکاری تیتانیوم با ضخامت‌ها و ابعاد مختلف مناسب هستند.

در روش جوشکاری تیگ از یک مشعل جوشکاری با سیستم خنک‌کننده آبی استفاده می‌شود که دارای ویژگی‌های زیر است:

• کاپ سرامیکی: قطر این کاپ 3.4 اینچ (8.6 سانتی‌متر) است و وظیفه‌ هدایت گاز محافظ و ایجاد فضایی عاری از اکسیژن در محل جوش را بر عهده دارد.
• لنز گازی: این لنز وظیفه‌ متمرکز کردن قوس الکتریکی و افزایش دقت جوشکاری را بر عهده دارد.

در روش جوشکاری MIG نیز از یک مشعل جوشکاری با قطر 1 اینچ (2.5 سانتی‌متر) استفاده می‌شود که به دلیل قطر کمتر، برای جوشکاری ورق‌های نازک‌تر تیتانیوم مناسب است.

گاز آرگون به دلیل دسترسی آسان و همینطور قیمت پایین انتخاب مناسبی به عنوان گاز محافظ در این دو روش جوشکاری تیتانیوم است.

جوشکاری تیتانیوم با لیزر

در این روش، انرژی لیزر به قسمت‌های قابل جوش تابانده می‌شود و باعث ذوب شدن آنها می‌شود. جوشکاری با لیزر عموماً برای قطعاتی با ضخامت کمتر استفاده می‌شود و نیازمند تجهیزات و تخصص بالایی است.

جوشکاری تیتانیوم با الکترون

این روش جوشکاری با استفاده از الکترون‌های با انرژی بالا انجام می‌شود که به قطعه کاری تابانده و باعث ذوب شدن آن می‌شوند. این روش برای جوشکاری تیتانیوم در برخی از صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرد.

جوشکاری مقاومتی تیتانیوم

روش‌های جوشکاری مقاومتی مانند نقطه‌ای مقاومتی (RSW)، جوشکاری درزی یا نواری (Seam Welding)، و جوشکاری لبه به لبه (Butt Welding)، همان‌طور که برای سایر فلزات استفاده می‌شود، برای تیتانیوم نیز قابل اجرا است. هنگام جوشکاری مقاومتی نیز سطح فلز باید تمیز و بدون بقایای اکسیدی یا فلزی، کثیفی، رنگ، چربی و روغن باشد.

کاربرد جوشکاری تیتانیوم

بعد از مرور روش و ویژگی جوشکاری تیتانیوم باید به این سوال پاسخ دهیم که کاربرد جوشکاری تیتانیوم چیست. همانطور که توضیح دادیم این فلز به طور گسترده در صنایع هوایی، کشتیرانی، ساخت پروتز، جواهرسازی و… کاربرد دارد.

به همین خاطر لازم است صنعتگران بتوانند از طریق جوشکاری و همینطور لحیم‌کاری، بهترین استفاده را از تیتانیوم ببرند.

بیشتر بخوانید: انواع الکترود جوشکاری؛ جدول، مشخصات و کاربرد انواع سیم جوش

در هنگام جوشکاری تیتانیوم باید به موارد متعددی توجه کرد، از جمله:

• تمیزی سطح فلز، محیط و سیم جوش
• حفاظ مناسب
• جلوگیری از ایجاد جوش سرد

همچنین برای این کار باید ابزار مناسبی هم تهیه کنید که از جمله آن‌ها می‌توان به گاز آرگون، الکترود تنگستن، دستگاه جوش مناسب، تجهیزات ایمنی و مواد پرکننده اشاره کرد.

به نقل از سایت فولاد حامیران در مورد جوشکاری تیتانیوم می‌توان گفت:

“یکی از فلزات بسیار واکنش پذیر تیتانیوم میباشد . تیتانیوم فلزی با خواص منحصر به فرد است که جوشکاری آن نیازمند دقت و ظرافت خاصی می باشد.”

سوالات متداول

با چه روش هایی می‌توان تیتانیوم را جوشکاری کرد؟
از روش‌های مرسوم جوشکاری تیتانیوم می‌توان به روش TIG، MIG، جوشکاری لیزری، الکترونی و مقاومتی اشاره کرد. هرکدام از این روش‌ها مناسب یک آلیاژ از تیتانیوم و همچنین ضخامت متفاوت این فلز است.
تیتانیوم چه کاربردهایی دارد؟
از این فلز گرانبها به صورت گسترده در فعالیت‌های هوافضا چون ساخت هواپیما، موشک و … استفاده می‌شود. از دیگر موارد استفاده از تیتانیوم می‌توان به کشتی‌سازی، ساخت پروتز، جواهرسازی و … اشاره کرد.