1. Titanyum Malzemelerin Genel Kaynaklanabilirliği
Ticari Olarak Saf (CP) Titanyum (GR.1/GR.2/GR.3)
CP titanyum (tek -fazlı) mükemmel kaynaklanabilirliğe sahiptir. Düşük alaşım içeriği kaynak sırasında kırılgan intermetalik fazların oluşumunu en aza indirir ve yüksek termal iletkenliği (titanyum alaşımlarına göre) ısının eşit şekilde dağıtılmasına yardımcı olarak lokal aşırı ısınmayı azaltır. Yaygın kaynak yöntemlerinin (GTAW/TIG, PAW/plazma ark kaynağı, LBW/lazer ışın kaynağı) tümü uygulanabilir ve uygun korumayla yüksek bütünlüğe sahip kaynak bağlantıları elde edilebilir.
+ Titanyum Alaşımları (örn. GR.5/Ti-6Al-4V)
GR.5 orta düzeyde kaynaklanabilirliğe sahiptir. Alüminyum (-stabilizatör) ve vanadyumun (-stabilizatör) varlığı, kaynak bölgesinde faz ayrımı ve tane irileşmesi gibi zorluklara neden olur. Ancak yine de sıkı proses kontrolüyle (örn. düşük ısı girişi, hassas koruma) güvenilir bir şekilde kaynak yapılabilir.
Titanyum Alaşımları (örneğin, Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al)
alaşımlar, oda sıcaklığında kararlı -fazları ve ısı girdisine karşı daha düşük hassasiyetleri nedeniyle iyi kaynaklanabilirliğe sahiptir, ancak CP titanyum ve GR.5 ile karşılaştırıldığında endüstriyel uygulamalarda daha az kaynak yapılır.
2. Titanyum Kaynakların Çatlamaya Duyarlılığı
Katılaşma Çatlaması Eksikliği
Titanyum geniş bir donma aralığına sahiptir, ancak kaynak metali tek-fazlı (veya) bir şekilde katılaşır ve tane sınırlarında düşük-ergiyen ötektik fazların (katılaşma çatlamasının birincil nedeni) oluşmasını önler. Bu, titanyumun yüksek ısı girdisinde bile katılaşma çatlaklarına karşı dayanıklı olmasını sağlar.
Hidrojen-Uyarılmış Soğuk Çatlama (HICC)
Bu, titanyum kaynaklarında en yaygın çatlama türüdür. Hidrojen, koruyucu gazdaki nemden, kirlenmiş dolgu metalinden veya ortam havasından kaynağa ve HAZ'a girebilir. 250 derecenin (482 derece F) altındaki sıcaklıklarda hidrojen, titanyum ile birleşerek tane sınırları boyunca kırılgan hidrit (TiH₂) çökelir. Bu hidritler, kaynak sonrası soğutma veya sonraki servis sırasında (özellikle çekme yükleri altında) soğuk çatlamaya yol açan gerilim konsantrasyonları oluşturur. Korumanın yetersiz olması durumunda CP titanyum ve GR.5'in her ikisi de HICC'ye karşı hassastır.
Gerilme Çatlaması
Kaynaktan kaynaklanan artık gerilimler (düzensiz termal genleşme/büzülmenin neden olduğu), özellikle kalın-kesitli bileşenler veya yüksek dayanımlı kaynaklar için HAZ'da gerilim çatlamasına neden olabilir. GR.5'in HAZ'ı tane irileşmesine eğilimlidir, bu da sünekliği azaltır ve artık çekme gerilimi altında gerilim çatlamasına karşı daha duyarlı hale getirir.
3. Kaynak Sonrası Mekanik Özelliklerde Meydana Gelen Değişiklikler
Güç Değişimleri
CP Titanyum: CP titanyumun kaynak metali ve HAZ'ı tipik olarak BM'den biraz daha yüksek mukavemete sahiptir ancak sünekliği daha düşüktür. HAZ, kaynak ısısı nedeniyle tane kabalaşmasına maruz kalır, çekme mukavemetini %5–10 artırır (örneğin, 485 MPa GR.2 BM çekme mukavemetine karşı 510–530 MPa kaynak bağlantı mukavemeti) ancak uzamayı %10–15 azaltır (%25'ten %20–22'ye).
GR.5 Titanyum Alaşımı: -Kaynaklı GR.5 kaynak metali, çekme mukavemetini ~1000 MPa'ya (tavlanmış BM'nin 860 MPa'sından daha yüksek) yükselten, ancak sünekliği büyük ölçüde azaltan (uzama %12'den %5-8'e düşer) martensitik bir ' faza sahiptir (kaynak sırasında -fazının hızla soğutulmasıyla oluşur). GR.5'in HAZ'ı, yumuşamış mikro yapılar nedeniyle BM'ye kıyasla akma mukavemetinin %5-10 oranında azalmasıyla tane irileşmesi ve faz dönüşümüne maruz kalır.
Süneklik ve Tokluğun Azaltılması
Tüm titanyum kaliteleri için kaynak, kaynak bölgesinde süneklik ve toklukta önemli bir düşüşe neden olur. HAZ'ın kaba taneleri ve kaynak metalinin dengede olmayan mikro yapısı (örneğin, GR.5'teki martensit) çatlak başlangıç bölgeleri görevi görerek kırılma dayanıklılığını %20–30 azaltır (örneğin, 60 MPa·m¹/² GR.5 BM kırılma dayanıklılığına karşılık 40–45 MPa·m¹/² kaynak bağlantı dayanıklılığı). CP titanyumun kaynak bağlantısı uzaması, ITAB'daki tanecik irileşmesi nedeniyle %20-25 oranında azalır.
Yorulma Performansında Düşüş
Kaynaklı bağlantılar yorulma direncinin en zayıf halkasıdır. Artık gerilimler, mikroyapısal homojensizlik ve potansiyel gözeneklilik/kalıntıların birleşimi, titanyum kaynaklarının yorulma mukavemetini BM'ye kıyasla %30-50 oranında azaltır. Örneğin tavlanmış GR.5 BM'nin 10⁷-döngü yorulma dayanımı 400 MPa'ya sahipken, as-kaynaklı bağlantı yorulma dayanımı 180–250 MPa'ya düşer. Kaynak sonrası ısıl işlem (örneğin, gerilim giderme tavlaması veya yeniden kristalizasyon tavlaması), artık gerilimleri azaltarak ve mikro yapıları iyileştirerek yorulma performansını kısmen eski haline getirebilir.
Korozyon Direnci Değişiklikleri
Uygun şekilde korunmayan titanyum kaynaklarının HAZ'da oksijen/nitrojen kirliliği olabilir, bu da agresif ortamlarda (örn. deniz suyu, asitler) korozyon direncini azaltır. Ancak tam ekranlamayla kaynak bağlantısının korozyon direnci BM ile karşılaştırılabilir düzeydedir.
