Aloi titanium gred 5 (Ti‑6Al‑4V) ialah aloi + titanium yang paling biasa digunakan dalam aplikasi perindustrian dan struktur. Walaupun ia mempunyai kebolehkimpalan yang baik berbanding dengan banyak aloi berkekuatan tinggi, ia sangat reaktif secara kimia pada suhu tinggi, jadi kawalan proses yang ketat adalah penting untuk menghasilkan sambungan kimpalan yang kukuh dan boleh dipercayai. Di bawah ialah langkah berjaga-jaga kritikal untuk mengimpal aloi titanium Gred 5.
Pertama, kebersihan adalah kritikal.
Titanium bertindak balas dengan kuat dengan oksigen, nitrogen, hidrogen dan karbon pada suhu kimpalan, yang menyebabkan kekosongan, keliangan dan keretakan. Semua permukaan-termasuk sambungan kimpalan, wayar pengisi dan bahan asas berdekatan-mesti dibersihkan dengan teliti. Minyak, gris, air, habuk dan cecair pemesinan mesti dikeluarkan dengan pembersihan pelarut, diikuti dengan hembusan udara kering. Pencemaran daripada alatan keluli, zarah besi atau tembaga juga boleh menyebabkan kecacatan, jadi alatan dan lekapan kimpalan titanium yang berdedikasi amat disyorkan.
Kedua, pelindung gas yang berkesan adalah wajib.
Tidak seperti keluli atau aluminium, titanium memerlukan perlindungan bukan sahaja semasa mengimpal tetapi juga sehingga kimpalan dan zon yang terjejas haba sejuk di bawah 300 darjah . Biasanya, argon ketulenan tinggi (99.99% atau lebih tinggi) digunakan. Perisai mengekor, kanta gas besar atau ruang tertutup selalunya digunakan untuk menutup seluruh kawasan suhu tinggi. Perisai yang tidak mencukupi membawa kepada perubahan warna, yang menunjukkan penyerapan gas atmosfera dan kehilangan kemuluran dan keliatan yang teruk.
Ketiga, kawalan input haba dan suhu interpass adalah penting.
Input haba yang berlebihan menggalakkan pertumbuhan bijirin dalam kimpalan dan zon terjejas haba, mengurangkan kekuatan sendi dan prestasi keletihan. Suhu interpass yang tinggi juga meningkatkan risiko pengambilan hidrogen dan pengoksidaan. Secara amnya, suhu interpass hendaklah dikekalkan di bawah 150 darjah . Proses input haba rendah hingga sederhana seperti GTAW (TIG), PAW, dan kimpalan laser lebih diutamakan. Proses input haba tinggi seperti kimpalan arka tenggelam jarang digunakan.
Keempat, pemilihan logam pengisi mesti dipadankan dengan betul.
Bagi kebanyakan kimpalan struktur, logam pengisi ERTi‑5 (titanium tulen secara komersial) sering digunakan untuk meningkatkan kemuluran dan mengurangkan kepekaan retak. Apabila kekuatan pemadanan diperlukan, pengisi Ti‑6Al‑4V (ERTi‑6Al‑4V) boleh digunakan, tetapi pembersihan dan perisai yang lebih ketat diperlukan untuk mengelakkan keretakan pemejalan.
Kelima, mengelakkan pencemaran dan isu logam yang berbeza.
Sentuhan langsung dengan keluli karbon, kuprum, loyang, atau gangsa mesti dielakkan. Titanium mempunyai kekonduksian terma yang rendah dan takat lebur yang tinggi, jadi kolam kimpalan mengeras dengan perlahan. Geometri atau sekatan yang tidak betul boleh menyebabkan herotan kimpalan dan tegasan sisa. Pelepasan tegasan selepas kimpalan boleh digunakan untuk komponen kritikal, tetapi hanya di bawah perlindungan gas lengai penuh.
Akhir sekali, pemeriksaan selepas kimpalan dan kawalan kualiti adalah penting.
Pemeriksaan visual untuk perubahan warna dan keliangan adalah standard. Ujian penembus pewarna (PT) atau ujian radiografik (RT) boleh digunakan untuk aplikasi kritikal. Ujian mekanikal, termasuk ujian bengkok dan ujian tegangan, mengesahkan bahawa sambungan memenuhi keperluan kemuluran dan kekuatan.
Secara ringkasnya,kejayaan mengimpal aloi titanium Gred 5 bergantung pada kebersihan yang melampau, perisai gas lengai yang boleh dipercayai, input haba terkawal, logam pengisi yang sesuai, dan disiplin proses yang ketat. Dengan prosedur yang betul, sambungan yang dikimpal boleh mempamerkan kekuatan, kemuluran dan prestasi kakisan yang sangat baik.
