Способы крепления титана: тонкости сбора конструкций

Прошлая статья была посвящена способам механической
обработки столь уникального и прогрессивного цветного металла, как титан.
Однако обработать его – это лишь полдела. Для получения реальной пользы от
применения стоит ещё грамотно собрать элементы, закрепить их на своих местах и
провести пусконаладочные работы. А это, учитывая все ужасные «черты характера»
данного вида сырья, сделать очень непросто.

Разновидности
крепления

Стоит сразу отметить, что титан поддаётся тем же способам
фиксации и соединения с другими деталями, как и любой другой металл. Однако
каждая технология дополняется различными поправками, сносками и примечаниями.
Итак, для сбора конструкции с участием титана доступны такие меры, как:

• Сварка;
• Склёпка;
• Пайка;
• Фиксация болтами и гайками.

Теперь поговорим о каждой из процедур более подробно.

Сварка является самым
распространённым и основным способом соединения деталей, сделанных из титана, с
другими компонентами. Но стоит сказать, что первые подобные попытки увенчались
полным провалом. И причиной всему высокая чувствительность материала к
температурам. При нагревании расплавленный титан охотно вступает в реакцию с
водородом, азотом и кислородом, содержащимся в воздухе, в результате чего его
структура видоизменяется, зёрна становятся более крупными, а соединение между
ними – хрупким. Выход всё же был найден. Теперь для сварки используются
специальные приспособления в виде козырьков, колпаков и других защитных экранов
для отведения примесей от сварочных швов. Поэтому такая операция может
проводиться без особой подготовки, но с максимальной концентрацией внимания.

Однако существует и ряд случаев, при которых требуется 100%
гарантия того, что швы действительно надёжны и не распадутся в самый
неподходящий момент. Речь идёт об изготовлении корпусных деталей летательных
аппаратов, наземного транспорта, судов, крупных приборов машиностроения,
химической и ядерной промышленности. Сами понимаете, здесь даже минимальный
риск недопустим. И тогда на помощь сварщикам приходят специальные помещения с
контролируемой рабочей средой, температурой и бескислородным пространством. В качестве
наполнителя используются инертные газы, а сама сварка осуществляется очень
быстро. Если детали малогабаритные, применяются специальные короба с прозрачным
окном, через которое исполнитель контролирует процесс. Но в практике
встречаются и такие ситуации, когда изготовление
деталей состоит из крупных объектов. Здесь меры предосторожности ещё более
высокие. В качестве рабочего пространства используются специально
подготовленные помещения с откачанным воздухом и жёстким контролем
температурного режима. Сам сварщик действует в защитном костюме с автономной
системой жизнеобеспечения и обязан иметь высший уровень квалификации.

Пайка применяется в
том случае, если сварка нецелесообразна, дорога или просто не подходит по каким-то
причинам. Правда и здесь не обходится без затруднений. Титан при нагревании
становится очень восприимчив и податлив к химическим реакциям, а его активность
напрямую связана с оксидной плёнкой, покрывающей поверхность. По этой причине
практически все металлы, используемые для припоя, попросту не будут
эффективными, не образуют надёжную связь и разрушатся в местах соединения.
Единственным выходом из ситуации станет использование алюминия или чистого
серебра без примесей.

 Склёпывание
или закрепление болтами. Никто
не отменял и механическое скрепление деталей. Для этих целей можно использовать
титановые или алюминиевые заклёпки, либо болты из аналогичных материалов. Как
показывает практика, более эффективным и надёжным является именно алюминий. Но
и здесь есть некоторые загвоздки. Дело в том, что титан в необработанном виде
очень восприимчив к истиранию. Процесс трения скольжения может вывести деталь
из строя, заставив крепёжные элементы просто застрять внутри конструкции, или
заклинить. Есть два выхода из этой сложной ситуации:

• Азотирование;

• Оксидирование.

В первом случае элемент помещается в специальную камеру,
наполненную газообразным жидким азотом, после чего приобретает равномерную
защитную азотистую плёнку. Во втором, при равномерном нагреве в похожей камере
титан окисляется при помощи кислорода, а затем остужается при помощи воды или
воздуха, что даёт ему уже оксидную защитную плёнку.