где V , Г , ї" - соответственно объем (м°), площадь (м ) и среднее время существования сварочной ванны (с); Г - сила сварочного тока,А; Ц. - напряжение на дуге, В; Цп- погонная энергия, Дж/см; Ус$ - скорость сварки, см/с.

Повышение концентраций кислорода и азота в металле шва за счет их перераспределения из газовой фазы при аргонодуговой сварке вольфрамовым электродом без подачи присадочной проволоки титановых сплавов можно определить по уравнению [23]

где А Яе - поглощенное сварочной ванной количество кислорода или азота, % (касс); Кп - коэффициент перераспределения газовых часг:щ между металлом ванны и аргоновой защитной средой {% см/г с); Р/ц" -отношение площади поверхности сварочной ванны к ее объему, 1/см, (рис. 17); РКе - парциальное давление кислорода или азота в газовой фазе, г/см^; - среднее время существования сварочной ванны, о.

Окисление металла сварочной ванны происходит значительно активнее, чем ее азотирование. Так, при аргонодуговой сварке технического титана вольфрамовым электродом в камере Кп - 1,25*10 % см3/г.о., " сг^/г.с.°г

На конечное распределение газовых примесей в сбъгме металла шва оказывает влияние режим сварки. С увеличением погонной энергии (рис. 17) в большей степени снижается отношение Р/у , чем время существования сварочной ванны, поэтому конечные концентрации кислорода и азота в металле шва также будут уменьшаться. Наиболее зффектив-рис.17ным способом снижения загазованности метал-

ла сша является высокая степень очистки лр-:меняаыых для сварки тита-

«п„= 0,34'10"

30

м

о

А*

новых сплавов инертных газов (см. табл. 13).

Перераспределение кислорода и азота из газовой фазы в твердый металл зоны термического влияния лимитируется второй стадией процесса (отводом продуктов реакций металла с газовыми частицами адсорои-рованного слоя) из-за малых значений коэффициентов диффузии кислорода и азота в титановых сплавах. Однако в металле околошовной зоны, нагреваемой выше 1600 К, этот процесс развивается более активно, обусловливал значительное повышение концентраций кислорода к азота в прилегающих к поверхности слоях металла.

Водород является примесью внедрения, наиболее отрицательно влияющей на работоспособность сварных конструкций из титановых сплавоЕ.

Заметное поглощение водорода титаном и его сплавами начинается при температуре не менее 573 К. В связи о этим может происходить повышение концентраций водорода в металле практически в период всех видов обработки титановых сплавов, при которых имеет место нагрев ме талла в контакте с водородосодержащей средой вышеуказанной температу ры (рис. 18). На рис. 18 показано содержание водорода в металле шва 00 в зависимости от его концентрации в газовой среде Нг [25]: I) -расчетные данные по уравнению (6); 2) - экспериментальные результаты анализа; 3) - расчетные данные по уравнению (7). Однако на процесс поглощения водорода резкое тормозящее влияние оказывают окисные пленки на поверхности металла либо повышенные концентрации кислорода в оамом титановом оплаве. Аналогичное тормозящее влияние оказывают легирующие элементы в титановых сплавах - алюминий, цирконий, ванадий.

С повышением содержания практически всех возможных примесей рас -творимооть водорода в титановых сплавах понижается [17] (рис. 16). При взаимодействии титана с водородом в интервале температур{500. 900)К происходит образование гидридов и повышение содержания водорода в твердил растворе о(-титана. Выше 973 Е гидриды титана термодинамически не устойчивы и диосоциируют, поэтому весь водород может находиться только в твердом растворе в виде примеси внедрения либо в молекулярном состоянии - в микро- и макронесплошностях.

При температурах выше 973 К процесс взаимодействия титана с водородом является обратимым. В зависимости от температтш металла и парциального давления водорода в газовой фазе возможны как абсорбция так и десорбция водорода из титана (рис. 16). Однако равновесные концентрации водорода в металле в соответствии с изостерическим давлением достигаются при взаимодействии расплавленного либо нагретого до температур, близких к температуре плавления, твердого титана с газо-