Erstens kann Ti-6Al-4V mit Verfahren wie GTAW (WIG), GMAW (MIG), Plasmalichtbogenschweißen und Elektronenstrahlschweißen (EBW) erfolgreich geschweißt werden.Die größte Herausforderung beim Schweißen von Titan ist seine extrem hohe chemische Reaktivität bei erhöhten Temperaturen. Oberhalb von etwa 500 Grad absorbiert Titan schnell Sauerstoff, Stickstoff und Wasserstoff aus der Luft, was zu Versprödung, erhöhter Härte und verringerter Duktilität und Zähigkeit führt. Daher muss das Schweißbad, die Hochtemperatur-Schweißzone und die Rückseite vollständig mit Schutzgas (Argon oder Helium) geschützt werden. Bei ordnungsgemäßer Abschirmung und Reinigung können stets einwandfreie, fehlerfreie Schweißnähte hergestellt werden.
Als nächstes kommt es zur Festigkeitsreduzierung nach dem Schweißen.Im geschweißten Zustand unterliegen das Schweißgut und die Wärmeeinflusszone (HAZ) mikrostrukturellen Veränderungen: Die Alpha-Beta-Struktur wandelt sich beim schnellen Abkühlen in groben Martensit um, was zu einer höheren Härte, aber geringeren Duktilität im Vergleich zum Grundwerkstoff führt.
Bei geglühtem Grundmaterial betragen die Streckgrenze und die Zugfestigkeit der Schweißverbindung normalerweise 85 % bis 95 % des Grundmaterials.Mit anderen Worten: Die Festigkeitsreduzierung ist relativ gering und beträgt typischerweise 5 bis 15 %. Die Schweißzone weist eine höhere Festigkeit, aber eine geringere Dehnung auf; Die Gesamtfuge kann dennoch die meisten statischen Anforderungen erfüllen.
Wenn sich das Grundmaterial im lösungsbehandelten und gealterten Zustand (STA) befindet, geht die Verstärkungswirkung in der Schweißnaht und in der HAZ während des Schweißens verloren, was zu einer deutlicheren Festigkeitsabnahme führt, normalerweise um etwa 15 % bis 25 %. Daher wird das Schweißen im Allgemeinen an geglühtem Material und nicht an vollständig gealtertem Material durchgeführt.
Die Wärmebehandlung nach dem Schweißen (PWHT) hängt von der erforderlichen Leistung und Anwendung ab:
Unkritische Strukturkomponenten:Für Teile, bei denen mäßige Duktilität und Zähigkeit akzeptabel sind, ist keine Wärmebehandlung nach dem Schweißen erforderlich. Oft sind die Schweißeigenschaften ausreichend.
Spannungsarmglühen:Wird normalerweise 1–2 Stunden lang bei 530–590 Grad durchgeführt. Dadurch wird die Schweißeigenspannung reduziert, ohne die Festigkeit wesentlich zu verringern, wodurch die Dimensionsstabilität und der Verformungswiderstand verbessert werden.
Vollglühen:Wird bei 700–800 Grad durchgeführt, um Duktilität und Zähigkeit wiederherzustellen, indem Martensit in eine weichere, stabilere Alpha-Beta-Struktur umgewandelt wird. Dadurch wird die Festigkeit leicht verringert, die Dehnung und die Schlagfestigkeit werden jedoch erheblich verbessert.
Zusammenfassend:Titanlegierungen der Güteklasse 5 weisen eine gute Schweißbarkeit unter strenger Inertgasabschirmung auf. Das Schweißen auf geglühtem Grundmetall führt zu einer geringen Festigkeitsminderung von 5 bis 15 %. Eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen ist nicht zwingend erforderlich, wird jedoch zum Spannungsabbau oder zur Wiederherstellung der Duktilität bei Anwendungen mit hoher Zuverlässigkeit empfohlen.
