As ligas de titânio são amplamente utilizadas na indústria aeroespacial, construção naval, dispositivos médicos e outros campos devido à sua alta resistência, baixa densidade e excelente resistência à corrosão. No entanto, a soldagem de ligas de titânio está sujeita a rachaduras e outros defeitos, que afetam seriamente a qualidade da soldagem e as propriedades estruturais. Para resolver este problema de forma sistemática, é necessário realizar um controle abrangente de vários aspectos, como proteção do processo, controle térmico, correspondência de materiais e pré-tratamento de solda.
Implementar rigorosamente o processo de proteção de soldagem
A liga de titânio possui alta atividade contra oxigênio, nitrogênio, hidrogênio e outros gases em altas temperaturas, e esses elementos formarão óxidos, nitretos e hidretos frágeis ao invadir a solda, resultando na diminuição da tenacidade plástica da junta e induzindo trincas. Portanto, todo o processo de soldagem deve ser realizado sob proteção de gás inerte:
- Proteção local: bicos de pistola de soldagem de grande-diâmetro são usados para garantir que o gás argônio cubra a poça de soldagem e as zonas adjacentes-afetadas pelo calor, e o fluxo de ar deve ser suave e uniforme para evitar que a turbulência cause emaranhamento de ar.
-Proteção traseira: após a soldagem, use uma cobertura de corte para continuar a proteção com argônio até que a temperatura da solda e da zona-afetada pelo calor caiam abaixo de 200 graus para evitar oxidação em alta-temperatura.
-Proteção traseira: para soldas de topo em chapas médias e pesadas, almofadas de ar ou proteção de argônio devem ser instaladas na parte traseira para garantir que a área-de formação de dupla face esteja livre de poluição.
A pureza do gás de proteção deve ser maior ou igual a 99,99%, o ponto de orvalho deve ser inferior a -50 graus e a taxa de fluxo de ar na área protegida deve ser rigorosamente controlada.
Implementar controle de processo térmico de soldagem
A liga de titânio tem baixa condutividade térmica, e o acúmulo de calor de soldagem pode facilmente causar grãos grossos na zona-afetada pelo calor e aumentar a tendência a rachaduras. A entrada de calor de soldagem e a taxa de resfriamento precisam ser controladas por resfriamento forçado:
Placa de suporte de cobre - resfriada-a água: Uma placa de suporte de cobre com um dissipador de resfriamento é colocada na parte traseira da solda para acelerar a exportação de calor e limitar o tempo de permanência em alta temperatura.
-Controle a temperatura entre camadas: ao soldar múltiplas camadas e múltiplos passes, a temperatura entre as camadas deve ser controlada abaixo de 150 graus para evitar a formação de tecido superaquecido.
- Parâmetros de soldagem otimizados: a baixa entrada de calor é usada para reduzir a largura da zona-afetada pelo calor e, ao mesmo tempo, garantir a penetração.
Seleção razoável de materiais e métodos de soldagem
Correspondência de material de soldagem
A composição do fio de soldagem deve ser consistente ou semelhante ao metal base, e classes correspondentes como ER Ti-6Al-4V devem ser preferidas. Para juntas que exigem alta tenacidade, uma resistência ligeiramente menor e melhor plasticidade podem ser usadas para melhorar a resistência à trinca.
Seleção do método de soldagem
-Soldagem com proteção de gás inerte de tungstênio (GTAW/TIG): adequada para chapas finas, médias e pesadas, com arco estável e soldas de alta{1}}qualidade fáceis de obter. A soldagem TIG pulsada é recomendada para reduzir ainda mais a entrada de calor.
-Soldagem a arco plasma (PAW): indicada para chapas médias e pesadas, com fonte de calor concentrada e alta eficiência de soldagem. Se for usada uma mistura de argônio-hidrogênio, o teor de hidrogênio deve ser estritamente controlado dentro de menos ou igual a 5% para evitar rachaduras causadas pelo hidrogênio.
-Soldagem a laser/feixe de elétrons: adequada para componentes de precisão, com uma zona estreita-afetada pelo calor e pequena deformação, mas com alto custo de equipamento, que precisa ser realizada sob alto vácuo ou atmosfera protetora.
Melhore a preparação pré-de soldagem e o controle do processo
Limpeza e tratamento de articulações
Antes da soldagem, a superfície da junta e do fio de soldagem deve ser completamente removida da superfície da incrustação de óxido, graxa, umidade e outros contaminantes. As seguintes etapas são recomendadas:
- Limpeza mecânica: Utilize escova de aço inox ou fresa para retirar a película de óxido;
- Limpeza química: decapagem com solução de ácido nítrico + ácido fluorídrico, seguida de enxágue com água deionizada e secagem;
- Desnatação com acetona ou álcool.
Após a limpeza, a soldagem deve ser concluída em 4 horas para evitar poluição secundária.
Inspeção de montagem e proteção de gás
A folga de montagem deve ser rigorosamente controlada, geralmente não superior a 0,5 mm. Antes da soldagem, o gás é pré-descarregado para garantir que o gás de proteção cubra a área de solda e que o fluxo de ar seja uniforme. Testes de fumaça ou detectores de oxigênio podem ser usados para verificar o efeito de proteção.
Controle do ambiente de soldagem
A soldagem deve ser realizada em uma área especial limpa e sem vento, com umidade relativa controlada abaixo de 60% para evitar a entrada de umidade ambiente na área do arco.
Inspeção e tratamento pós{0}}soldagem
Inspeção visual, teste de penetração (PT) ou inspeção por raio X (RT) são recomendados, e testes ultrassônicos (UT) podem ser complementados para componentes importantes. Se necessário, o recozimento-sem tensão é realizado após a soldagem, a temperatura de recozimento é geralmente de 550 ~ 650 graus e o resfriamento do ar após o isolamento precisa ser realizado sob vácuo ou proteção de argônio.
A chave para a qualidade da soldagem de titânio está no controle de todo o processo: desde a limpeza pré-da soldagem, proteção de gás, gerenciamento de entrada de calor até a seleção do método, as especificações do processo devem ser rigorosamente aplicadas. Através do projeto sistemático e do controle do processo, a tendência a trincas de solda pode ser significativamente reduzida e juntas soldadas de liga de titânio confiáveis podem ser obtidas para atender às necessidades de fabricação de equipamentos-de alta qualidade.