Los mejores métodos de soldadura fuerte para titanio y aleaciones de titanio

El titanio y sus aleaciones, que se componen de elementos como hierro, aluminio, vanadio y molibdeno, tienen excelentes propiedades físicas y mecánicas, como alta resistencia, alta resistencia al calor y buena resistencia a la corrosión. Se utilizan ampliamente en campos de alta tecnología como la ingeniería química, la ingeniería marina, el transporte, la medicina, la construcción, la industria aeroespacial y militar y son importantes materiales estructurales livianos. Entre ellos, la industria aeroespacial es un área importante de aplicaciones posteriores.
El titanio y sus aleaciones son metales reactivos y se utilizan ampliamente en las industrias aeroespacial, petroquímica y nuclear. Los principales problemas en la soldadura fuerte del titanio y sus aleaciones son los siguientes:
① La película de óxido estable en la superficie. El titanio y sus aleaciones tienen una fuerte afinidad por el oxígeno y generan fácilmente una película de óxido estable en la superficie, lo que dificulta la humectación y dispersión del material de soldadura. Por lo tanto, debe retirarse durante la soldadura.
② Absorbe fuertemente los gases. El titanio y sus aleaciones tienden a absorber hidrógeno, oxígeno y nitrógeno durante el proceso de calentamiento, y cuanto mayor es la temperatura, más fuerte es la absorción, lo que conduce a una fuerte disminución de la plasticidad y dureza del titanio. Por lo tanto, la soldadura fuerte debe realizarse al vacío o en una atmósfera inerte.
③ Fácil de formar compuestos intermetálicos. El titanio y sus aleaciones pueden reaccionar con la mayoría de los materiales de soldadura fuerte para formar compuestos quebradizos, lo que hace que las uniones se vuelvan quebradizas. Por lo tanto, el material de soldadura fuerte utilizado para soldar otros materiales básicamente no es adecuado para soldar metales reactivos.
④ La estructura y las propiedades son propensas a cambiar. El titanio y sus aleaciones sufren una transformación de fase y un engrosamiento del grano durante el calentamiento. Cuanto mayor sea la temperatura, más grave será el engrosamiento, por lo que la temperatura para la soldadura fuerte a alta temperatura no debe ser demasiado alta.
En resumen, al soldar titanio y sus aleaciones, se debe prestar atención a la temperatura de calentamiento de la soldadura. Generalmente, la temperatura de soldadura no debe exceder los 950-1000 grados y cuanto más baja sea la temperatura de soldadura, menor será el impacto en las propiedades del material base. Para aleaciones templadas y revenidas, la soldadura fuerte también se puede realizar bajo la condición de no exceder la temperatura de envejecimiento.
Para evitar la oxidación y las reacciones de absorción de oxígeno e hidrógeno en la unión soldada, la soldadura fuerte de titanio y aleación de titanio se realiza en una atmósfera inerte y al vacío y generalmente no se utiliza la soldadura fuerte con llama. Cuando se suelda al vacío o con cloro, se puede usar calentamiento de alta frecuencia, calentamiento en horno y otros métodos, que tienen una velocidad de calentamiento rápida y un tiempo de mantenimiento corto, lo que da como resultado una capa más delgada de compuestos en la zona de interfaz y un mejor rendimiento de la junta. Por lo tanto, se deben controlar la temperatura de soldadura y el tiempo de mantenimiento para que el material de soldadura fluya hacia el espacio.
La razón por la que la soldadura fuerte del titanio y sus aleaciones se realiza mejor en vacío y argón es que, aunque el titanio tiene una gran afinidad por el oxígeno, puede obtener una superficie lisa en un vacío de 13,3 Pa debido a la disolución de la película de óxido en la superficie.
Cuando se suelda en una atmósfera de argón y el rango de temperatura de soldadura es 760-927 grados, se requiere argón de alta pureza para evitar la decoloración del titanio. Generalmente, se utiliza argón líquido en contenedores de almacenamiento de refrigerante porque tiene una alta pureza.
Al soldar titanio y aleaciones de titanio, a menudo se forman compuestos intermetálicos frágiles en la interfaz o en el espacio de soldadura, lo que reduce el rendimiento de la unión soldada. La unión por difusión se puede utilizar para mejorar el rendimiento de la unión soldada. Durante la soldadura fuerte, se coloca una lámina de cobre, una lámina de níquel o una lámina de plata de 50 μm de espesor entre las aleaciones de titanio, que forman respectivamente eutécticos Cu-Ti, Ni-Ti y Ag-Ti basándose en la reacción de contacto entre el titanio y estos metales. Luego estos frágiles compuestos intermetálicos se difunden. La junta unida por difusión tiene un rendimiento relativamente bueno bajo una determinada temperatura y tiempo.
Además, las aleaciones de titanio en fase + - se pueden utilizar en estados recocido, tratado con solución o envejecido. Si se requiere recocido después de la soldadura fuerte, hay tres esquemas disponibles: soldadura fuerte a la temperatura de recocido o por debajo de ella después del recocido; soldar a una temperatura superior a la temperatura de recocido y adoptar un proceso de enfriamiento segmentado en el ciclo de soldadura para obtener una estructura de recocido; y soldar a una temperatura por encima de la temperatura de recocido y luego recocer.