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Soldadura de titanio: la contaminación es todo el problema
El titanio no es difícil de soldar debido al arco. Es difícil porque el titanio caliente absorbe oxígeno, nitrógeno e hidrógeno, y un baño de soldadura no tiene una capa de óxido que los mantenga fuera. Todas las prácticas que siguen —escudos de arrastre, presas de purga, herramientas dedicadas, criterios de aceptación de color— existen para cerrar esa ventana.
El titanio no se suelda mal, se contamina fácilmente. Indíquenos la junta, el espesor y la especificación aplicable, y el procedimiento y la base de inspección, y vuelva con ello por escrito. Envía los detalles de la articulación
La ventana que el proceso tiene que cerrar
Por debajo de aproximadamente 400 °C, el titanio es estable en el aire. Por encima de esta temperatura, el metal absorbe oxígeno y nitrógeno de la atmósfera y forma una capa superficial dura y frágil — denominada caso alfa. El hidrógeno se absorbe a una temperatura aún más baja, y es el hidrógeno el que causa el daño posteriormente, como fragilización por hidruro en lugar de un defecto inmediatamente visible.
Un baño de soldadura está por encima de esa temperatura por definición, y no tiene una película pasiva que ralentice la absorción. Así que la protección no está allí para mantener el arco estable o reducir las salpicaduras. Es lo único que se interpone entre la unión y un cambio químico que ningún tratamiento térmico posterior podrá revertir.
Lo que hace cada contaminante
| Contaminante | Lo que hace a la articulación | De dónde viene |
|---|---|---|
| Oxígeno | Aumenta la resistencia y la dureza mientras reduce la ductilidad y la tenacidad. Produce la capa alfa, que es un sitio de iniciación de grietas bajo fatiga y un sitio de corrosión bajo medios agresivos | Cobertura insuficiente del escudo, especialmente en la pieza de enfriamiento detrás del soplete |
| Nitrógeno | Se endurece más agresivamente que el oxígeno y se fragiliza aún más. La contaminación por nitrógeno es difícil de eliminar una vez que está presente | La misma falla del escudo, además de fugas en la línea de gas o una purga que nunca llenó el volumen |
| Hidrógeno | Forma hidruros frágiles. La unión puede pasar la inspección tal como está soldada y fallar en servicio, lo que la convierte en la menos tolerante de las tres | Consumibles húmedos, gas de protección contaminado, residuos de decapado, humedad superficial, contaminación por hidrocarburos |
| Hierro | No se absorbe del aire, sino que se unta desde herramientas, pinceles, ruedas de esmerilado y accesorios, y contamina la superficie del titanio donde luego se comporta como un sitio de metal diferente | Cepillos y ruedas de acero al carbono, accesorios y abrazaderas de acero, aparejos de elevación, medios compartidos de granallado |
El color de la soldadura no es cosmético
El color de óxido en una soldadura de titanio terminada es un registro de cuán caliente se puso el metal y cuánta cantidad de oxígeno estuvo presente mientras estaba caliente. Nadie lo pule porque se vea desordenado; es el instrumento de inspección más barato en el taller, y en gran parte del trabajo es el criterio de aceptación.
| Color en la cuenta terminada | Lo que indica | Disposición habitual |
|---|---|---|
| Plata o paja muy clara | El blindaje se mantuvo durante el rango de enfriamiento | Aceptar |
| Paja a través de bronce / azul oscuro | Algo de captura de oxígeno; superficial y a menudo aceptable donde el dibujo lo permite | Usualmente se acepta, sujeto a la especificación vigente y a cualquier requisito para retirar la capa |
| Azul claro o azul polvo sobre una gran área | Escudo perdido mientras la cuenta aún estaba caliente | La disposición depende de la especificación; rechazo frecuente |
| Gris, blanco o polvoriento | Oxidado, no simplemente teñido. Presencia de capa alfa | Retirar y volver a soldar, o rechazar |
El color debe leerse junto con la especificación y el espesor de la pared. Un tinte en una soldadura de sello autógena delgada en un tubo representa un riesgo diferente al mismo tinte en una junta pesada de múltiples pasadas donde las pasadas posteriores recalientan la capa contaminada.
Selección de procesos y diseño conjunto
- GTAW (TIG) es el predeterminado para el titanio. Es lento, controlable y, crucialmente, fácil de proteger adecuadamente. La mayoría de la soldadura de titanio en la fabricación general es GTAW, a menudo autógena en secciones delgadas.
- Haz de electrones y láser La soldadura se utiliza donde la penetración o la entrada de calor hacen que GTAW sea poco práctico. No son una forma de evitar la protección, son una forma de evitar la distorsión, y para secciones gruesas normalmente se realizan en vacío o con una cámara inerte.
- La elección del relleno importa menos que el escudo. Es normal coincidir con el grado base, o usar un relleno ligeramente más blando donde exista riesgo de agrietamiento. Ningún relleno puede rescatar un fallo del escudo.
- El diseño de la unión difiere del acero. El titanio tiene baja conductividad térmica y una zona afectada por el calor estrecha, por lo que se necesita menos penetración para la misma resistencia. Las preparaciones con tope cuadrado reemplazan las ranuras en V que llevaría un dibujo de acero con el mismo espesor, y el número de pasadas disminuye con ellas.
- Purgar la parte trasera, cada vez. Para tubos y tuberías, una purga interna completa con oxígeno medido en la salida es el único método confiable. Tanto los tapones de purga desechables como los tapones solubles tienen modos de falla que solo aparecen en el extremo de salida de un tramo largo.
Práctica de taller: la parte que decide la repetibilidad
La soldadura de titanio falla en el banco más a menudo que en la antorcha. Los controles que importan son poco llamativos y absolutos:
- Cepillos de alambre de acero inoxidable dedicados y ruedas de esmeril reservadas para titanio. Un cepillo de acero al carbono usado una vez en una fabricación de acero contaminará todas las uniones de titanio que le sigan.
- Desengrasar antes del montaje, no después. Acetona o un solvente aprobado, aplicados y dejados evaporar rápidamente, en las caras de la unión y al menos un ancho de mano a cada lado.
- Gas de protección limpio, seco y no contaminado, con el flujo correcto. Un flujo demasiado alto arrastra aire y es una causa común de un escudo que parece estar presente pero funciona como si estuviera ausente.
- No hay piezas de acero en la zona caliente, y se debe tener cuidado al manejarlas entre la limpieza y la soldadura. La limpieza lograda y luego perdida por una mano con guante es la causa más común de una tonalidad errante.
Qué indicar en la consulta o el dibujo
Los requisitos de soldadura suelen estar poco especificados, y la brecha se llena mediante suposiciones. Cuatro elementos la cierran: el especificación de soldadura que gobierna, el articulación y grosor, ya sea la articulación autógeno o relleno, y el inspección y aceptación — radiografía, penetrante, prueba de dureza o solo color. Añada si se va a eliminar el óxido superficial después de la soldadura y si se realizará algún tratamiento térmico posteriormente, ya que ambos cambian la secuencia y el precio.
Cuando la soldadura forma parte del suministro, confirmamos el procedimiento, la calificación y la base de inspección por escrito con la cotización en lugar de después de los hechos. Envíe los detalles de la unión con el consulta.
Preguntas frecuentes
Preguntas frecuentes
¿Se puede soldar titanio al aire libre?
Solo donde la unión permanece dentro de un escudo inerte. La copa de la antorcha cubre la piscina fundida, pero la cuenta se mantiene por encima del umbral de absorción durante cierta distancia detrás del arco, por lo que se necesita un escudo trasero para cualquier pasada autógena que no sea la más pequeña. Todo lo suficientemente caliente como para absorber oxígeno, nitrógeno o hidrógeno debe estar bajo gas hasta que se enfríe por debajo de aproximadamente 400 °C.
¿Qué significa una soldadura azul en el titanio?
Que la cuenta vio oxígeno mientras aún estaba caliente. El color es el grosor de la capa de óxido, que es una función directa de la temperatura y la disponibilidad de oxígeno: plata y paja clara significa que el protector mantuvo; azul significa que no se mantuvo lo bastante detrás del arco; gris o blanco significa que el metal se oxidó en lugar de simplemente teñirse, lo cual es caso alfa y debe ser removido o se debe rechazar la junta.
¿La soldadura de titanio necesita un purga trasera?
Sí, en cualquier unión donde el reverso se caliente, lo cual ocurre en toda soldadura de penetración completa. Purgar con argón y verificar el contenido de oxígeno en la salida del volumen purgado es el único método confiable. Omitirlo produce una raíz descolorida y fragilizada que puede pasar una inspección superficial y fallar después.
¿Se puede soldar el titanio al acero inoxidable directamente?
No de manera fiable. El titanio y el acero forman fases intermetálicas frágiles en la interfaz, por lo que una soldadura de fusión directa se agrieta. Las uniones entre los dos se realizan a través de un intermedio: una pieza de transición, un componente revestido o una junta mecánica con una junta que separa los metales. El cobre revestido de titanio se utiliza exactamente en este papel para conexiones eléctricas y de procesos.
Preguntar sobre la soldadura de titanio
Envíe el dibujo con la calificación y la especificación vigente. Confirmaremos el formato del material, la ruta del proceso, el plan de inspección y una fecha por escrito junto con la cotización.