Due decisioni determinano la riuscita o il fallimento di una saldatura del titanio: scegliere il giusto filo d'apporto ERTi per il grado del metallo base e tenere l'ossigeno lontano dalla saldatura fino al raffreddamento. Il titanio viene saldato con filo d'apporto classificato secondo AWS A5.16, dove ogni numero ERTi corrisponde a un grado di titanio base. Scegliere il materiale d'apporto corrispondente al metallo base, oppure di un grado inferiore per una saldatura più duttile, quindi proteggere con gas inerte il bagno fuso e la saldatura durante il raffreddamento. Un errore in una delle due fasi infragilisce il giunto, qualunque sia la composizione chimica del materiale d'apporto riportata sulla bobina.
Abbinare il materiale d'apporto al grado del metallo base
AWS A5.16 riguarda le bacchette e gli elettrodi per saldatura di titanio e leghe di titanio. La designazione ERTi segue il grado del metallo base, quindi la regola iniziale è semplice: abbinare il materiale d'apporto al metallo da unire, oppure scendere di un grado di resistenza per ottenere duttilità.
| Grado del titanio base | Materiale d'apporto tipico secondo AWS A5.16 | Note |
|---|---|---|
| Grade 1 / Grade 2 (CP) | ERTi-1, ERTi-2 | Commercialmente puro, massima duttilità, più facile da saldare; per impieghi corrosivi |
| Grade 3 (CP) | ERTi-2 o ERTi-3 | Un materiale d'apporto di grado inferiore aumenta la duttilità della saldatura rispetto a uno corrispondente |
| Grade 7 (Ti-Pd) | ERTi-7 | Contenente palladio, per acidi riducenti e cloruri; abbinare per mantenere il comportamento alla corrosione |
| Grade 9 (Ti-3Al-2.5V) | ERTi-9 | Per tubi Grade 9 |
| Grade 12 (Ti-0.3Mo-0.8Ni) | ERTi-12 | Migliore resistenza alla corrosione interstiziale |
| Grade 5 (Ti-6Al-4V) | ERTi-5, oppure ERTi-23 (ELI) | ERTi-5 è corrispondente; ERTi-23 ELI viene scelto quando conta la tenacità della saldatura |
Il motivo per scegliere un materiale d'apporto di un grado inferiore al metallo base è che una saldatura e la sua zona termicamente alterata sono solitamente meno tolleranti del metallo base; un materiale d'apporto leggermente più tenero e più duttile resiste quindi alla criccatura. Per i gradi resistenti alla corrosione come Grade 7, abbinare il materiale d'apporto affinché la saldatura mantenga lo stesso comportamento alla corrosione del metallo base. Per Ti-6Al-4V, ERTi-5 è il materiale d'apporto corrispondente, mentre ERTi-23 (il grado a tenore di interstiziali extra basso) produce una saldatura più tenace quando la fatica o la tenacità a frattura determinano il progetto. Il materiale d'apporto offre le proprietà dichiarate soltanto se la saldatura rimane pulita, e questa è la seconda parte del lavoro.
Perché le saldature del titanio richiedono una protezione totale
Il titanio è poco reattivo a temperatura ambiente grazie alla sua pellicola di ossido, ma un bagno di saldatura non è a temperatura ambiente. Oltre circa 500 C il titanio assorbe ossigeno, azoto e idrogeno dall'aria, e questi interstiziali infragiliscono la saldatura. La protezione con argon dell'arco visibile da sola non basta; occorre proteggere il bagno, il lato della radice e la saldatura durante il raffreddamento.
| Punto di selezione | Cosa afferma la guida |
|---|---|
| Protezione della torcia | argon per saldatura, oppure una miscela argon-elio per un maggiore apporto termico, a copertura dell'arco e del bagno (classe AWS A5.32 SG-A o SG-He). |
| Protezione gassosa al rovescio | gas inerte sul lato della radice, essenziale per tubi e qualsiasi giunto a piena penetrazione, affinché il lato inferiore non si ossidi. |
| Protezione gassosa posteriore | una lente per gas o un dispositivo di protezione al seguito che mantiene l'argon sulla saldatura e sulla zona termicamente alterata finché il metallo non si è raffreddato al di sotto della temperatura alla quale assorbe ossigeno. |
La metallurgia dell'infragilimento segue lo stesso meccanismo dello strato alfa che si forma sulle superfici calde delle barre e dei pezzi forgiati; le informazioni di base sono in alpha case sul titanio.
Pulizia e manipolazione del materiale d'apporto
La maggior parte dei difetti di saldatura del titanio nasce dalla contaminazione, non da un problema di composizione chimica del materiale d'apporto. Idrocarburi, umidità e sporco di officina si decompongono nell'arco e introducono idrogeno e carbonio nella saldatura.
| Requisito di pulizia e manipolazione |
|---|
| Sgrassare il giunto e il filo d'apporto con un solvente pulito e manipolare entrambi con guanti puliti che non lascino pelucchi, non a mani nude. |
| Preparare il titanio con utensili dedicati, non con quelli utilizzati sull'acciaio, per evitare contaminazioni da ferro. |
| Mantenere l'estremità calda della bacchetta d'apporto all'interno della protezione gassosa. Se la punta perde la sua finitura brillante, si è ossidata; tagliarla prima di proseguire. |
| Conservare il filo d'apporto pulito e asciutto nella confezione contrassegnata con il grado, affinché lega e colata rimangano tracciabili. |
Interpretare il colore della saldatura come controllo di qualità
Il colore rimasto su una saldatura di titanio raffreddata indica direttamente l'efficacia della protezione. Argento brillante o paglierino chiaro indicano che la protezione ha funzionato; blu scuro, grigio o una polvere bianca indicano che l'ossigeno ha raggiunto il metallo caldo e che il giunto è probabilmente infragilito e sarebbe opportuno scartarlo. La scala cromatica completa e il significato di ogni tonalità sono in colore della saldatura del titanio e colorazione termica.
Beiyu fornisce filo d'apporto in titanio nei gradi comuni: filo per saldatura ERTi-7, filo TIG in titanio, filo MIG in titanio, generico filo per saldatura del titanio e filo 6Al-4V ELI, con grado, classificazione AWS e colata tracciabili sul certificato del materiale. Per la scelta del grado consultare la guida al confronto dei gradi di titanio, e per le informazioni di base sulla saldatura consultare lavorazione del Ti-6Al-4V. Inviare grado del metallo base, diametro e quantità con la Richiesta di offerta.
FAQ
Quale filo d'apporto utilizzare per il titanio Grade 2?
ERTi-2 corrisponde al titanio commercialmente puro Grade 2. ERTi-1 può essere utilizzato quando si desidera una saldatura più tenera e più duttile. Entrambi mantengono il comportamento alla corrosione del titanio CP.
È possibile saldare Grade 5 (Ti-6Al-4V) con ERTi-23?
Sì. ERTi-5 è il materiale d'apporto corrispondente per Ti-6Al-4V; ERTi-23 è la versione a tenore di interstiziali extra basso e produce una saldatura più tenace e più duttile, motivo per cui viene scelto per giunti critici a fatica e impegnativi.
Perché la saldatura del titanio è diventata blu o grigia?
La saldatura calda ha assorbito ossigeno perché la protezione era incompleta. Blu, grigio o bianco indicano contaminazione e infragilimento; puntare all'argento brillante o al paglierino chiaro e aggiungere la protezione al rovescio e la protezione al seguito.
È sempre necessaria la protezione al rovescio?
Per i tubi e qualsiasi saldatura a piena penetrazione, sì. Il lato della radice raggiunge la stessa temperatura di reattività del lato frontale, quindi senza protezione inerte al rovescio il lato inferiore si ossida anche se quello superiore appare pulito.
Argon o elio per il titanio?
L'argon per saldatura è il gas di protezione standard. Una miscela argon-elio aumenta l'apporto termico per sezioni più spesse o velocità di avanzamento maggiori. Entrambi devono essere di qualità per saldatura; la priorità è la copertura completa del bagno e della saldatura durante il raffreddamento.
Cosa resta da definire nell'ordine dopo la scelta del materiale d'apporto
Abbinare il materiale d'apporto al grado del materiale base risolve la questione metallurgica. L'ordine deve comunque indicare il diametro con la relativa tolleranza, la forma di fornitura del filo e ciò che riporta il certificato: nessuno di questi elementi deriva dall'abbinamento dei gradi.
| Campo | Cosa controlla | Dove si applica |
|---|---|---|
| Diametro con tolleranza | Comportamento di alimentazione attraverso la torcia o l'alimentatore | Indicati insieme, non il solo diametro |
| Formato di fornitura | Lunghezze a misura diritte, matassa o bobina | Una riga dedicata nell'ordine |
| Stato superficiale | Pulizia in corrispondenza dell'arco, che determina la qualità della saldatura | Indicata separatamente dallo stato di fornitura |
| Ambito di rendicontazione | Cosa compare sul certificato oltre ai risultati obbligatori | Indicato nell'ordine |
Come si ottengono i valori di composizione alla base della scelta del materiale d'apporto
| Cosa viene riportato | Metodo richiamato dalla specifica |
|---|---|
| Ossigeno e azoto | ASTM E1409 |
| Idrogeno | ASTM E1447 |
| Carbonio | ASTM E1941 |
| Composizione della lega | ASTM E539 e ASTM E2371 |
Indicare un metodo chiarisce come è stato ottenuto un valore. Non aggiunge un controllo che l'ordine non ha richiesto. Beiyu fornisce filo di titanio per saldatura con un certificato di collaudo 3.1 secondo EN 10204 e tracciabilità tramite il numero di colata.
Dettagli delle specifiche con fonti
La selezione del materiale d'apporto per il titanio dipende dai valori degli interstiziali tanto quanto dai nomi dei gradi. La logica della scelta di ERTi-23 rispetto a ERTi-5 rispecchia la distinzione del metallo base, dove Grade 5 standard ha un limite massimo di ossigeno di 0,20 per cento secondo ASTM B348 e la variante ELI è specificata con un intervallo più ristretto di interstiziali, con meno ossigeno che aumenta duttilità e tenacità della saldatura a fronte di una modesta riduzione della resistenza. Sul fronte dei gas, AWS A5.32 classifica i gas di protezione richiamati dalle note di procedura di questa pagina, e la sua classe di argon per saldatura prevede una purezza minima di 99.997 per cento, una voce che conviene riportare nella procedura di saldatura accanto alla classificazione del materiale d'apporto, perché i difetti di protezione sono solitamente problemi di purezza o copertura anziché di composizione chimica del materiale d'apporto.
Beiyu Titanium trafila a freddo il proprio filo per saldatura e lo finisce brillante o decapato all'acido, fornendo filo in matasse da 0.8 a 12 mm di diametro e filo in bobine da 0.01 a 6.35 mm; l'estremità più fine di questo intervallo è destinata alla saldatura TIG meccanizzata e orbitale. La scheda del filo di fabbrica associa ogni grado trafilato alla sua classificazione ERTi come nella tabella sopra, compreso il dettaglio che il filo Grade 3 è indicato in corrispondenza di ERTi-2; un'offerta Beiyu riporta insieme il grado base e la classe ERTi affinché il materiale d'apporto lasci lo stabilimento produttore documentato rispetto al metallo che unirà.