Como Soldar Titanio – Jefatura de Soldadura

El titanio es un metal altamente reactivo, razón por la cual, en el pasado, las personas solo lo soldaban en cámaras selladas herméticamente. Sin embargo, el titanio no es tan difícil de soldar como la gente piensa. Con protección de gas adecuada y medidas preventivas, puede realizar el trabajo fácilmente. En este artículo te contamos cómo soldar titanio.

El titanio tiene algunas propiedades que juegan un papel fundamental en el proceso de soldadura.

• Tiene una densidad más baja que la mayoría de los metales.
• No es tan elástico como otros metales.
• El titanio tiene un punto de fusión más alto que la mayoría de los otros metales utilizados en la soldadura.
• Es un material fácilmente reactivo y se contamina fácilmente.
• No es tan dúctil como el acero inoxidable.

Preparación previa a la soldadura

Una soldadura de titanio adecuada se verá como mercurio congelado: será brillante y reflectante. Para asegurarse de producir una soldadura de buena calidad, primero debe seguir algunos pasos para preparar la superficie de soldadura para el procedimiento.

limpiar la superficie

Le recomendamos que prepare su superficie antes de todos los trabajos de soldadura. Sin embargo, con el titanio, debe tener especial cuidado. Cuanto más limpia esté la superficie, más fuerte será la unión. El aceite, el polvo, la suciedad, el óxido, el líquido de corte y la pintura pueden dar como resultado una junta quebradiza, lo que cuenta como una falla de soldadura.

Para asegurar una soldadura duradera y exitosa, siga las tres C:

• superficie limpia
• espacio de trabajo limpio
• Limpiar varilla de relleno

Si incluso una de estas superficies no está limpia, puede terminar contaminando fácilmente su pieza de trabajo. Para eliminar todas las partículas no deseadas de la superficie, le sugerimos que utilice un limpiador químico diseñado específicamente para titanio.

Para la superficie de trabajo, use un limpiador a vapor y una solución diluida de hidróxido de sodio para limpiar todos los contaminantes. Luego, use un soplador de aire caliente para eliminar toda la humedad del área de trabajo.

No use un soplador de aire caliente en ningún solvente químico inflamable. Debe asegurarse de que el limpiador químico que utiliza para limpiar la pieza de trabajo no sea inflamable.

Limpie todo el equipo y séquelo antes de usarlo. También puede usar la solución que usó para la estación de trabajo para las herramientas.

El titanio no reacciona bien con el cloro, así que revisa dos veces el limpiador para asegurarte de que no sea a base de cloro. Los guantes de goma también contienen cloro, por lo tanto, use guantes de plástico o de algodón.

Elija un gas de protección

Dado que el titanio reacciona fácilmente con el aire, el aceite, la suciedad, la humedad y otros metales para formar compuestos quebradizos, es esencial utilizar el gas de protección adecuado cuando busca asegurarse de obtener una soldadura fuerte. Por lo general, la mayoría de los soldadores utilizan argón con una pureza del 99,999 % para el proceso. Solo el argón y el helio realmente puros proporcionan una protección óptima contra la atmósfera.

Cuando compre el gas de protección para su proyecto de soldadura, asegúrese de obtener este gas únicamente de proveedores confiables. Incluso si el argón es un poco menos puro de lo requerido, puede provocar decoloración. Terminarás con una soldadura teñida de amarillento, que no es algo que quieras que suceda. El gas impuro o la cobertura incompleta también pueden causar manchas y tintes azules.

Con el titanio, debe asegurarse de que no solo el frente sino también la parte posterior se mantengan protegidos de la atmósfera. Cualquier área afectada por el calor tendrá una reacción adversa si entra en contacto con el oxígeno.

Para piezas más pequeñas, puede usar compartimentos cerrados hechos de cajas de guantes llenas de gas de protección. Incluso puede utilizar cámaras de gas de purga de polietileno especialmente fabricadas combinadas con un monitor de purga. Con ellos, puedes verificar que la cámara tiene suficiente Argón para brindar una protección óptima.

Si está buscando tener un nivel ideal de cobertura mientras suelda, aquí hay tres pasos que debe seguir:

• Blindaje primario: generalmente se construye en la antorcha de soldadura y proporciona la cobertura primaria necesaria para proteger el charco de soldadura fundida. Puede usar una antorcha estándar enfriada por agua que esté equipada con una copa de cerámica y lentes de gas. Le sugerimos que elija una linterna con una copa más ancha para una mejor cobertura.
• Blindaje secundario: los escudos posteriores brindan protección secundaria. Se adjuntan al extremo de la mayoría de las antorchas de soldadura y garantizan que todas las áreas afectadas por el calor se mantengan a salvo de la contaminación.
• Blindaje de respaldo: estos dispositivos se parecen a los escudos de seguimiento y cumplen prácticamente la misma función. Son dispositivos de mano o están pegados en su posición. Rara vez vienen preinstalados en el soplete de soldadura.

Selección del alambre de relleno adecuado

Al elegir el metal de aporte para soldar titanio y sus aleaciones, le sugerimos que elija un alambre de aporte que tenga principalmente las mismas propiedades que el material base. También puede seleccionar un cable que esté categorizado en un nivel de resistencia que esté un grado por debajo del metal base. En algunas situaciones, el soldador puede incluso usar una categoría diferente de alambre de relleno por completo.

Su elección de alambre de relleno dependerá de las propiedades y la combinación de la junta. Para mejorar la ductilidad de las juntas:

• Cuando suelde titanio sin alear de mayor resistencia, use un metal de aporte que tenga una menor resistencia a la fluencia de la base.
• Puede usar material de relleno sin alear al soldar titanio de las clasificaciones Ti-5A1-2.5Sn y Ti-6A1-4V.
• Otra opción es el metal de aporte con porcentajes más bajos de oxígeno, nitrógeno, hidrógeno, carbono y otros contenidos de aleación que el metal base.

Procesos de soldadura utilizables

Al soldar titanio y aleaciones de titanio, puede utilizar cualquiera de los siguientes procedimientos de soldadura:

• (EBW) Soldadura por haz de electrones
• (GTAW) Soldadura por arco de gas-tungsteno o (TIG) Soldadura con gas inerte de tungsteno
• (RW) Soldadura por resistencia
• (LBW) Soldadura por rayo láser
• (PAW) Soldadura por arco de plasma
• (GMAW) Soldadura por arco gas-metal o (MIG) Metal Gas Inerte
• (FRW) Soldadura por fricción

Soldadura por haz de electrones

Este es un proceso de fusión que utiliza un haz de electrones de alta velocidad para unir dos metales. Cuando el rayo entra en contacto con las piezas de metal, genera un calor intenso. Las dos placas se derriten y fusionan para formar una unión sólida. Las industrias de producción aeroespacial y aeronáutica utilizan la soldadura por haz de electrones debido a la durabilidad de las uniones producidas.

Puede utilizar el procedimiento de soldadura por haz de electrones para placas de 6 mm a 76 mm y más. El proceso produce soldaduras de alta calidad con bajos niveles de contaminación ya que el proceso se lleva a cabo en una atmósfera de alto vacío.

Gas inerte de tungsteno / GTAW

Los procesos de soldadura TIG o GTA utilizan un electrodo de tungsteno no consumible que transfiere corriente al arco de soldadura. El gas protector se utiliza para proteger el charco de soldadura de la contaminación externa, lo que puede resultar en soldaduras débiles y de baja calidad. En el proceso, necesita un metal de relleno o un alambre para la unión soldada.

Es un proceso muy utilizado para soldar titanio y sus aleaciones. Puede usar TIG sin material de relleno para juntas de ranura a tope cuadrada en metales base de hasta 2,5 mm de espesor. Para láminas más gruesas, debe usar un metal de aporte para garantizar que la unión de soldadura resultante sea duradera.

Soldadura por Resistencia (RW)

La soldadura por resistencia es un procedimiento termoeléctrico. Une dos piezas de metal haciendo pasar una corriente controlada a través de las placas durante un período controlado. También es común usar una cantidad significativa de presión para el procedimiento. En este método, el calor está estrictamente restringido al área que debe unirse.

Puede usar soldadura por resistencia para unir titanio y sus aleaciones para soldaduras por puntos o continuas. Es particularmente útil cuando se trata de soldar titanio con otros metales como acero al carbono o placas de acero inoxidable.

Soldadura por rayo láser (LBW)

Este es otro proceso de soldadura por fusión que une dos piezas de metal mediante un láser. Calienta la intersección entre las dos placas, que se funden y fusionan, formando la unión. Una vez que el charco de soldadura fundida se enfría y se solidifica, da como resultado una soldadura firme y duradera.

Los soldadores ahora prefieren cada vez más la soldadura por rayo láser para el titanio, ya que elimina la necesidad de una cámara de vacío. Sin embargo, el uso de gas de protección sigue siendo obligatorio porque persiste el riesgo de contaminación.

Aunque tanto el rayo láser como el rayo de electrones son procedimientos de soldadura por fusión, el alcance del primero es más restringido. No puede usar el proceso de manera eficiente en placas de titanio de más de 13 mm de espesor.

Soldadura por arco de plasma (PAW)

La soldadura por arco de plasma es similar a TIG, ya que también utiliza un arco entre un electrodo de tungsteno y la pieza de trabajo. Es adecuado para su uso en casi todas las clasificaciones de titanio y funciona bien incluso en láminas de metal más gruesas. Con la técnica del ojo de la cerradura, también puede usarlo en una placa de una sola pasada de hasta 13 mm de espesor.

Metal gas inerte (MIG)/soldadura por arco de gas-metal (GMAW)

La soldadura MIG utiliza un alambre de metal de aporte sólido que se calienta y alimenta continuamente a través de una pistola de soldadura. El proceso garantiza el uso de gas de protección para proteger el charco de soldadura de la contaminación. Muchos soldadores prefieren GMAW por su alta tasa de deposición de metal y productividad.

También puede usar el proceso para soldaduras de titanio en placas que tienen más de 3 mm de espesor. Usando la técnica de corriente pulsada, puede producir soldaduras de alta calidad. El método resulta menos costoso que otros, especialmente para su uso en placas de titanio de más de 13 mm de espesor.

Soldadura por fricción (FRW)

Como su nombre lo indica, el método utiliza la fricción para unir dos piezas de metal. Es un proceso de soldadura de estado sólido en el que la unión resultante es tan fuerte como la base. Es ampliamente utilizado en varias industrias y es útil para unir tuberías, tubos o varillas. Funciona particularmente bien en situaciones en las que puede lograr la limpieza de las juntas sin el uso de medidas de protección adicionales.

Consejos y trucos para la soldadura TIG

Aquí hay algunos consejos y trucos para cuando trabaje con titanio.

• Use una fuente de poder de soldadura GTAW estándar combinada con un arranque de arco de alta frecuencia. Usar una polaridad negativa de electrodo de corriente continua con control de amperaje remoto funciona bien para soldar titanio.
• Use una antorcha TIG enfriada por agua. Pueden realizar soldaduras a alta temperatura durante períodos más prolongados. En comparación con las antorchas enfriadas por aire, también son más pequeñas y fáciles de dirigir.
• Si está buscando una linterna más barata, le sugerimos que opte por una refrigerada por aire.
• Para soldar titanio se debe utilizar un electrodo de Tungsteno Ceriado al 2%:
  • 1/16 de pulgada o menos para soldar a menos de 125 amperios
  • 1/16 a 3/32 pulgadas para 125 a 200 amperios
  • Para más de 200 amperios, debe usar un electrodo de alrededor de 3/32 a 1/8 de pulgada de diámetro
• Utilice una lente ancha de gas con un diámetro de al menos 0,75 a 1 pulgada. Le permite realizar soldaduras más largas al proporcionar una cobertura más amplia.
• Utilice un bloque de purga de cobre poroso para proporcionar una cobertura uniforme a la pieza de trabajo desde todos los lados. El cobre actúa como una lente y distribuye uniformemente el gas protector a lo largo de la pieza de trabajo desde todos los lados.
• El flujo de gas ideal para bloques de purga y escudos de arrastre es de 10 pies cúbicos por hora. Para la antorcha, debe configurarla a 20 pies cúbicos por hora.
• Para juntas donde el uso de un bloque de purga se vuelve imposible, puede hacer una cámara con lámina de acero inoxidable y cinta de fibra de vidrio. Antes de comenzar a soldar, deje que el gas de protección fluya en la cámara improvisada el tiempo suficiente para permitir que el aire cambie por lo menos diez veces por completo.
• Para proteger el material de la contaminación, use siempre guantes de nitrilo cuando manipule titanio.
• Tan importante como elegir la varilla de aporte correcta, almacenarla apropiadamente es aún más esencial. Después de seleccionar uno y limpiar adecuadamente la varilla, debe guardarla en un frasco hermético para mantenerla segura para su reutilización en el futuro.
• Antes de soldar, asegúrese de romper la capa de óxido del titanio. Para hacer eso, use una amoladora y una herramienta de desbarbado. Asegúrese de reservar ambas herramientas específicamente para titanio. Siga eso con el proceso de limpieza.
• Limpie la pieza de trabajo con un paño sin pelusa usando acetona o un solvente de metil etil cetona. También puede usar una solución diluida de hidróxido de sodio y agua para preparar la superficie para soldar.
• También puede utilizar una lima de carburo y un cepillo de acero inoxidable para eliminar una ligera capa de óxido de la placa de titanio. Asegúrese de usar guantes de nitrilo y también dedique las herramientas para usar solo en titanio.
• Debe mantener el flujo de gas protector posterior al procedimiento hasta que la temperatura descienda por debajo de los 800 grados Fahrenheit.
• Le sugerimos que utilice un medidor de temperatura infrarrojo para asegurarse de que el titanio se enfríe hasta un rango seguro antes de cerrar el flujo de gas.

Soldar titanio es esencialmente lo mismo que soldar cualquier otro metal. Sin embargo, debido a su alta reactividad, puede convertirse en un proceso complicado. Siempre que se asegure de que el material se limpie correctamente antes de soldar, no debería tener problemas con el proceso de soldadura. Asegúrese de tener la configuración adecuada requerida para proteger el metal contra la contaminación. Si hace esto, el proceso se vuelve relativamente sencillo.

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