La lega di titanio di grado 5 (Ti‑6Al‑4V) è la lega di titanio + più comunemente utilizzata in applicazioni industriali e strutturali. Sebbene abbia una buona saldabilità rispetto a molte leghe ad alta resistenza, è altamente reattivo chimicamente a temperature elevate, quindi un rigoroso controllo del processo è essenziale per produrre giunti saldati solidi e affidabili. Di seguito sono riportate le precauzioni fondamentali per la saldatura della lega di titanio di grado 5.
Innanzitutto, la pulizia è fondamentale.
Il titanio reagisce fortemente con l'ossigeno, l'azoto, l'idrogeno e il carbonio alle temperature di saldatura, causando infragilimento, porosità e fessurazioni. Tutte le superfici-compresi il giunto saldato, il filo di apporto e il materiale di base vicino-devono essere puliti accuratamente. Olio, grasso, acqua, polvere e fluidi di lavorazione devono essere rimossi con una pulizia con solvente, seguita da un getto d'aria secca. Anche la contaminazione da strumenti in acciaio, particelle di ferro o rame può causare difetti, pertanto sono fortemente consigliati strumenti e dispositivi di saldatura in titanio dedicati.
In secondo luogo, è obbligatoria un’efficace protezione dal gas.
A differenza dell'acciaio o dell'alluminio, il titanio richiede protezione non solo durante la saldatura ma anche fino a quando la zona saldata e interessata dal calore non si raffredda sotto i 300 gradi. In genere viene utilizzato argon di elevata purezza (99,99% o superiore). Per coprire l'intera regione ad alta temperatura viene spesso applicata una protezione finale, una grande lente antigas o una camera chiusa. Una schermatura insufficiente porta allo scolorimento, che indica l'assorbimento dei gas atmosferici e una grave perdita di duttilità e tenacità.
In terzo luogo, è importante il controllo dell’apporto di calore e della temperatura di interpass.
Un eccessivo apporto di calore favorisce la crescita dei grani nella zona saldata e interessata dal calore, riducendo la resistenza del giunto e le prestazioni a fatica. L'elevata temperatura di interpass aumenta anche il rischio di accumulo di idrogeno e di ossidazione. In generale, la temperatura di interpass dovrebbe essere mantenuta al di sotto di 150 gradi. Sono preferiti processi con apporto di calore da basso a moderato come GTAW (TIG), PAW e saldatura laser. I processi ad alto apporto di calore come la saldatura ad arco sommerso vengono utilizzati raramente.
In quarto luogo, la selezione del metallo d'apporto deve essere abbinata correttamente.
Per la maggior parte delle saldature strutturali, il metallo d'apporto ERTi‑5 (titanio commercialmente puro) viene spesso utilizzato per migliorare la duttilità e ridurre la sensibilità alle cricche. Quando è richiesta una resistenza adeguata, è possibile utilizzare il riempitivo Ti‑6Al‑4V (ERTi‑6Al‑4V), ma sono necessarie una pulizia e una schermatura più rigorose per evitare fessurazioni da solidificazione.
In quinto luogo, evitare la contaminazione e problemi legati ai metalli dissimili.
Evitare il contatto diretto con acciaio al carbonio, rame, ottone o bronzo. Il titanio ha una bassa conduttività termica e un elevato punto di fusione, quindi i bagni di saldatura si solidificano lentamente. Una geometria o un vincolo inadeguati possono portare alla distorsione della saldatura e allo stress residuo. La distensione post-saldatura può essere applicata ai componenti critici, ma solo con protezione totale da gas inerte.
Infine, l’ispezione post-saldatura e il controllo qualità sono essenziali.
L'ispezione visiva per scolorimento e porosità è standard. I test con liquidi penetranti (PT) o i test radiografici (RT) possono essere utilizzati per applicazioni critiche. I test meccanici, compresi i test di piegatura e di trazione, verificano che il giunto soddisfi i requisiti di duttilità e resistenza.
In sintesi,Il successo della saldatura della lega di titanio di grado 5 si basa su un'estrema pulizia, una protezione affidabile con gas inerte, un apporto di calore controllato, un metallo d'apporto appropriato e una rigorosa disciplina del processo. Con procedure adeguate, i giunti saldati possono mostrare eccellenti prestazioni di resistenza, duttilità e corrosione.
