Saldatura titanio: tutto ciò che devi sapere

Saldatura titanio: quali sono le migliori pratiche e le tecniche per garantire risultati ottimali?

Il titanio è un elemento cruciale in settori come l’aerospaziale, nautico, chimico e industriale. Ma quali sono le sfide e le soluzioni specifiche legate alla saldatura del titanio?

La saldatura del titanio richiede preparazione e pulizia minuziose. È lo stesso titanio a richiedere una particolare attenzione alla pulizia e all’utilizzo di gas inerti per proteggere i materiali durante la saldatura. Infatti, è bene che la zona di fusione del metallo durante la saldatura sia completamente protetta dalla contaminazione atmosferica

Scopriamo di più sulle qualità di questo metallo e sulle sfide in cui si può incorrere nel saldarlo.

Il titanio è un metallo dalle alte performance e costi, ampiamente utilizzato nel settore chimico, medicale, nelle applicazioni offshore, nautiche, aeronautiche e aerospaziali.

Infatti, escludendo le superleghe al Nichel, il titanio e le sue leghe mostrano la migliore tenuta alle alte e basse temperature, tanto da essere l’unica scelta possibile nell’ingegneria dei materiali quando sottoposti a temperature estreme.

Dopo il platino, il titanio è il metallo che possiede la migliore resistenza alla corrosione. A contatto con l’ossigeno (contenuto nell’aria o nell’acqua), il titanio forma uno strato di ossido superficiale resistente che lo protegge dall’erosione. Anche in situazioni con fluidi che scorrono ad alta velocità, mostra una resistenza decisamente superiore rispetto alle leghe di rame e nichel.

Per questi motivi trova applicazione anche nel settore nautico: negli ambienti marini, il titanio è capace di garantire una resistenza quasi illimitata. Inoltre, grazie al suo basso volume specifico, un qualsiasi componente realizzato in lega di titanio peserà circa la metà di un suo omologo in lega di acciaio. La sua leggerezza lo rende insostituibile in diversi ambiti industriali.

Data la non tossicità e la funzione di inibizione batterica, il titanio è ampliamente utilizzato per applicazioni in ambito medicale.

I vantaggi che offre il titanio sono tuttavia pagati a caro prezzo, dato il costo della materia prima.

La saldabilità del titanio è in generale molto buona. Il titanio e le sue leghe sono notevolmente resistenti ai problemi di cricche a freddo che affliggono molte altre leghe metalliche. Quelle che potrebbero essere definite cricche si verificano solitamente a causa dell’infragilimento dovuto alla contaminazione atmosferica.

Questa contaminazione può aumentare la resistenza alla trazione e la durezza del metallo saldato, ma può anche ridurre notevolmente la sua duttilità, causando potenziali cricche anche con una moderata esposizione. Gli agenti contaminanti più comuni sono l’ossigeno e l’azoto, che possono derivare dall’aria presente nel gas di protezione o da un gas di protezione impuro, e l’idrogeno, che può provenire dall’umidità o da contaminazioni superficiali.

Tuttavia, il problema più comune nella saldatura delle leghe di titanio è la porosità: essa è generalmente attribuita all’idrogeno e la pulizia risulta quindi fondamentale per eliminarla.

Di conseguenza, è fondamentale eseguire una pulizia estremamente accurata sia dei pezzi da saldare che dei materiali d’apporto. In casi di componenti fortemente ossidati, potrebbe essere necessario ricorrere a un decapaggio con una soluzione acida per rimuovere gli strati di ossido.

Inoltre, è doveroso ricordare che, durante il processo di saldatura, le parti esposte a temperature superiori a 520°C possono assorbire facilmente ossigeno e azoto e devono essere protette fino al completo raffreddamento al di sotto di questa temperatura critica. Fortunatamente, il titanio ha una bassa conducibilità termica, il ché limita l’area soggetta a elevata temperatura. È possibile utilizzare blocchi di raffreddamento per ridurre ulteriormente l’area riscaldata. Inoltre, mentre il bagno di saldatura fuso è protetto dal gas di protezione, è necessario proteggere ulteriormente la zona termicamente influenzata e la zona di raffreddamento utilizzando uno scudo di traino con un flusso di gas di protezione dedicato che segua la torcia di saldatura. Anche la parte posteriore della saldatura deve essere protetta mediante gas.

Per saldare il titanio con successo è richiesta molta attenzione alla pulizia dell’area di lavoro. Essa deve essere dedicata, priva di correnti d’aria, umidità, polvere e qualsiasi altro tipo di contaminante. Inoltre, è necessaria una frequente manutenzione dell’impianto, per essere certi della purezza del gas di protezione.Inizio modulo

In generale, le tecniche utilizzate per la saldatura del titanio, sono simili a quelle impiegate per altri materiali ad alte prestazioni, come acciaio inossidabile o leghe di nichel.

A causa della propensione del titanio e delle sue leghe a reagire con elementi che possono causare fragilità, come l’ossigeno, l’azoto e l’idrogeno, la scelta della saldatura ad arco è limitata principalmente ai processi a gas schermato come il TIG e il MIG. Possono essere impiegate anche tecniche come la saldatura a fascio di elettroni e la saldatura a resistenza.

Spesso, le leghe di titanio vengono saldate senza l’uso di metalli d’apporto. Quando si utilizzano, di solito si preferisce una composizione simile a quella del materiale di base, sebbene tutto dipenda dalle qualità tecniche e meccaniche richieste al materiale dalle specifiche di progetto.

La saldatura TIG del titanio è la più comune, sia in modalità manuale che meccanizzata. Si utilizza l’Argon puro al 99,999% come gas di protezione per creare uno strato altamente protettivo sul bagno di saldatura, minimizzando le imperfezioni. Gli ugelli della torcia devono essere progettati per ottimizzare la schermatura del gas, mentre tungsteno e ceramica devono essere dimensionati correttamente.

Per queste ragioni, la saldatura TIG è la scelta consigliata per lavorare il titanio, garantendo risultati eccellenti e una grande precisione. È importante pulire il filo d’apporto prima dell’uso, poiché gli agenti esterni possono causare contaminazioni locali o porosità. I fili d’apporto TIG devono essere sgrassati immediatamente prima dell’utilizzo, e devono essere maneggiati con guanti puliti.

La saldatura MIG del titanio, sebbene praticabile con argon o miscele argon/elio, spesso non raggiunge gli stessi standard di qualità della TIG e può essere problematica per applicazioni che richiedono elevata precisione, ad esempio nel settore aerospaziale. Tuttavia, grazie ai progressi nella tecnologia MIG, questo divario si è ridotto.

Il filo MIG può presentare maggiori sfide, ma esistono dispositivi progettati per la pulizia del filo mentre passa attraverso il traina-filo. Per ottenere risultati ottimali, è consigliabile utilizzare fili che siano stati rasati per eliminare eventuali contaminazioni. È fondamentale che il filo MIG venga impiegato in condizioni di sgrassatura, conservato in ambienti puliti e asciutti, e non lasciato esposto senza protezione in officina.

La saldatura del titanio non è molto diversa da quella di altri metalli, ma la vera sfida risiede nella preparazione e nella pulizia dell’ambiente di lavoro. In questo senso, i processi di saldatura del titanio sono notoriamente complessi e la qualità del prodotto finito dipende dalle rigorose procedure di controllo e dall’abilità tecnica del personale.

È fondamentale dedicare grande attenzione a questa fase: considerando il costo elevato della materia prima, è essenziale evitare sprechi inutili di tempo e denaro. Il personale qualificato di Casa della Saldatura è in grado di eseguire saldature d’eccellenza, operando su una vasta gamma di spessori, sia per progetti complessi che per prodotti semilavorati.

La nostra azienda, grazie all’esperienza acquisita nel corso degli anni, è in grado di fornire prodotti di alta qualità conformi alle normative appropriate.