1. Material de soldadura fuerte
(1) El titanio y sus aleaciones base rara vez se sueldan con soldadura blanda. Los metales de aporte utilizados para la soldadura fuerte incluyen principalmente bases de plata, aluminio, titanio o titanio-circonio.
La soldadura a base de plata se utiliza principalmente para componentes con una temperatura de trabajo inferior a 540 ℃. Las uniones que utilizan soldadura de plata pura tienen baja resistencia, son propensas a agrietarse y presentan escasa resistencia a la corrosión y a la oxidación. La temperatura de soldadura fuerte de la soldadura Ag-Cu es inferior a la de la plata, pero la humectabilidad disminuye con el aumento del contenido de Cu. La soldadura Ag-Cu que contiene una pequeña cantidad de Li puede mejorar la humectabilidad y el grado de aleación entre la soldadura y el metal base. La soldadura Ag-Li se caracteriza por un bajo punto de fusión y una fuerte reducibilidad. Es adecuada para soldar titanio y aleaciones de titanio en atmósfera protectora. Sin embargo, la soldadura fuerte al vacío contamina el horno debido a la evaporación de Li. El metal de aporte Ag-5Al-(0,5 ~ 1,0) Mn es el metal de aporte preferido para componentes de aleación de titanio de paredes delgadas. La unión soldada presenta buena resistencia a la oxidación y a la corrosión. La resistencia al corte de las uniones de titanio y aleación de titanio soldadas con metal de aporte a base de plata se muestra en la Tabla 12.
Tabla 12. Parámetros del proceso de soldadura fuerte y resistencia de la unión de titanio y aleaciones de titanio.
La baja temperatura de soldadura de la soldadura a base de aluminio evita la transformación de fase β de la aleación de titanio, lo que reduce los requisitos para la selección de materiales y estructuras de los dispositivos de soldadura. La interacción entre el metal de aporte y el metal base es mínima, y la disolución y difusión no son evidentes. Además, el metal de aporte posee buena plasticidad y es fácil de enrollar junto con el metal base, por lo que resulta muy adecuado para la soldadura de radiadores, estructuras de panal y estructuras laminadas de aleación de titanio.
Los fundentes a base de titanio o titanio-circonio generalmente contienen Cu, Ni y otros elementos que pueden difundirse rápidamente en la matriz y reaccionar con el titanio durante la soldadura, provocando corrosión de la matriz y la formación de una capa frágil. Por lo tanto, la temperatura y el tiempo de soldadura deben controlarse estrictamente durante el proceso, y, en la medida de lo posible, no deben utilizarse para soldar estructuras de paredes delgadas. El B-ti48zr48be es una soldadura típica de Ti-Zr. Presenta buena humectabilidad con el titanio y el metal base no muestra tendencia al crecimiento de grano durante la soldadura.
(2) Metales de relleno para soldadura fuerte de zirconio y aleaciones base La soldadura fuerte de zirconio y aleaciones base incluye principalmente b-zr50ag50, b-zr76sn24, b-zr95be5, etc., que se utilizan ampliamente en la soldadura fuerte de tuberías de aleación de zirconio de reactores de energía nuclear.
(3) El fundente para soldadura fuerte y la atmósfera protectora de titanio, circonio y aleaciones base pueden obtener resultados satisfactorios en vacío y atmósfera inerte (helio y argón). Se debe utilizar argón de alta pureza para la soldadura fuerte con protección de argón, y el punto de rocío debe ser de -54 ℃ o inferior. Se debe utilizar un fundente especial que contenga fluoruro y cloruro de los metales Na, K y Li para la soldadura fuerte a la llama.
2. Tecnología de soldadura fuerte
Antes de soldar, la superficie debe limpiarse a fondo, desengrasarse y eliminarse la capa de óxido. Las capas de óxido gruesas deben eliminarse mediante métodos mecánicos, chorro de arena o baño de sales fundidas. Las capas de óxido finas pueden eliminarse con una solución que contenga entre un 20 % y un 40 % de ácido nítrico y un 2 % de ácido fluorhídrico.
Durante el calentamiento por soldadura fuerte, no se permite que el Ti, el Zr ni sus aleaciones entren en contacto con el aire en la superficie de unión. La soldadura fuerte puede realizarse bajo vacío o con gas inerte. Se puede utilizar calentamiento por inducción de alta frecuencia o calentamiento con protección. El calentamiento por inducción es el método más adecuado para piezas pequeñas y simétricas, mientras que la soldadura fuerte en horno resulta más ventajosa para componentes grandes y complejos.
Se seleccionarán materiales como elementos calefactores para la soldadura fuerte de Ti, Zr y sus aleaciones, como NiCr, W, Mo, Ta y otros. Para evitar la contaminación por carbono, no se utilizarán equipos con grafito expuesto como elementos calefactores. El dispositivo de soldadura fuerte deberá estar fabricado con materiales de buena resistencia a altas temperaturas, coeficiente de dilatación térmica similar al del Ti o el Zr y baja reactividad con el metal base.
Fecha de publicación: 13 de junio de 2022