Qual è il miglior tungsteno per la saldatura del titanio?

Il titanio ha una natura curiosa. È considerato futuristico e costoso, eppure il titanio è il nono elemento più abbondante nella crosta terrestre e il settimo metallo più abbondante. È così comune, infatti, che gli ossidi di titanio vengono utilizzati nelle creme solari e come pigmento nella vernice bianca. Soltanto la forma metallica pura del titanio è rara. Il metallo si lega facilmente all'ossigeno e, di conseguenza, il titanio può essere ricavato solo facendo saltare il minerale con l'elettricità. Sotto questo aspetto è molto simile all'alluminio e, in effetti, il titanio ha avuto una traiettoria simile a quella dell'alluminio.

Nel giro di pochi decenni, il titanio è passato dall'essere utilizzato quasi esclusivamente in progetti aerospaziali top secret all'essere impiegato in componenti di automobili personalizzate. Grazie al suo rapporto resistenza/peso incredibilmente elevato e all'eccellente resistenza alla corrosione, in futuro il titanio verrà utilizzato ancora più ampiamente. Viene già frequentemente utilizzato per progetti ad alte specifiche e spesso saldato mediante saldatura TIG (GTAW). Un aspetto fondamentale per soddisfare le specifiche esigenti di un progetto di questo tipo è la scelta del miglior tungsteno per la saldatura del titanio.

Saldatura del titanio e delle leghe di titanio

La saldatura del titanio rappresenta una sfida perché si tratta di un metallo nuovo per la maggior parte dei settori e molti saldatori non hanno esperienza nella saldatura del titanio. Se i saldatori si basano semplicemente sull'esperienza maturata lavorando con altri metalli, corrono il rischio di fare supposizioni errate su cosa comporti la saldatura del titanio. Qualsiasi saldatrice che sia passata dalla saldatura dell'acciaio a quella dell'alluminio e abbia dimenticato di controllare le impostazioni della propria macchina dovrebbe comprendere molto bene il rischio. Due caratteristiche principali differenziano la saldatura del titanio dalla saldatura di metalli austenitici più comuni, come l'acciaio inossidabile, e di metalli non ferrosi, come l'alluminio.

1. Reattività all'atmosfera. Il titanio è molto reattivo all'atmosfera quando viene riscaldato, al punto che l'intera zona interessata dal calore, non solo il metallo fuso, deve essere schermata da un gas inerte. Questo perché l'azoto, così come l'ossigeno atmosferico e l'idrogeno, possono legarsi al titanio, contaminando non solo la saldatura, ma anche il metallo circostante nel pezzo in lavorazione. Per questo motivo è necessario saldare il titanio con gas di protezione di argon puro, una lente di gas espansa e gas di supporto.
2. Requisiti termici per la saldatura. Il secondo fattore notevolmente diverso è che la saldatura del titanio richiede più calore rispetto alla maggior parte degli altri metalli. Tuttavia, il fabbisogno termico è solo di poco superiore a quello richiesto per la saldatura dell'acciaio inossidabile. Sebbene sia un aspetto di cui la saldatrice dovrebbe essere consapevole, non rappresenta un ostacolo serio nella saldatura del titanio.

Questi due fattori giocano un ruolo nel tipo di Unità elettrodo di tungsteno e nell'angolo di molatura del tungsteno che una saldatrice sceglie per lavorare il titanio. Va inoltre notato che il titanio deve essere saldato con un'Unità elettrodo di tungsteno a punta piatta, in cui la punta è appiattita. Ciò aiuta a ridurre il rischio di inclusioni di tungsteno. Il titanio è un metallo preferito per applicazioni con elevate sollecitazioni dinamiche e corrosive, e le inclusioni di tungsteno nelle saldature rappresentano un problema in queste applicazioni.

Il miglior tungsteno per la saldatura del titanio

La scelta del tungsteno migliore per la saldatura del titanio significa tenere conto della necessità di mantenere un livello di calore costantemente elevato sulla saldatura, mantenendo allo stesso tempo la zona termicamente alterata il più stretta possibile. L'elevato calore necessario per saldare il titanio è il primo e più importante fattore da considerare nella scelta dell'Unità elettrodo di tungsteno più adatto per la saldatura del titanio. È importante utilizzare un'Unità elettrodo di tungsteno in grado di resistere all'elevato calore necessario per saldare il titanio senza fondere o sputare tungsteno nella saldatura fusa, causando difetti nella saldatura. Ciò significa scegliere tungsteno legato con un altro elemento che gli consenta di resistere meglio alle temperature più elevate. Il titanio viene solitamente saldato con corrente continua (CC) e non con corrente alternata (CA), il che limita la gamma di elettrodi di tungsteno utilizzabili a quelli compatibili con la CC. Esistono tre tipi comuni di Unità elettrodo di tungsteno adatti alla saldatura del titanio, come mostrato nella tabella sottostante.

Oltre a questi tipi di unità elettrodo, esistono alcune unità elettrodo di tungsteno realizzati su misura, che legano il tungsteno con materiali meno comuni, come una miscela di terre rare. Queste unità elettrodo non rientrano nei consueti codici colore e svolgono funzioni molto specifiche. Potrebbero rappresentare il tipo migliore di unità elettrodo di tungsteno per alcuni progetti di saldatura del titanio altamente specializzati.

Quando si salda il titanio, una buona regola generale è che maggiore è la percentuale di ossidi nel tungsteno, migliore è il risultato. Una percentuale più elevata di ossido aiuta a mantenere il calore sulla saldatura, prevenendo al contempo schizzi di tungsteno e inclusioni. L'altro fattore critico nella scelta del miglior tungsteno per la saldatura del titanio è l'angolo di molatura del tungsteno. Una conicità accentuata del tungsteno massimizzerà la penetrazione, riducendo al minimo la larghezza della zona interessata dal calore. Ciò aiuta a prevenire l'infragilimento della superficie del titanio durante la saldatura e garantisce che il gas di protezione protegga la zona, impedendo all'azoto di legarsi al metallo.

Il titanio è un metallo dalle potenzialità incredibili. Tuttavia, pone anche sfide uniche, soprattutto quando si tratta di saldatura. Quando si lavora con il titanio e si cerca il tungsteno migliore per la saldatura del titanio, è consigliabile rivolgersi a saldatrici e ingegneri di saldatura che abbiano esperienza con il metallo e con lo sviluppo di parametri di saldatura per questi progetti.

Risorse correlate sull'Università ESAB

• I vantaggi della saldatura di tubi con filo GTAW per i tuoi progetti ad alte specifiche
• A cosa serve il tungsteno zirconato
• Comprensione delle basi del processo di rivestimento in acciaio inossidabile
• Come scegliere la giusta dimensione dell'elettrodo di tungsteno Tig
• Tipi di saldatura utilizzati nei recipienti a pressione