Analysis of weld joints made of titanium alloy GRADE 2 produced by electron beam welding

Análisis de uniones soldadas de aleación de titanio GRADO 2 producidas mediante soldadura por haz de electrones

Se investigaron propiedades seleccionadas de uniones soldadas de aleación de titanio Grado 2 de 2 mm de espesor producidas mediante diferentes parámetros de soldadura por haz de electrones. Se realizaron inspecciones visuales, análisis macro y micro, ensayos de resistencia a la tracción y mediciones de microdureza. Las muestras fabricadas con los parámetros de soldadura adecuados no presentaban defectos internos, la zona afectada por el calor (ZAT) era estrecha y en esta zona se observó la transformación de fase α a fase β. El fallo se produjo en el metal base durante el ensayo de tracción, mientras que la resistencia máxima a la tracción alcanzó los 454,3 MPa.

INTRODUCCIÓN

El titanio es un metal ligero con una resistencia cercana a la del acero, pero su peso en comparación con éste es un 45 % inferior. El titanio y sus aleaciones se utilizan sobre todo en la industria espacial, aeroespacial, química, alimentaria y petroquímica. El titanio tiene una gran afinidad por el oxígeno. El óxido de titanio (TiO₂) se forma rápidamente en la superficie del metal incluso a temperatura ambiente. [1,2]

Desde el punto de vista de la soldadura, debe tenerse en cuenta que las aleaciones que pueden tratarse térmicamente también pueden reforzarse durante el ciclo de soldadura térmica. Tales aleaciones durante la soldadura pueden requerir un precalentamiento y un tratamiento térmico posterior. El tratamiento térmico de las uniones soldadas de aleaciones de titanio puede conducir a la estabilidad dimensional y, por tanto, a la reducción de las fisuras y grietas por corrosión. Debido a la alta reactividad del titanio con el oxígeno a temperaturas más altas, sólo se puede soldar con protección perfecta de gas (argón, helio) o en la cámara de vacío. [3] La soldadura por haz de electrones utiliza la energía de un haz de electrones concentrado en el proceso de unión de materiales metálicos.

Este método de soldadura se caracteriza por una alta densidad de energía, que permite una penetración profunda del haz en los materiales soldados. La soldadura por haz de electrones suele realizarse en condiciones de alto vacío. Las ventajas de la soldadura por haz de electrones son, entre otras, el muy buen aspecto de las soldaduras con una estructura superficial muy fina, el aporte mínimo de calor específico que conlleva otras ventajas como una zona afectada por el calor (ZAT) estrecha y deformaciones mínimas. [3]

Por otro lado, sólo se utiliza un pequeño porcentaje del tiempo total para soldar debido al agotamiento de la cámara. [4]

La soldadura por fusión y la soldadura en estado sólido se utilizan también para soldar titanio y sus aleaciones. También se han publicado los resultados de la soldadura bifásica de la aleación Ti6Al4V mediante láser de fibra, disco y Nd:YAG. Los autores observaron un aumento de la microdureza en el metal de soldadura como resultado de la estructura martensítica en la soldadura [5-7].