La presente guida tecnica mette a confronto la saldabilità relativa del titanio commercialmente puro e di diverse leghe di titanio, per poi presentare dati pratici relativi ai processi di saldatura ad arco con elettrodo di tungsteno in atmosfera inerte (GTAW), saldatura ad arco al plasma e saldatura a fascio di elettroni. Tratta i tipi e le dimensioni dei cianfrini GTAW, le configurazioni di protezione del bagno di fusione e della zona termicamente alterata, nonché tabelle dei parametri per la saldatura manuale e automatica. Ulteriori tabelle riassumono le impostazioni per la saldatura ad arco al plasma e a fascio di elettroni in base allo spessore del pezzo, inclusi corrente, tensione, velocità di avanzamento, avanzamento del filo d’apporto, dimensioni dell’ugello e portata di argon. I valori riportati nelle tabelle si riferiscono agli spessori dei pezzi e alle condizioni di processo elencati, piuttosto che a limiti di qualificazione universali.
Il titanio e le leghe di titanio possono essere saldati mediante saldatura ad arco con elettrodo di tungsteno in atmosfera inerte, saldatura ad arco al plasma e saldatura a fascio di elettroni. La saldabilità delle leghe varia e il successo della saldatura dipende dalla geometria del giunto, dalla pulizia dei bordi, da un’efficace protezione del metallo fuso e da impostazioni di processo adeguate allo spessore del pezzo. Le tabelle riportate di seguito mettono a confronto la saldabilità e forniscono le dimensioni della scanalatura, la portata del gas e i parametri di saldatura per le condizioni elencate.
| Lega | Saldabilità relativa |
| Titanio commercialmente puro | Ottima saldabilità |
| Ti-5Al-2,5Sn | Discreta saldabilità |
| Ti-5Al-2.5Sn (con contenuto di impurità estremamente basso) | Ottima saldabilità |
| Ti-0.2Pd | Ottima saldabilità |
| Ti-5Mo-5V-8Cr-3Al | Discreta saldabilità |
| Ti-3Al-8Mo-11Cr | Discreta saldabilità |
| Ti-5Al-4V | Discreta saldabilità |
| Ti-6Al-4V | Discreta saldabilità |
| Ti-6Al-4V (con bassissimo contenuto di impurità) | Ottima saldabilità |
| Ti-6Al-1.5Cr-2.5Mo-0.5Fe-0.3Si | Scarsa saldabilità; limitata ad applicazioni speciali |
| Ti-6Al-6V-2Sn | Scarsa saldabilità; limitata ad applicazioni speciali |
Nota: Il calore generato in un giunto saldato dipende in larga misura dalla rugosità della superficie della scanalatura, dalla pulizia dei bordi e dalla preparazione pre-saldatura del materiale in titanio.
| Tipo di cianfrino | Spessore del pezzo, δ/mm | Dimensioni del cianfrino | ||
| Distanza/mm | Superficie della radice/mm | Angolo/(°) | ||
| Cianfrino a I | 0.5~2.3 | 0 | – | – |
| 0.8~3.2 | 0~0.1 δ | – | – | |
| Cianfrino a V | 1.6~6.4 | 0~1.0 δ | (0.1~0.2) δ | 30~60 |
| 3.0~13 | 30~90 | |||
| Cianfrino a X | 6.4~38 | 30~90 | ||
| Cianfrino a U | 6.4~25 | 15~30 | ||
| Cianfrino a doppia U | 19~51 | 15~30 | ||
[SPAZIO RISERVATO ALL’IMMAGINE: Tipi e dimensioni delle scanalature per saldatura GTAW al titanio]
| Categoria | Area protetta | Misura di protezione | Applicazioni e caratteristiche |
| Schermatura locale | Bagno di fusione e zona circostante | Utilizzare un ugello cilindrico o ellittico che garantisca una protezione efficace e aumentare di conseguenza la portata di argon. | Adatto a pezzi con geometria di saldatura regolare e struttura semplice; comodo da utilizzare e altamente flessibile. |
| Saldatura e zona termicamente alterata a temperature ≥400 °C |
|
||
| Radice della saldatura e zona termicamente alterata a temperature ≥400 °C |
|
||
| Schermatura con involucro riempito di argon | Intero pezzo |
|
Adatto a pezzi strutturalmente complessi con scarsa accessibilità per la saldatura. |
| Raffreddamento potenziato | Saldatura e zona termicamente alterata |
|
Da utilizzare in combinazione con altre misure di schermatura per migliorare la protezione. |
| Spessore del pezzo/mm | Tipo di cianfrino | Diametro dell'elettrodo in tungsteno / mm | Diametro del filo di apporto (mm) | Numero di passate di saldatura | Corrente di saldatura/A | Portata di argon (L/min) | Diametro dell’orifizio dell’ugello/mm | Note | ||
| Lato anteriore | Scudo posteriore | Lato della radice | ||||||||
| 0.5 | Giunto di testa con scanalatura a I | 1.5 | 1.0 | 1 | 30~50 | 8~10 | 14~16 | 6~8 | 10 | Distanza tra i giunti di testa: 0.5 mm |
| 1.0 | 2.0 | 1.0~2.0 | 1 | 40~60 | 8~10 | 14~16 | 6~8 | 10 | ||
| 1.5 | 2.0 | 1.0~2.0 | 1 | 60~80 | 10~12 | 14~16 | 8~10 | 10~12 | ||
| 2.0 | 2.0~3.0 | 1.0~2.0 | 1 | 80~110 | 12~14 | 16~20 | 10~12 | 12~14 | ||
| 2.5 | 2.0~3.0 | 2.0 | 1 | 110~120 | 12~14 | 16~20 | 10~12 | 12~14 | ||
| 3.0 | Giunto di testa con scanalatura a V | 3.0 | 2.0~3.0 | 1~2 | 120~140 | 12~14 | 16~20 | 10~12 | 14~18 | Apertura del cianfrino: 2~3 mm; spalla di radice: 0.5 mm. Sotto la saldatura viene posizionata una piastra di supporto in acciaio e l'angolo della scanalatura è compreso tra 60°~65°. |
| 3.5 | 3.0~4.0 | 2.0~3.0 | 1~2 | 120~140 | 12~14 | 16~20 | 10~12 | 14~18 | ||
| 4.0 | 3.0~4.0 | 2.0~3.0 | 2 | 130~150 | 14~16 | 20~25 | 12~14 | 18~20 | ||
| 5.0 | 4.0 | 3.0 | 2~3 | 130~150 | 14~16 | 20~25 | 12~14 | 18~20 | ||
| 6.0 | 4.0 | 3.0~4.0 | 2~3 | 140~180 | 14~16 | 25~28 | 12~14 | 18~20 | ||
| 7.0 | 4.0 | 3.0~4.0 | 2~3 | 140~180 | 14~16 | 25~28 | 12~14 | 20~22 | ||
| 8.0 | 4.0 | 3.0~4.0 | 3~4 | 140~180 | 14~16 | 25~28 | 12~14 | 20~22 | ||
| Spessore del pezzo/mm | Diametro dell'elettrodo in tungsteno / mm | Diametro del filo di apporto (mm) | Corrente di saldatura/A | Tensione d'arco/V | Velocità di traslazione/(m/min) | Velocità di avanzamento del filo (m/min) | Tipo di cianfrino | Numero di passate di saldatura | Portata di argon (L/min) | ||
| Lato anteriore | Lato della radice | Scudo posteriore | |||||||||
| 0.5 | 1.5 | – | 25~40 | 8~10 | – | – | – | 1 | – | – | – |
| 0.8 | 1.5 | – | 45~55 | 0.2~0.4 | – | 1 | 8~12 | 2~4 | 10~15 | ||
| 1.0 | 1.6 | – | 50~65 | 0.3~0.5 | – | 1 | |||||
| 1.2 | 2.0 | – | 75~90 | 10~12 | 0.15~0.45 | 0.25~0.45 | – | 1 | 10~15 | 3~6 | 12~18 |
| 1.5 | 2.0 | 1.2~1.6 | 90~120 | – | 1 | ||||||
| 2.0 | 2.5 | 1.6~2.0 | 140~160 | 10~14 | 0.15~0.40 | 0.25~0.60 | – | 1 | |||
| 2.5 | 3.0 | 1.6~2.0 | 180~220 | 0.25~0.75 | – | 1 | |||||
| 3.0 | 3.0 | 2.0~3.0 | 200~240 | 14~16 | 0.30~0.33 | 0.30~0.85 | – | 1 | 12~14 | 10~12 | 16~18 |
| 4.0 | 3.0 | 3.0 | 200~260 | – | distanza di 12 mm | 2 | 14~16 | 12~14 | 18~20 | ||
| 6.0 | 4.0 | 3.0 | 240~280 | 14~18 | 0.30~0.35 | – | V60° | 3 | 14~16 | 20~24 | |
| 10 | 4.0 | 3.0 | 200~260 | 0.15~0.20 | – | V60° | 3 | 14~16 | 20~24 | ||
| Spessore del pezzo/mm | Diametro dell’orifizio dell’ugello/mm | Corrente di saldatura/A | Tensione di saldatura/V | Velocità di traslazione/(m/min) | Velocità di avanzamento del filo (m/min) | Diametro del filo di apporto (mm) | Portata di argon (L/min) | |||
| Gas plasma | Gas di protezione | Scudo posteriore | Lato della radice | |||||||
| 0.2 | 0.8 | 5 | – | 7.5 | – | – | 0.25 | 10 | – | 2 |
| 0.4 | 0.8 | 6 | – | 7.5 | – | – | 0.25 | 10 | – | 2 |
| 1 | 1.5 | 35 | 18 | 12 | – | – | 0.5 | 12 | 15 | 2 |
| 3 | 3.5 | 150 | 24 | 23 | 60 | 1.5 | 4 | 15 | 20 | 6 |
| 6 | 3.5 | 160 | 30 | 18 | 68 | 1.5 | 7 | 20 | 25 | 15 |
| 8 | 3.5 | 172 | 30 | 18 | 72 | 1.5 | 7 | 20 | 25 | 15 |
| 10 | 3.5 | 250 | 25 | 9 | 46 | 1.5 | 7 | 20 | 25 | 15 |
| Spessore del pezzo/mm | Tensione di accelerazione/V | Corrente del fascio di elettroni/mA | Velocità di traslazione/(m/min) | Note |
| 1.0 | 13 | 50 | 2.1 | – |
| 1.3 | 85 | 4 | 1.52 | – |
| 2.0 | 18.5 | 90 | 1.90 | – |
| 3.0 | 20.0 | 95 | 0.80 | – |
| 5.08 | 12.5 | 8 | 0.46 | Alta tensione |
| 28 | 180 | 1.27 | Alta tensione | |
| 9.5~11.4 | 36 | 220~230 | 1.4~1.52 | – |
| 12.7 | 37 | 310 | 2.29 | Penetrazione completa |
| 19 | 80 | 2.29 | Superficie di saldatura | |
| 16.0 | 30 | 260 | 1.50 | – |
| 25.0 | 40 | 350 | 1.30 | – |
| 25.4 | 23 | 300 | 0.38 | – |
| 50.0 | 45 | 450 | 0.70 | – |
| 50.8 | 46 | 495 | 1.04 | Penetrazione completa |
| 19 | 105 | 1.04 | Superficie di saldatura | |
| 57.2 | 48 | 450 | 0.76 | Penetrazione completa |
| 20 | 110 | 0.76 | Superficie di saldatura |
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