Como o titânio e as ligas de titânio são soldados por brasagem?

O titânio puro é o titânio alfa, com uma rede hexagonal compacta abaixo de 882,5 °C, e o titânio beta, com uma rede cúbica centrada no corpo entre 882,5 °C e 1.668 °C. O comportamento na brasagem depende do equilíbrio de fases e do tratamento térmico. As ligas alfa são estáveis, resistentes à corrosão e facilmente brasáveis; as ligas alfa-beta oferecem propriedades equilibradas; as ligas beta são mais propensas à segregação e à instabilidade térmica.

Principais características da soldagem por brasagem

1. É necessário remover uma camada de óxido resistente e estável e proteger a superfície limpa até que a soldagem por brasagem seja concluída.
2. O titânio aquecido absorve oxigênio, hidrogênio e nitrogênio, reduzindo drasticamente a ductilidade e a tenacidade; utilize vácuo ou gás inerte seco.
3. O aquecimento próximo ou acima da temperatura de transformação de alfa para beta pode causar o crescimento de grãos beta e a formação de alfa-prime em forma de agulha durante o resfriamento rápido.
4. O titânio reage com muitos aditivos. Isso melhora a umectação, mas pode dissolver o metal-base ou formar compostos intermetálicos frágeis.

Famílias de metais de adição

Metais de adição à base de prata, paládio, alumínio e titânio

Os enchimentos de prata foram os primeiros sistemas amplamente utilizados para componentes de titânio a temperaturas inferiores a cerca de 540 °C. As adições de cobre reduzem a umectação à medida que seu teor aumenta; 0,2–0,51 TP33T de lítio podem melhorá-la. O lítio também reduz a temperatura de fusão e ajuda a remover filmes de óxido e nitreto. Ligas de Ag-Cu com teor de Cu superior a cerca de 15% podem formar compostos intermetálicos frágeis; o Ni, juntamente com uma pequena adição de Li, pode melhorar a resistência e a tenacidade da junta.

O paládio melhora a umectação e a resistência a altas temperaturas, pois é mutuamente solúvel com o titânio e com muitos componentes comuns dos metais de adição. Os materiais de enchimento à base de alumínio são úteis quando a brasagem precisa ocorrer próximo à temperatura de envelhecimento. Os materiais de enchimento à base de titânio utilizam Ni, Cu, Zr, Be ou outros estabilizadores beta para reduzir a temperatura de fusão. Eles proporcionam juntas resistentes e resistentes à corrosão, mas podem dissolver agressivamente o material de base fino ou formar camadas de difusão frágeis.

Metais de adição amorfos e controle do processo

Os enchimentos de titânio amorfo fundem-se entre 840 e 900 °C, frequentemente pelo menos 40 °C abaixo do transus beta das ligas comuns de titânio. Sua forma uniforme de folha, com espessura de 30 a 50 μm, proporciona boa umectação, fluidez e consistência na junta.

Desengraxe e remova a oxidação por jateamento ou limpeza ácida adequada. Faça a soldagem por brasagem em argônio ou a vácuo, utilizando aquecimento por indução ou em forno. O aquecimento rápido e os curtos tempos de manutenção limitam as camadas de reação interfacial; a temperatura e o tempo devem, ainda assim, permitir que o material de adição preencha completamente a folga da junta.