Como preparar e soldar titânio e ligas de titânio

Antes de soldar titânio e suas ligas, remova óxidos, óleo, umidade e outros contaminantes da região da junta. Em seguida, proteja todo o metal que ainda esteja quente o suficiente para oxidar. Este artigo aborda a soldagem TIG e MIG, com a proteção gasosa definida conforme a junta e a espessura da peça.

Preparação do titânio e das ligas de titânio para soldagem

Antes de soldar titânio ou uma liga de titânio, a área da junta e seus arredores devem ser cuidadosamente limpos para remover óleo, sujeira, ferrugem e incrustações, e as superfícies devem ser mantidas secas.

1. Remova a camada de óxido. A incrustação de óxido pode ser removida com uma escova de arame de aço inoxidável ou uma lima, por jato de vapor ou jato de granalha, ou ainda por esmerilhamento com um disco de carboneto de silício. A decapagem ácida deve ser realizada imediatamente após a remoção da incrustação, a fim de garantir que a superfície esteja livre de óxidos e graxa.
2. Desengraxe a superfície. Se houver incrustações, remova-as antes da desengraxagem; se não houver incrustações, basta apenas a desengraxagem. Solventes adequados podem ser utilizados em superfícies contaminadas por óleo. Uma solução de limpeza comumente utilizada contém ácido fluorídrico 3% e ácido nítrico 35% por volume. A peça é imersa à temperatura ambiente por cerca de 10 minutos, enxaguada para remover a solução residual e seca. Uma peça suscetível à corrosão sob tensão deve ser enxaguada após o decapagem com água sem cloreto, em vez de água da torneira. Luvas de borracha podem deixar plastificante na peça e, consequentemente, causar porosidade na solda. As bordas das chapas recém-cortadas também requerem esse procedimento de decapagem, pois fragmentos de metal e pequenas fissuras criadas durante o corte podem promover a porosidade durante a soldagem.

As peças limpas devem ser soldadas imediatamente. Se for necessário armazená-las, coloque-as em um recipiente com dessecante ou em uma sala com umidade controlada. Caso contrário, realize novamente um leve tratamento de decapagem antes da soldagem.

Seleção de um método de soldagem

O titânio se oxida facilmente nas zonas de solda acima de 400 °C. Portanto, todas as áreas acima dessa temperatura exigem proteção com gás inerte durante a soldagem. A soldagem com oxiacetileno, a soldagem por arco com eletrodo revestido, a soldagem por arco submerso e a soldagem por eletroescória não são adequadas para o titânio e suas ligas.

Soldagem TIG (com eletrodo de tungstênio)

A soldagem a arco com gás e tungstênio (GTAW ou TIG) pode ser manual ou automática. De acordo com o ambiente de soldagem, ela pode ser dividida em soldagem a céu aberto e soldagem em câmara.

1. Soldagem aberta. Um arranjo convencional utiliza um bico de maçarico de grande diâmetro, um escudo de proteção traseiro e um dispositivo de gás de apoio. O escudo de proteção traseiro e o dispositivo de gás de apoio protegem o metal de solda acima de 400 °C com argônio ou uma mistura de argônio e nitrogênio, para que ele não se oxide.
2. Soldagem em câmara. Peças soldadas complexas podem ser difíceis de proteger de forma eficaz em temperaturas acima de 400 °C; por isso, podem ser soldadas dentro de uma câmara rígida ou flexível.
   1. Câmara rígida. Antes da soldagem, evacue a câmara até 1,3-13 Pa e, em seguida, encha-a com argônio ou uma mistura de argônio e hélio. O maçarico pode ser relativamente simples, sem proteção traseira, e não é necessário nenhum fluxo adicional de gás de proteção durante a soldagem.
   2. Câmara flexível. O ar pode ser removido seja esvaziando a câmara antes da soldagem, seja dobrando-a repetidamente e purgando-a com argônio. Como a pureza do gás de proteção é menor em uma câmara flexível, ainda se utiliza um maçarico convencional, e a proteção com gás deve ser mantida durante toda a soldagem.

Soldagem MIG (com eletrodo consumível)

A soldagem a arco com gás e eletrodo metálico (GMAW ou MIG) é comumente utilizada para peças de espessura média e grossa. A transferência por curto-circuito é adequada para peças de parede fina, enquanto a transferência por pulverização é adequada para seções de espessura média e grossa.

Em comparação com o GTAW, o GMAW apresenta maior entrada de calor. Como é depositado mais fio de adição, normalmente é necessário um ângulo de ranhura maior. Peças com espessura de 15 a 25 mm costumam utilizar uma ranhura em V simples de 90° ou uma ranhura em I com abertura de 1 a 2 mm e uma passada de solda de cada lado. O GMAW pode reduzir o número de camadas, diminuir a porosidade e reduzir o custo de produção. Ainda é necessário um escudo de proteção para a tocha traseira. Como a porção da solda acima de 400 °C é mais longa do que no GTAW, o escudo de proteção traseiro também deve ser mais longo e resfriado a água. A principal desvantagem é o maior volume de respingos de solda.