Soudage et essais d'alliages de titane

Analyse de soudabilité
En raison de la grande affinité de alliages de titane avec O2, N2 et H2, la présence de ces gaz dans les joints rendra les joints cassants et réduira les performances d'impact, la plasticité et la ténacité des joints soudés en alliage de titane. La présence d'hydrogène dans les alliages de titane peut provoquer une fissuration retardée dans la zone affectée thermiquement. Lorsque la quantité d'oxygène et d'azote dans la soudure est élevée, la soudure ou la zone affectée par la chaleur se fissurera également sous l'action d'une forte contrainte de soudage, et la fissure est également une fissure retardée. Par conséquent, une protection par gaz inerte (ou chambre à vide) est très nécessaire. En raison du coût élevé de l'utilisation d'une chambre à vide, la méthode de protection par gaz inerte est généralement utilisée. Les principaux gaz protecteurs sont l'hélium et l'argon. Étant donné que le prix de l'hélium est supérieur à celui de l'argon, d'une manière générale, pour les joints de soudure et les zones affectées par la chaleur des alliages de titane qui ne sont pas spécialement nécessaires, l'argon de haute pureté peut être utilisé comme protection contre l'oxydation.

La plupart des alliages de titane peuvent être soudés par soudage oxyacétylénique, et tous les alliages de titane peuvent être soudés par des méthodes de soudage à l'état solide (par exemple, soudage TIG, MIG, arc plasma, laser et faisceau d'électrons). En fait, la tendance des joints soudés en alliage de titane à se fissurer est beaucoup plus faible que celle des métaux noirs (tels que les alliages de fer, les alliages de nickel).

Bien que les alliages de titane aient de si bonnes propriétés et d'autres excellentes caractéristiques de soudage, certains ingénieurs pensent encore que le soudage des alliages de titane est assez difficile, principalement parce que le soudage des alliages de titane a des exigences très élevées en matière de protection contre les gaz, et généralement seul un personnel très professionnel peut s'assurer que la protection contre les gaz répond aux exigences. En fait, de nombreuses méthodes de soudage peuvent être utilisées pour souder des alliages de titane.

Étant donné que le N2, l'O2 et les substances carbonées dans l'air introduits pendant le processus de soudage rendent cassant le joint soudé fondu de l'alliage de titane, la zone à souder doit être nettoyée et protégée avec un gaz inerte. Le matériau de soudage est essentiellement sélectionné en fonction des caractéristiques du matériau à souder. La soudabilité des alliages de titane est généralement évalué en fonction de la ductilité et de la résistance du joint soudé.

Plaque de titane soudée au laser
La tendance actuelle des applications du laser soudage des alliages de titane est de plus en plus étendu, le soudage au laser a une petite déformation, une efficacité de production élevée et le degré d'automatisation est supérieur à celui du faisceau d'électrons et du TIG. Comparé au soudage par faisceau d'électrons, le soudage au laser ne nécessite pas d'équipement complexe tel qu'une chambre à vide, le soudage au laser est donc plus pratique et le soudage au laser peut être directement soudé dans différents états de soudage.

En raison de la puissance élevée du laser CO2, 25 kW/h peuvent être utilisés pour pénétrer une plaque de titane d'une épaisseur de 20 mm en une seule fois. Les lasers Nd:YAG rendent le soudage YAG plus flexible en raison de la possibilité d'utiliser des fibres optiques pour le transfert d'énergie, mais la profondeur de pénétration est limitée en raison de la faible puissance. Il est facile de générer des éclaboussures lors du soudage au laser, ce qui rend la surface sale, et des précautions particulières doivent être prises lorsque le traitement post-soudage n'est pas possible.

Inspection après soudure
L'inspection visuelle des pièces soudées en alliage de titane consiste principalement à évaluer la qualité de la protection contre les gaz. Lorsque la surface est blanc argenté, cela signifie que la protection contre les gaz est très bonne ; et lorsque la surface est jaune clair ou jaune foncé, cela signifie que l'alliage de titane est légèrement pollué, mais cela reste acceptable ; la surface est bleu foncé, ce qui signifie que la pollution est grave, mais en raison de l'utilisation de différentes conditions de travail, certaines peuvent être utilisées ; la surface est bleu clair, la pollution est grave et il est presque impossible à utiliser; lorsque la surface est gris-bleu ou grise, la pollution est très importante et inutilisable ; la même surface est blanche, la pollution est très grave, indisponible.

Méthode de détection de couleur
Les tests de dureté et les tests par courants de Foucault peuvent être utilisés pour détecter si le joint contient des impuretés. Étant donné que les propriétés du joint changent lorsque des impuretés sont contenues, la dureté et la résistivité du joint seront nettement plus élevées lorsque des impuretés sont contenues. Le testeur de dureté portable peut être utilisé pour tester la dureté des soudures in situ. L'application de cette technologie permet de détecter facilement la qualité de la soudure. Dans des circonstances normales, l'apparition de fissures de soudure dans alliages de titane est relativement petit. Cependant, des fissures se produisent parfois dans la soudure ou dues à des inclusions. À ce stade, des défauts peuvent être détectés par inspection de la coloration, et cette méthode a également un certain effet sur la porosité. Il est à noter que le colorant doit être nettoyé avant de procéder au soudage.