L'alliage de titane de grade 5 (Ti‑6Al‑4V) est l'alliage de titane + le plus couramment utilisé dans les applications industrielles et structurelles. Bien qu'il présente une bonne soudabilité par rapport à de nombreux alliages à haute résistance, il est hautement chimiquement réactif à des températures élevées. Un contrôle strict du processus est donc essentiel pour produire des joints soudés solides et fiables. Vous trouverez ci-dessous les précautions critiques pour le soudage d’un alliage de titane de grade 5.
Premièrement, la propreté est essentielle.
Le titane réagit fortement avec l'oxygène, l'azote, l'hydrogène et le carbone aux températures de soudage, ce qui provoque une fragilisation, une porosité et des fissures. Toutes les surfaces-y compris le joint de soudure, le fil d'apport et le matériau de base à proximité-doivent être soigneusement nettoyés. L'huile, la graisse, l'eau, la poussière et les fluides d'usinage doivent être éliminés avec un nettoyage au solvant, suivi d'un soufflage d'air sec. La contamination par des outils en acier, des particules de fer ou du cuivre peut également provoquer des défauts, c'est pourquoi des outils et accessoires de soudage dédiés au titane sont fortement recommandés.
Deuxièmement, une protection efficace contre les gaz est obligatoire.
Contrairement à l'acier ou à l'aluminium, le titane nécessite une protection non seulement pendant le soudage, mais également jusqu'à ce que la soudure et la zone affectée thermiquement refroidissent en dessous de 300 degrés. En règle générale, de l'argon de haute pureté (99,99 % ou plus) est utilisé. Un écran anti-fuite, une grande lentille à gaz ou une chambre fermée est souvent utilisé pour couvrir toute la région à haute température. Un blindage insuffisant entraîne une décoloration, ce qui indique une absorption des gaz atmosphériques et une perte importante de ductilité et de ténacité.
Troisièmement, le contrôle de l’apport de chaleur et de la température entre les passes est important.
Un apport de chaleur excessif favorise la croissance des grains dans la soudure et la zone affectée par la chaleur, réduisant ainsi la résistance des joints et les performances en fatigue. Une température élevée entre les passes augmente également le risque de captage d’hydrogène et d’oxydation. Généralement, la température entre les passes doit être maintenue en dessous de 150 degrés. Les procédés à apport de chaleur faible à modéré tels que le soudage GTAW (TIG), PAW et laser sont préférés. Les procédés à apport de chaleur élevé comme le soudage à l’arc submergé sont rarement utilisés.
Quatrièmement, la sélection du métal d’apport doit être correctement adaptée.
Pour la plupart des soudures structurelles, le métal d'apport ERTi‑5 (titane commercialement pur) est souvent utilisé pour améliorer la ductilité et réduire la sensibilité aux fissures. Lorsqu'une résistance adaptée est requise, un agent de remplissage Ti‑6Al‑4V (ERTi‑6Al‑4V) peut être utilisé, mais un nettoyage et un blindage plus stricts sont nécessaires pour éviter les fissures de solidification.
Cinquièmement, éviter la contamination et les problèmes de métaux différents.
Le contact direct avec l'acier au carbone, le cuivre, le laiton ou le bronze doit être évité. Le titane a une faible conductivité thermique et un point de fusion élevé, de sorte que les bains de fusion se solidifient lentement. Une géométrie ou une retenue inappropriée peut entraîner une distorsion de la soudure et des contraintes résiduelles. La réduction des contraintes après soudage peut être appliquée aux composants critiques, mais uniquement sous protection totale contre un gaz inerte.
Enfin, l’inspection après soudage et le contrôle qualité sont essentiels.
L’inspection visuelle de la décoloration et de la porosité est standard. Le ressuage (PT) ou le test radiographique (RT) peuvent être utilisés pour les applications critiques. Les tests mécaniques, y compris les tests de flexion et de traction, vérifient que le joint répond aux exigences de ductilité et de résistance.
En résumé,Le soudage réussi d'un alliage de titane de grade 5 repose sur une propreté extrême, une protection fiable contre les gaz inertes, un apport de chaleur contrôlé, un métal d'apport approprié et une discipline stricte en matière de processus. Avec des procédures appropriées, les joints soudés peuvent présenter d’excellentes performances en matière de résistance, de ductilité et de corrosion.
