Comment souder le tantale

Qu’est-ce que le tantale ?

Le tantale est intrinsèquement un métal mou, ayant des propriétés de formage, soudable qui possède une température de fusion élevée (5425°F ou 2996°C) et une excellente ductilité à des températures cryogéniques. Son point de fusion élevé offre un excellent potentiel d’utilisation structurelle à des températures plus élevées que tout autre métal réfractaire commun, à l’exception du tungstène. Cependant, le tantale est largement supérieur au tungstène en ce qui concerne la fabricabilité, la ductilité et la soudabilité. Pour développer ce potentiel et fournir une résistance concurrentielle à des températures supérieures à environ 2000°F (1093°C), le tantale doit être allié.

tantalum welding

Spécifications matérielles

Spécifications standard

  • Lingot de tantale – ASTM B364
  • Tige et fil de tantale – ASTM B365
  • Tube de tantale – ASTM B521
  • Feuille, plaque, bande et feuille de tantale – ASTM B708
  • Tantale de qualité médicale – ASTM F560

Alliages de tantale communs (codes UNS)

  • Tantale non allié (EB fondu) – R005200
  • Tantale non allié (qualité métallurgique des poudres) – R05400
  • Tantale 2,5% Tungstène – R05252
  • Tantale 10% Tungstène – R05255
  • Tantale 7.5% Tungstène – Qualité Ressort
  • Grain Stabilisé – Grain de Fournaise

Puretés de tantale ASTM de qualité commerciale.

  • 99,5 % pur 3N5
  • 99,9% pur 4N
  • 99,995% pur 4N5
  • 99,999% pur 5N

Grâce au tantale, une excellente aptitude à la fabrication et une ductilité à basse température, avec une bonne résistance à des températures allant jusqu’à 3500°F (1926°C). Les alliages de tantale peuvent être classés en deux types principaux :

(1) alliages renforcés de solution solide simples tels que Ta-5W-2.5Mo, Ta-10W-2.5Mo et Ta-8W-2Hf et.

(2) Système d’alliages complexes utilisant un renforcement en solution solide et/ou un renforcement par dispersion tel que Ta-9.6W-2.4Hf-0.01 C et Ta-6.5W-3.0Re-1.0Hf-0.3Zr-0.025Y.

Propriétés mécaniques du tantale B708

Soudabilité des alliages de tantale

Bien que le tantale ait une bonne soudabilité, il doit être nettoyé correctement avant utilisation, et pour de meilleurs résultats de qualité de soudage, il doit être soudé dans la chambre à gaz inerte. Généralement, le soudage du tantale est influencé par les quatre facteurs ci-dessous :

(1) impuretés interstitielles,
(2) paramètres de soudage, (3) éléments d’alliage et (4) microstructure de soudage

De plus, lorsque du tantale recuit est soudé, la vitesse de refroidissement de l’alliage tantale-tungstène est faible et la tendance à la fissuration thermique est augmentée. Par conséquent, la taille des grains de la plaque de tantale ou d’un autre matériau à tester doit être prise en compte lors du soudage, et des grains fins de taille inférieure ou égale à la classe 5 de l’ASTM doivent être utilisés.

Électrode de soudage/fil d’apport pour le soudage TIG du tantale

La plupart des soudures au tantale sont réalisées à l’aide de TIG autogène, ce qui signifie une soudure sans fil d’apport. Dans le cas où un fil d’apport doit être ajouté, il peut être coupé et fabriqué à partir du même matériau que celui qui est soudé. Les fils minces peuvent être coupés dans une feuille de tantale avec cisaillement, car le cisaillement ne produira aucun dommage thermique au matériau, ce qui peut être un problème si vous utilisez le meulage.

Un soin extrême doit être pris pour couvrir avec un gaz inerte toutes les surfaces qui sont élevées au-dessus de 600°F par la chaleur de soudage-hélium, argon, ou un mélange des deux gaz, crée une atmosphère qui empêche la fragilisation par absorption d’oxygène, d’azote ou l’hydrogène dans le métal chauffé. Lorsqu’une atmosphère pure et inerte est fournie, la fusion et la zone adjacente seront ductiles. Une ductilité extrêmement élevée peut être obtenue dans une chambre de soudage qui peut être évacuée et purgée avec un gaz inerte.

Le soudage par résistance est une autre option pour le soudage au tantale et peut être effectué avec un équipement conventionnel. Étant donné que son point de fusion est supérieur de 2 700 °F à celui de l’acier SAE 1020 et que sa résistivité n’est que des deux tiers de celle de l’acier SAE 1020, le tantale nécessite un puissance absorbée pour réaliser une soudure saine. La durée de soudage doit être aussi courte que possible dans la plage de un et dix cycles (60 CPS) pour éviter un échauffement externe excessif. Dans la mesure du possible, le travail doit être inondé d’eau pour le refroidissement et la réduction de l’oxydation.

Gaz de protection pour le soudage au tantale

Le soudage au tantale est effectué uniquement avec du gaz inerte. L’argon et l’hélium sont tous deux utilisés dans les industries pour le soudage au tantale. Le blindage à l’hélium est mieux adapté au soudage au tantale car il offre une meilleure pénétration lors du soudage sans charge.

Lorsque l’utilisation d’une chambre de soudage n’est pas pratique, les surfaces chauffées peuvent être protégées par des fixations à gaz appropriées. Cela sert généralement à trois fins :

(1) Pour maintenir l’ouvrage en alignement, (2) Pour refroidir l’ouvrage afin de limiter la zone de chaleur, et (3) Pour servir de conduit pour le gaz inerte et pour exclure l’air de la zone de chaleur.