¿Cómo soldar tantalio

¿Qué es el tantalio?

El tantalio es inherentemente un metal blando, con propiedades de formación, soldable que posee una alta temperatura de fusión (5425 ° F o 2996 ° C) y una excelente ductilidad a temperaturas criogénicas. Su alto punto de fusión proporciona un excelente potencial para la utilización estructural a temperaturas más altas que cualquier otro metal refractario común, excepto el tungsteno. Sin embargo, el tantalio es muy superior al tungsteno con respecto a la fabricabilidad, ductilidad y soldabilidad. Para desarrollar este potencial y proporcionar resistencia competitiva a temperaturas superiores a aproximadamente 2000 ° F (1093 ° C), se debe alear el tantalio.

Especificaciones de material

Especificaciones estándar

  • Lingote de tantalio – ASTM B364
  • Varilla y alambre de tantalio – ASTM B365
  • Tubería de tantalio – ASTM B521
  • Hoja, placa, tira y lámina de tantalio – ASTM B708
  • Tantalio de grado médico – ASTM F560

Aleaciones de tantalio comunes (códigos UNS)

  • Tantalio sin alear (EB derretido) – R005200
  • Tantalio sin alear (grado pulvimetalúrgico) – R05400
  • Tantalio 2.5% Tungsteno – R05252
  • Tantalio 10% tungsteno – R05255
  • Tantalio 7.5% Tungsteno – Grado de primavera
  • Grano estabilizado – Grano de horno

Purezas de tantalio ASTM de grado comercial

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

Debido a la excelente fabricabilidad del tantalio y la ductilidad a baja temperatura, con buena resistencia a temperaturas de hasta 3500 ° F (1926 ° C). Las aleaciones de tantalio se pueden clasificar en dos tipos principales:

(1) aleaciones reforzadas de solución sólida simple como Ta-5W-2.5Mo, Ta-10W-2.5Mo y Ta-8W-2Hf y

(2) Sistema de aleaciones complejas que utiliza el reforzamiento en solución sólida y / o el reforzamiento de la dispersión como Ta-9.6W-2.4Hf-0.01 C y Ta-6.5W-3.0Re-1.0Hf-0.3Zr-0.025Y.

Propiedades mecánicas del tantalio B708

Soldabilidad de las aleaciones de tantalio

Aunque el tantalio tiene buena soldabilidad, debe limpiarse adecuadamente antes de su uso, y para obtener los mejores resultados de calidad de soldadura, debe soldarse en la cámara de gas inerte. Generalmente, la soldadura de tantalio está influenciada por los siguientes cuatro factores:

(1) Impurezas intersticiales,
(2) Parámetros de soldadura, (3) Elementos de aleación y (4) Microestructura de soldadura

Además, cuando se suelda tántalo recocido, la velocidad de enfriamiento de la aleación de tántalo-tungsteno es baja y aumenta la tendencia al agrietamiento por calentamiento. Por lo tanto, el tamaño de grano de la placa de tantalio u otro material para la prueba se debe tener en cuenta en la soldadura, y se deben usar granos finos con un tamaño menor o igual al grado 5 de ASTM.

Electrodo de soldadura / alambre de relleno para soldadura TIG de tantalio

La mayor parte de la soldadura de tantalio se realiza utilizando TIG autógeno, lo que significa soldar sin ningún alambre de relleno. En caso de que sea necesario agregar alambre de relleno, se puede cortar y fabricar del mismo material que se está soldando. Se pueden cortar alambres delgados de la hoja de tantalio con cizallamiento, ya que el cizallamiento no producirá ningún daño térmico en el material, lo que puede ser una preocupación si se usa esmerilado.

Se debe tener sumo cuidado para cubrir con un gas inerte todas las superficies que se elevan por encima de los 600 ° F por el calor de soldadura, ya que helio, argón o una mezcla de los dos gases, crea una atmósfera que evita la fragilización por absorción de oxígeno, nitrógeno o hidrógeno en el metal calentado. Cuando se proporciona una atmósfera pura e inerte, la fusión y el área adyacente serán dúctiles. Se puede obtener una ductilidad extremadamente alta en una cámara de soldadura que se puede evacuar y purgar con gas inerte.

La soldadura por resistencia es otra opción para la soldadura de tantalio y se puede realizar con equipo convencional. Debido a que su punto de fusión es 2,700 ° F más alto que el del acero SAE 1020 y su resistividad es solo dos tercios de la del acero SAE 1020, el tantalio requiere una mayor entrada de energía para lograr una soldadura sólida. La duración de la soldadura debe mantenerse lo más corta posible en el rango de uno a diez ciclos (60 CPS) para evitar un calentamiento externo excesivo. Siempre que sea posible, el trabajo debe inundar con agua para enfriar y reducir la oxidación.

Gases protectores para la soldadura de tantalio

La soldadura de tantalio se realiza únicamente con gas inerte. Tanto el argón como el helio se utilizan en industrias para la soldadura de tantalio. El blindaje de gas helio es más adecuado para la soldadura de tantalio, ya que ofrece una mejor penetración cuando se suelda sin relleno.

Cuando el uso de una cámara de soldadura no sea práctico, las superficies calentadas pueden protegerse con accesorios adecuados con respaldo de gas. Esto generalmente tiene tres propósitos:

(1) Para mantener el trabajo alineado, (2) Para enfriar el trabajo para limitar el área de calor, y (3) Actuar como un conducto para el gas inerte y excluir el aire del área de calor.