{"id":6169,"date":"2023-03-29T13:27:15","date_gmt":"2023-03-29T13:27:15","guid":{"rendered":"https:\/\/www.publiteconline.it\/newsmec\/?p=6169"},"modified":"2023-03-29T13:27:21","modified_gmt":"2023-03-29T13:27:21","slug":"saldatura-per-diffusione-e-titanio","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.publiteconline.it\/newsmec\/?p=6169","title":{"rendered":"Saldatura per diffusione e titanio: un connubio vincente"},"content":{"rendered":"\n

Come funziona il diffusion bonding e perch\u00e9 viene considerato il metodo di giunzione ottimale da utilizzare in presenza di titanio e leghe di titanio? in questo articolo, TAV VACUUM FURNACES cerca di fare chiarezza dando una spiegazione quanto pi\u00f9 esaustiva in merito al processo di saldatura per diffusione e al suo impiego, forte della pluriennale esperienza di TAV VACUUM FURNACES<\/a> come produttore di forni a vuoto.<\/h2>\n\n\n\n

Il diffusion bonding (o saldatura per diffusione) \u00e8 un processo di trasformazione allo stato solido che consente di unire materiali simili e dissimili tra loro. Questa tecnica si basa sulla diffusione atomica degli elementi che devono essere uniti. Il diffusion bonding \u00e8 un processo molto interessante perch\u00e9 consente di legare tra loro materiali dissimili con diverse caratteristiche termo-fisiche che non potrebbero essere unite con altri procedimenti. Il diffusion bonding \u00e8 soprattutto utilizzato nell\u2019industria aerospaziale per unire materiali e forme impossibili da realizzare (come, ad esempio, le costruzioni a nido d\u2019ape).<\/p>\n\n\n\n

Metalli, leghe, ceramiche e prodotti di metallurgia delle polveri possono quindi essere uniti attraverso questo processo con una minima deformazione macroscopica. Componenti di alta precisione con forme complesse o sezioni trasversali possono cos\u00ec essere realizzati senza successive lavorazioni, ottenendo buone tolleranze dimensionali. Con la tecnica di diffusion bonding inoltre le eterogeneit\u00e0 chimiche possono essere minimizzate ed \u00e8 possibile evitare difetti comuni come la distorsione.<\/p>\n\n\n\n

Oggi, la maggior parte delle operazioni di diffusion bonding vengono eseguite nei forni sottovuoto. Il diffusion bonding, infatti, si basa su temperatura, pressione, tempo e livelli di vuoto molto bassi per facilitare lo scambio atomico tra i materiali.<\/p>\n\n\n\n

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Il titanio viene utilizzato in tantissimi ambiti e in particolar modo nell\u2019industria aerospaziale. <\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
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Nei forni di diffusion bonding per il titanio di TAV VACUUM FURNACES le temperature in gioco si aggirano intorno ai 1.000\u00b0C e le pressioni sono dell\u2019ordine di decine di bar. <\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
\"Nell\u2019industria
Nell\u2019industria aerospaziale il titanio viene usato per la costruzione di componenti strutturali alari e di \u201cskin\u201d, per i sistemi idraulici dei velivoli, per diversi componenti di motori aereo e per cabine di velivoli spaziali, dove \u00e8 insostituibile. <\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
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Forno TAV modello HP 93-75-164 per la saldatura per diffusione. <\/figcaption><\/figure>\n<\/figure>\n\n\n\n

Titanio e leghe di titanio: ecco perch\u00e9 utilizzarli<\/h3>\n\n\n\n

Perch\u00e9 il titanio sembra essere il materiale pi\u00f9 indicato per il diffusion bonding? La risposta \u00e8 da cercare nelle prerogative stesse del materiale. Per cominciare, il titanio (Ti) ha un\u2019elevata resistenza, una buona resistenza all\u2019erosione e una resistenza ottimale alle alte temperature che lo rendono la scelta prioritaria in diverse applicazioni industriali. Inoltre il titanio \u00e8 il 30% pi\u00f9 resistente dell\u2019acciaio, pur essendo il 40% pi\u00f9 leggero e il 60% pi\u00f9 pesante dell\u2019alluminio anche se due volte pi\u00f9 resistente. Il titanio viene utilizzato in lega con alluminio, manganese, ferro, molibdeno e altri metalli al fine di accrescerne le gi\u00e0 elevate caratteristiche meccaniche di resistenza, specie alle alte temperature e alla corrosione.<\/p>\n\n\n\n

Nell\u2019industria aerospaziale viene usato per la costruzione di componenti strutturali alari e di \u201cskin\u201d, per i sistemi idraulici dei velivoli, per diversi componenti di motori aerei e per cabine di velivoli spaziali, dove \u00e8 insostituibile. In virt\u00f9 delle sue particolari caratteristiche, trova numerosi impieghi nel settore marino per la realizzazione di eliche di imbarcazioni e navi o altre parti soggette a corrosione, come gli apparati sottomarini. In campo militare con il titanio si producono razzi, missili e altro. In ambito medico, questo materiale viene utilizzato per realizzare protesi di ginocchio e anca, pace-maker, piastre e viti per le ossa e piastre craniche per le fratture del cranio. Da segnalare inoltre la crescita della domanda di titanio proveniente dall\u2019industria petrolchimica e dalle piattaforme petrolifere in mare e anche dall\u2019industria motociclistica.<\/p>\n\n\n\n

Con l\u2019aumento dell\u2019impiego del titanio e delle sue leghe, il processo di giunzione di Ti e Ti leghe \u00e8 di particolare interesse. Purtroppo, per\u00f2, saldare questo tipo di materiale \u00e8 piuttosto difficile in quanto \u00e8 altamente reattivo chimicamente alle alte temperature e tende a ossidarsi a basse pressioni parziali di ossigeno. Durante il processo di saldatura, le leghe di Ti assorbono molto facilmente ossigeno e azoto dall\u2019atmosfera. Di conseguenza, la saldatura per diffusione sottovuoto risulta il metodo di giunzione migliore per il titanio e le sue leghe.<\/p>\n\n\n\n

Eliminare anche a bassa temperatura vapori di oli o solventi e tracce di umidit\u00e0<\/h3>\n\n\n\n

Per realizzare il ciclo termico necessario per il diffusion bonding del titanio, un forno da vuoto TAV VACUUM FURNACES deve operare in alta temperatura e ad alta pressione di Argon. Il vuoto \u00e8 richiesto per eliminare anche le pi\u00f9 piccole tracce di idrogeno ma anche di altri gas o vapori, tra cui ossigeno, azoto e vapore acqueo. Il vuoto inoltre svolge un compito importante da un punto di vista della pulizia dei pezzi, cruciale per il successo del trattamento stesso perch\u00e9 permette di eliminare anche a bassa temperatura vapori di oli o solventi e tracce di umidit\u00e0 (eventualmente un segnale avviserebbe dell\u2019opportunit\u00e0 di interrompere il ciclo a causa di evaporazione di inquinanti e questo prima di rovinare la carica). Il vuoto viene mantenuto fino alla temperatura di diffusione e solo al raggiungimento di questa la pressione del gas raggiunge il set di processo. Data la dimensione (generalmente grande) di questi impianti, anche il quantitativo di Argon \u00e8 elevato, una modalit\u00e0 di introduzione che consente di ridurne il fabbisogno sfruttando il contributo della temperatura nell\u2019aumentarne la pressione.<\/p>\n\n\n\n

Alta temperatura e alta pressione sono condizioni che poche volte di riscontrano nei forni a vuoto tradizionali per trattamenti termici, che sono dotati di una camera da vuoto raffreddata ad acqua e di una camera termica che deve isolare la zona calda dalla parete fredda del vessel. Il gas in pressione tende a vanificare la capacit\u00e0 di isolamento del materiale usato per la camera termica, un effetto tanto pi\u00f9 evidente quanto maggiore \u00e8 la permeabilit\u00e0 al gas del materiale stesso.<\/p>\n\n\n\n

Nei forni da vuoto ad alta temperatura (2.000\u00b0C) e ad alta pressione (centinaia di bar) vengono usate schermature indipendenti dal vessel, a sua protezione, con il compito di intercettare il flusso termico usando un circuito raffreddato ad acqua opportunamente installato. Il vessel, infatti, avendo uno spessore importante a contrasto di una alta pressione, non beneficerebbe del raffreddamento in camicia al punto da non superare il valore limite di temperatura sulla faccia interna. Il rischio sarebbe un cedimento del vessel per esplosione.<\/p>\n\n\n\n

Nei forni di diffusion bonding per il titanio di TAV VACUUM FURNACES le temperature in gioco si aggirano intorno ai 1.000\u00b0C e le pressioni sono dell\u2019ordine di decine di bar, motivo per cui \u00e8 ancora possibile usare il board di grafite come elemento isolante della \u201chot zone\u201d. Tuttavia, la stratificazione di temperatura che i moti convettivi tenderebbero a instaurare deve essere compensata con un design verticalmente asimmetrico della camera termica, sia per quanto riguarda l\u2019isolamento termico (con spessore non uniforme) sia del resistore. Questa configurazione \u00e8 del tutto diversa da quella che normalmente si trova nei forni a vuoto, dove l\u2019uniformit\u00e0 dell\u2019irraggiamento viene ottenuta con la massima simmetria di tutte le condizioni e richiede una maggiore esperienza da parte del costruttore.<\/p>\n\n\n\n

Alcuni casi dove la saldatura per diffusione si applica con successo<\/h3>\n\n\n\n

La saldatura per diffusione trova impiego in diversi ambiti applicativi. Con questa tecnologia \u00e8 possibile ad esempio realizzare palettaggi di turbina saldando i due elementi laterali della pala con interposta all\u2019interno di una sagoma anche questa di titanio. Sulle superfici non coperte dalla sagoma interna viene distribuito un layer di polvere ceramica. Una volta effettuato il trattamento di saldatura, si provvede a insufflare dilatando per pressione i lati e sollevando i lembi sagomati del metallo interposto. Questa soluzione rappresenta una valida alternativa alla struttura honeycomb. Il pezzo viene poi ad acquisire lo svergolamento tipico di un profilo alare, mediante pressatura a caldo in uno stampo. L\u2019uso di un palettaggio cos\u00ec costruito assicura al motore un rendimento pi\u00f9 elevato.<\/p>\n\n\n\n

Altra applicazione del diffusion bonding \u00e8 la produzione di scambiatori di calore in titanio per impieghi in ambiente marino e contatti con acqua di mare. La tecnica \u00e8 la stessa del caso precedente e il forno \u00e8 simile. Anche in questo caso si disegna tra elemento ed elemento un percorso di polvere ceramica, che delimita le zone dove \u00e8 impedita la diffusione. Una volta che il pacco degli elementi dello scambiatore \u00e8 saldato, si introduce gas in pressione che allontana le superfici non saldate, realizzando il percorso interno del liquido dello scambiatore stesso. In genere questi prodotti hanno una dimensione notevole, per cui il vantaggio dovuto al materiale non riguarda solo la capacit\u00e0 di resistere alla corrosione, ma anche il peso diviene un elemento importante per il tipo di ambiente a cui \u00e8 destinato.<\/p>\n\n\n\n

La saldatura per diffusione in forno a vuoto viene utilizzata anche in caso di elementi strutturali di aeromobili. Questa applicazione risolve il problema legato a una saldatura a TIG convenzionale poich\u00e9 nella saldatura a TIG la giunzione non d\u00e0 le stesse garanzie della saldatura per diffusione. Il cordone di saldatura a TIG presenta infatti fenomeni di discontinuit\u00e0 e di porosit\u00e0 che rendono difficile ottenere una buona finitura.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

TAV VACUUM FURNACES cerca di fare chiarezza dando una spiegazione quanto pi\u00f9 esaustiva in merito al processo di saldatura per diffusione e al suo impiego, forte della pluriennale esperienza di TAV VACUUM FURNACES come produttore di forni a vuoto.<\/p>\n","protected":false},"author":5,"featured_media":6170,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[166,117],"tags":[2803,1939,1439,2802,1421,333],"class_list":["post-6169","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-in-evidenza","category-trattamenti","tag-alta-temperatura","tag-diffusion-bonding","tag-forni-a-vuoto","tag-saldatura-per-diffusione","tag-tav-vacuum-furnaces","tag-titanio"],"yoast_head":"\nSaldatura per diffusione e titanio<\/title>\n<meta name=\"description\" content=\"TAV VACUUM FURNACES cerca di fare chiarezza dando una spiegazione quanto pi\u00f9 esaustiva in merito al 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