Inconel 718 es una superaleación de níquel-cromo endurecida por precipitación que deriva su resistencia de los precipitados γ′ (Niextral, Ti) y γ′′ (Niextrnb). Mantiene excelentes propiedades mecánicas y resistencia a la corrosión a temperaturas elevadas, por lo que es un material de referencia para motores aeroespaciales, turbinas de gas, reactores nucleares e ingeniería en alta mar.
Sin embargo, estos mecanismos de refuerzo también hacen que Inconel 718 sea un desafío para soldar.Soldadura TIG, También conocido como GTAW (soldadura por arco de tungsteno de gas), es ampliamente utilizado para unirse a Inconel 718 porque proporciona un control preciso de la entrada de calor, excelente estabilidad del arco y calidad de soldadura limpia.
Esta guía completa cubre todo lo que necesita saber sobre la soldadura TIG Inconel 718, incluidos los parámetros de soldadura, la selección del metal de relleno, las técnicas de soldadura paso a paso, los defectos comunes y la prevención de defectos.
Aunque Inconel 718 se considera una de las aleaciones de níquel endurecidas por precipitación más soldables, todavía es susceptible a varios defectos metalúrgicos durante la soldadura.
El agrietamiento en caliente es uno de los defectos más importantes para controlar cuando soldadura TIG Inconel 718. Se asocia con la segregación de niobio (Nb) durante la solidificación y la formación de constituyentes de bajo punto de fusión, incluida la fase de Laves, en las regiones interdendríticas.
La alta entrada de calor y el tamaño excesivo de la piscina de soldadura pueden aumentar la segregación y la sensibilidad al agrietamiento. Por lo tanto, controlar la entrada de calor, la velocidad de desplazamiento, la temperatura de interpaso y el tamaño del baño de soldadura es crítico cuando se suelda Inconel 718.
El agrietamiento por licuefacción puede ocurrir en la zona afectada por el calor (HAZ) cuando los constituyentes del límite de grano y las fases de bajo punto de fusión se funden parcialmente durante el ciclo térmico de soldadura.
Las películas líquidas resultantes pueden llegar a ser susceptibles de agrietarse bajo tensiones de tracción inducidas por soldadura. Controlar la entrada de calor y evitar la exposición térmica excesiva puede ayudar a reducir el riesgo.
Durante la solidificación, los constituyentes ricos en niobio pueden segregarse en regiones interdendríticas y formar la fase de Laves.
La fase de Laves excesiva o gruesa puede reducir la ductilidad y afectar negativamente el rendimiento de la soldadura. Por esta razón, controlar el ciclo térmico de soldadura y las condiciones de solidificación es particularmente importante cuando se suelda TIG Inconel 718.
Siempre que sea posible, la condición de soldadura del metal base Inconel 718 debe establecerse antes de la soldadura. Generalmente se prefiere el material tratado en solución porque el material envejecido por soldadura o fuertemente endurecido por precipitación puede aumentar la susceptibilidad al agrietamiento por HAZ.
Para aplicaciones críticas, se debe seguir la especificación del material aplicable y la especificación del procedimiento de soldadura calificado (WPS) en lugar de depender de un ciclo de tratamiento térmico genérico.
Para soldadura TIG convencional de Inconel 718:
La corriente exacta siempre debe ajustarse de acuerdo con el grosor y el diseño de la junta en lugar de aplicar una corriente fija a todas las aplicaciones de soldadura Inconel 718.
La soldadura TIG pulsada puede ayudar a controlar la entrada de calor, reducir el tamaño excesivo de la piscina de soldadura y refinar la microestructura de la soldadura.
| Parámetro | Rango de inicio típico |
|---|---|
| Corriente de pico | 180-220 A |
| Fondo actual | 60-90 A |
| Frecuencia de pulso | 2-10Hz |
| Ciclo de trabajo | 40-60% |
| Velocidad de viaje | 150-250 mm/min |
Nota:Los valores reales deben ajustarse de acuerdo con el grosor del material, la configuración de la junta, el diámetro del tungsteno, la posición de soldadura y el procedimiento de soldadura calificado.
La frecuencia de pulso puede influir en el comportamiento de la masa de soldadura, la solidificación y la microestructura. En aplicaciones críticas, los parámetros de soldadura deben ser calificados a través de pruebas de procedimiento en lugar de seleccionar únicamente a partir de valores de referencia generales.
La entrada de calor es uno de los factores más importantes que afectan la calidad de la soldadura Inconel 718.
Para una hoja delgada de Inconel 718, generalmente se prefiere una entrada de calor relativamente baja y controlada. La entrada excesiva de calor puede conducir a:
La entrada de calor adecuada depende del grosor del material, el diseño de la junta, la velocidad de soldadura, la corriente, el voltaje y la eficiencia del proceso de soldadura.
Para la soldadura multipaso, el mantenimiento de una temperatura interpaso baja es importante para limitar la exposición térmica acumulativa.
Un objetivo comúnmente utilizado es mantener la temperatura de interpaso por debajo de 93 ° C (200 ° F) cuando sea requerido por el procedimiento de soldadura.
Se puede usar enfriamiento auxiliar para ciertas aplicaciones, pero los métodos de enfriamiento no deben introducir humedad, aceite, contaminación u otras sustancias en el área de soldadura.
El blindaje adecuado es esencial porque las aleaciones de níquel pueden ser muy sensibles a la contaminación atmosférica durante la soldadura.
Las opciones comunes de tungsteno para la soldadura TIG Inconel 718 incluyen:
El diámetro de tungsteno debe seleccionarse de acuerdo con la corriente de soldadura y la configuración de la junta. Un electrodo de tungsteno adecuadamente preparado y mantenido ayuda a mantener la estabilidad del arco y minimiza el riesgo de inclusiones de tungsteno.
Elegir el metal de relleno adecuado es una de las decisiones más críticas cuando se suelda TIG Inconel 718.
| Aplicación | Metal de relleno común | Especificación |
| De Inconel 718 a Inconel 718 | ERNiFeCr-2 | AWS A5.14 / AMS 5832 |
| Inconel 718 a ciertas aleaciones diferentes | Rellenos de aleación de níquel seleccionados según los requisitos de unión y servicio | Dependiente de la aplicación |
ERNiFeCr-2 es un metal de relleno comúnmente especificado para soldar Inconel 718. Está diseñado para aplicaciones en las que la unión soldada requiere propiedades compatibles con las aleaciones de níquel endurecidas por precipitación.
Para la soldadura de metales diferentes, la selección del relleno no debe basarse únicamente en el nombre del metal base. Deben considerarse la combinación de metales base, la temperatura de servicio, el entorno de corrosión, las propiedades mecánicas requeridas, el diseño de juntas y las especificaciones de soldadura aplicables.
Rellenos de aleación de níquel alternativos, incluyendoGrados del níquel-cromo-molibdeno, Puede ser apropiado para aplicaciones específicas de metal diferente o corrosión-servicio. El metal de relleno final debe ser confirmado contra el WPS aplicable o la especificación de ingeniería.
ERNiFeCr-2 es particularmente relevante cuando el objetivo de la soldadura es unir Inconel 718 mientras se mantiene el rendimiento mecánico adecuado a altas temperaturas y la resistencia a la corrosión.
Al seleccionar ERNiFeCr-2 alambre de relleno, considere:
El metal de relleno debe seleccionarse basándose en la aplicación de soldadura completa en lugar de simplemente elegir una aleación "equivalente" por composición química.
Un procedimiento de soldadura controlado es esencial para minimizar el agrietamiento, la oxidación y otros defectos en Inconel 718.
Prepare la junta de acuerdo con el procedimiento de soldadura calificado. Retire rebabas, bordes afilados, óxidos, escamas y otros contaminantes de la superficie.
Para secciones delgadas, el ajuste de la junta debe controlarse cuidadosamente para evitar huecos excesivos y refuerzo de soldadura innecesario.
Limpie a fondo la zona de soldadura y las áreas adyacentes antes de soldar.
Eliminar:
Se puede usar acetona u otro disolvente adecuado para la limpieza final cuando sea compatible con el procedimiento de soldadura aplicable.
Se deben usar guantes limpios y herramientas de preparación de acero inoxidable o aleación de níquel para evitar la recontaminación.
Establezca la fuente de energía TIG en DCIN y establezca un blindaje de argón adecuado.
Use una copa de gas adecuada y una lente de gas cuando sea apropiado. Para juntas de penetración completa y tubos de pared delgada, establezca una purga efectiva antes de golpear el arco.
Seleccione el diámetro de tungsteno de acuerdo con la corriente de soldadura y la geometría de la junta.
Utilice un electrodo bien molido y limpio. Evite tocar el tungsteno a la pieza de trabajo o metal de relleno durante la soldadura.
Para la soldadura TIG Inconel 718 a Inconel 718, ERNiFeCr-2 es una opción común de metal de relleno.
Seleccione el diámetro de relleno de acuerdo con el espesor de la junta, la corriente de soldadura y la tasa de deposición requerida.
Mantenga una longitud de arco corta y evite el exceso de arco.
Un arco estable ayuda a mantener un baño de soldadura controlado y minimiza la entrada de calor innecesaria.
Utilice la entrada de calor práctica más baja que proporcione la fusión completa y la penetración requerida.
Evite la corriente excesiva, la velocidad de viaje lenta y el tiempo de permanencia innecesario. Para TIG pulsado, use los parámetros de pulso especificados por el procedimiento de soldadura calificado.
Mantenga la piscina de soldadura pequeña y controlada.
Agregue el metal de relleno de manera consistente en lugar de permitir que el metal base se sobrecaliente. Evite el tejido excesivo porque las piscinas de soldadura más anchas pueden aumentar la exposición térmica y la segregación.
Para la soldadura de pasadas múltiples, elimine completamente los óxidos y la contaminación de la superficie entre pasadas.
La limpieza mecánica o la molienda pueden ser necesarias cuando la oxidación o los defectos superficiales están presentes.
Controle la temperatura interpass y deje que la junta se enfríe cuando sea necesario.
Mantener la temperatura de interpaso dentro del rango calificado ayuda a limitar la exposición térmica acumulativa y reduce el crecimiento excesivo del grano.
Después de soldar, inspeccione la junta de acuerdo con los requisitos de calidad aplicables.
Dependiendo de la aplicación, la inspección puede incluir:
Los componentes críticos aeroespaciales, nucleares y de generación de energía pueden requerir una inspección más extensa y calificación de procedimientos.
Para reducir la susceptibilidad al agrietamiento en caliente:
Debido a que la segregación de Nb y la formación de fase de Laves están fuertemente influenciadas por las condiciones de solidificación, controlar el ciclo térmico de soldadura es particularmente importante.
Los óxidos y la contaminación superficial pueden causar problemas de la soldadura-calidad y pueden contribuir a los defectos o a las inclusiones superficiales.
La limpieza mecánica entre pasadas es importante cuando hay oxidación visible o contaminación.
Use herramientas limpias y dedicadas y evite introducir hierro, aceite u otros contaminantes en la zona de soldadura de aleación de níquel.
La limpieza previa a la soldadura es esencial para prevenir defectos relacionados con la contaminación.
El área de soldadura limpia debe protegerse de la recontaminación antes y durante la soldadura. La preparación adecuada de la superficie y el manejo son particularmente importantes para la soldadura TIG de aleación de níquel.
Las inclusiones de tungsteno pueden ocurrir cuando el electrodo de tungsteno entra en contacto con el baño de soldadura fundido o se contamina.
Para reducir el riesgo:
La porosidad se asocia comúnmente con contaminación, protección inadecuada, humedad o cobertura de gas deficiente. Por lo tanto, la preparación adecuada de la superficie y el blindaje son esenciales.
El TIG pulsado puede proporcionar un mejor control sobre la entrada de calor y la solidificación de la piscina de soldadura.
El pico alterno y la corriente de fondo pueden ayudar a reducir la entrada de calor promedio mientras se mantiene una penetración adecuada. Cuando se optimiza y califica adecuadamente, el TIG pulsado puede mejorar la microestructura de la soldadura y el rendimiento mecánico.
El TIG asistido por ultrasonidos es una técnica de soldadura avanzada que introduce vibración ultrasónica en el proceso de soldadura.
La investigación ha demostrado que la asistencia ultrasónica puede influir en:
Por lo tanto, la soldadura asistida por ultrasonidos puede considerarse para aplicaciones de investigación, de alto rendimiento o altamente controladas donde la soldadura TIG convencional presenta desafíos metalúrgicos significativos.
GTCAW es una variante avanzada de GTAW que utiliza un arco restringido para aumentar la densidad de energía y la penetración.
Ha demostrado una alta eficiencia conjunta en investigación y aplicaciones especializadas y puede proporcionar una alternativa a otros procesos de soldadura de alta densidad de energía para aplicaciones seleccionadas de Inconel 718.
Sin embargo, GTCAW es un proceso especializado y no es un reemplazo directo para la soldadura TIG convencional en cada entorno de producción.
El tratamiento térmico posterior a la soldadura apropiado para Inconel 718 depende de la condición del metal base, el procedimiento de soldadura, el diseño del componente y las especificaciones de ingeniería o del material aplicable.
Para Inconel 718 endurecido por precipitación, se puede requerir un tratamiento de solución seguido de envejecimiento controlado cuando la aplicación exige la restauración de las propiedades mecánicas especificadas.
Una secuencia de envejecimiento comúnmente referenciada es:
Sin embargo, el ciclo exacto de tratamiento térmico debe tomarse de la especificación de material Inconel 718 aplicable o del procedimiento calificado en lugar de aplicarse universalmente.
El control cuidadoso de la temperatura es importante porque la exposición a rangos de temperatura inapropiados puede promover la formación de fase indeseable, incluida la fase δ, que puede afectar las propiedades de límite de grano y el rendimiento mecánico.
La soldadura TIG es ampliamente considerada para la unión de precisión, reparación y fabricación de componentes Inconel 718 en industrias exigentes.
El procedimiento exacto de soldadura depende del componente, el entorno de servicio, los requisitos de diseño y los estándares de la industria aplicables.
ERNiFeCr-2 es un metal de relleno comúnmente seleccionado para la soldadura TIG/GTAW de Inconel 718.
Para los proyectos que requierenAlambre de relleno Inconel 718, El producto apropiado debe seleccionarse de acuerdo con:
El alambre de soldadura TIG ERNiFeCr-2 de alta calidad está disponible en diferentes diámetros para aplicaciones de soldadura TIG de precisión.
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La soldadura TIG exitosa de Inconel 718 requiere un control cuidadoso desde la preparación de la junta hasta el tratamiento posterior a la soldadura.
Antes de la soldadura:
Durante la soldadura:
Después de la soldadura:
Con un control adecuado de los parámetros de soldadura, el metal de relleno, el blindaje, la entrada de calor y el tratamiento posterior a la soldadura, la soldadura TIG puede producir uniones Inconel 718 confiables para aplicaciones aeroespaciales, energéticas, nucleares y marinas exigentes.
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