Superaleazioen soldadura

Superaleazioen soldadura

(1) Brazaren ezaugarrien superaleazioak hiru kategoriatan bana daitezke: nikel-oinarria, burdin-oinarria eta kobalto-oinarria.Propietate mekaniko onak dituzte, oxidazioarekiko erresistentzia eta korrosioarekiko erresistentzia tenperatura altuetan.Nikel-oinarrizko aleazioa ekoizpen praktikoan gehien erabiltzen dena da.

Superaleazioak Cr gehiago dauka, eta berotzean gainazalean kentzen zaila den Cr2O3 oxido-filma sortzen da.Nikel-oinarrizko superaleazioek Al eta Ti dituzte, berotzean erraz oxidatzen direnak.Hori dela eta, berotzean superaleazioen oxidazioa saihestea edo murriztea eta oxido-filma kentzea da soldadura garaian arazo nagusia.Boraxak edo azido borikoak fluxuan oinarrizko metalaren korrosioa eragin dezaketenez, soldadura-tenperaturan, erreakzioaren ondoren hauspeatutako boroa oinarrizko metalean sar daiteke, granular arteko infiltrazioa eraginez.Al eta Ti eduki altua duten nikel-oinarrizko aleazioetarako, egoera beroan hutsune-gradua ez da 10-2 ~ 10-3pa baino txikiagoa izango brasetan zehar aleazio gainazalean oxidazioa saihesteko.

Disoluzio sendotutako eta prezipitazio sendotutako nikel-oinarrizko aleazioetarako, soldadura-tenperatura koherentea izan behar da disoluzioaren tratamenduaren berotze-tenperaturarekin, aleazio-elementuen erabateko disoluzioa bermatzeko.Brasing tenperatura baxuegia da, eta aleazio-elementuak ezin dira guztiz disolbatu;Brasatzeko tenperatura altuegia bada, oinarrizko metal alea hazi egingo da eta materialaren propietateak ez dira berrezartuko tratamendu termikoa egin ondoren ere.Oinarrizko aleazioen soluzio solidoaren tenperatura altua da, eta horrek, oro har, ez du materialaren propietateetan eragingo soldadura-tenperatura altuegia dela eta.

Nikel-oinarrizko superaleazio batzuek, batez ere prezipitazio sendotutako aleazioak, tentsioa pitzatzeko joera dute.Brasatu aurretik, prozesuan sortutako tentsioa guztiz kendu behar da, eta tentsio termikoa minimizatu behar da brasetan zehar.

(2) Brasing material nikel-oinarrizko aleazio zilarrezko oinarriarekin, kobre puruarekin, nikel-oinarriarekin eta soldadura aktiboarekin brasatu daiteke.Loturaren lan-tenperatura altua ez denean, zilarrezko materialak erabil daitezke.Zilarrezko soldadura mota asko daude.Brasing berotzean barneko tentsioa murrizteko, hobe da soldadura urtze-tenperatura baxuarekin hautatzea.Fb101 fluxua zilarrezko betegarrizko metalarekin brasatzeko erabil daiteke.Fb102 fluxua aluminio-eduki handiena duen prezipitazio sendotutako superaleazio brasatzeko erabiltzen da, eta % 10 ~ % 20 sodio silikatoa edo aluminio fluxua gehitzen da (adibidez, fb201).Brasatzeko tenperatura 900 ℃ gainditzen denean, fb105 fluxua hautatuko da.

Hutsean edo babes-atmosferan brasatzen denean, kobre purua brasatzeko betegarrizko metal gisa erabil daiteke.Brasatzeko tenperatura 1100 ~ 1150 ℃ da, eta junturak ez du estresaren pitzadurarik sortuko, baina lan-tenperaturak ez du 400 ℃ baino handiagoa izango.

Nikel-oinarrizko brasatzeko betegarri metala Superaleazioetan gehien erabiltzen den brasatzeko betegarrizko metala da, tenperatura altuko errendimendu ona duelako eta soldadura garaian estresaren pitzadurarik ez duelako.Nikel-oinarrizko soldaduran aleazio-elementu nagusiak Cr, Si, B dira, eta soldadura kopuru txiki batek Fe, W, etab ere baditu. B-a oinarrizko metalean sartu eta urtze-tenperatura tartea handitu.Brasatzeko betegarri-metal bat da, tenperatura altuko laneko piezak eta turbinaren palak brasatzeko.Hala ere, W-dun soldaduraren jariakortasuna okerragoa da eta junturaren hutsunea kontrolatzea zaila da.

Difusio aktiboaren brasatze-metalak ez du Si elementurik eta oxidazio-erresistentzia eta bulkanizazio-erresistentzia bikaina ditu.Soldadura-tenperatura 1150 ℃ eta 1218 ℃ artean hauta daiteke soldadura motaren arabera.Brasatu ondoren, oinarrizko metalaren propietate berdinak dituen giltzadura 1066 ℃ difusio tratamenduaren ondoren lor daiteke.

(3) Brasing-prozesua nikel-oinarrizko aleazioak brasatzea har dezake babes-atmosferako labean, hutsean soldadura eta fase likido iragankorrean konexioa.Brasatu aurretik, gainazala koipegabetu eta oxidoa kendu behar da lixa-papera leunduta, feltro-gurpilen leunketa, azetona garbiketa eta garbiketa kimikoen bidez.Brasing-prozesuaren parametroak hautatzerakoan, kontuan izan behar da berokuntza-tenperatura ez dela altuegia izan behar eta brasatzeko denbora laburra izan behar dela fluxuaren eta oinarrizko metalaren arteko erreakzio kimiko gogorra saihesteko.Oinarrizko metala pitzatu ez dadin, hotzean prozesatutako piezak tentsioa arinduko dira soldadura baino lehen, eta soldadura-berogailua ahalik eta uniformeena izango da.Prezipitazio sendotutako superaleazioetarako, piezak soluzio solidoaren tratamendua jasan beharko dute lehenik, gero zahartze-indartzeko tratamendua baino tenperatura apur bat altuagoan brasatu eta, azkenik, zahartze-tratamendua.

1) Babes-atmosferako labean brasatzea babes-atmosferako labean brasatzeak babes-gasaren purutasun handia behar du.W (AL) eta w (TI) % 0,5 baino gutxiago duten superaleazioetarako, ihintz-puntua -54 ℃ baino txikiagoa izango da hidrogenoa edo argona erabiltzen denean.Al eta Ti edukia handitzen denean, aleazio-azalera oraindik oxidatzen da berotzean.Neurri hauek hartu behar dira;Gehitu fluxu kopuru txiki bat (adibidez, fb105) eta kendu oxido-filma fluxuarekin;0,025 ~ 0,038 mm-ko lodierako estaldura piezen gainazalean estalita dago;Soldadura ihinztatu behar den materialaren gainazalean aldez aurretik;Gehitu gas fluxu kopuru txiki bat, hala nola boro trifluoruroa.

2) Hutsean soldadura hutsean soldadura asko erabiltzen da babes-efektu hobea eta soldadura kalitatea lortzeko.Ikus 15. taula nikel-oinarrizko superaleazio-juntura tipikoen propietate mekanikoak ikusteko.W (AL) eta w (TI) % 4 baino gutxiago duten superaleazioetarako, hobe da 0,01 ~ 0,015 mm-ko nikel-geruza bat gainazalean electroplateatzea, nahiz eta soldadura hezetzea aurretratamendu berezirik gabe bermatu daitekeen.w (AL) eta w (TI) % 4 gainditzen dutenean, nikel-estalduraren lodiera 0,020,03 mm-koa izango da.Estaldura meheegiak ez du babes-efekturik, eta lodiegiak junturaren indarra murriztuko du.Soldadu beharreko piezak hutsean brasatzeko kutxan ere jar daitezke.Kutxa getterz bete behar da.Esaterako, Zr-k gasa xurgatzen du tenperatura altuan, eta horrek kutxan tokiko hutsunea sor dezake, eta, horrela, aleazio-azalera oxidatzea saihestuz.

15. taula Nikel-oinarrizko superaleazio tipikoen Hutsean Brazed Joinen propietate mekanikoak

Superalloy-ren giltzadura brasatuaren mikroegitura eta indarra aldatzen dira giltzadura-hutsunearekin, eta brasatzearen ondoren difusio-tratamenduak juntura-hutsunearen gehienezko balioa areagotu egingo du.Inconel aleazioa adibide gisa hartuta, b-ni82crsib-ekin brasatutako Inconel junturaren gehieneko tartea 90um-ra irits daiteke 1000 ℃-tan difusio-tratamenduaren ondoren 1H-tan;Hala ere, b-ni71crsib-ekin soldatutako junturetarako, gehienezko tartea 50um ingurukoa da 1000 ℃-tan difusio tratamenduaren ondoren 1H-tan.

3) Fase likido iragankorreko konexio fase likido iragankorreko konexioak geruzen arteko aleazioa erabiltzen du (2,5 ~ 100um inguruko lodiera), zeinaren urtze-puntua oinarrizko metala baino txikiagoa den betegarriko metal gisa.Presio txiki batekin (0 ~ 0.007mpa) eta tenperatura egokiarekin (1100 ~ 1250 ℃), geruzen arteko materiala lehenik eta behin oinarrizko metala urtu eta hezetzen du.Elementuen hedapen azkarra dela eta, juntaduran solidotze isotermikoa gertatzen da juntadura eratzeko.Metodo honek oinarrizko metalaren gainazaleko bat-etortze baldintzak asko murrizten ditu eta soldadura-presioa murrizten du.Fase likido iragankorreko konexioaren parametro nagusiak presioa, tenperatura, euste-denbora eta geruzen arteko konposizioa dira.Presio gutxiago aplikatu soldaduraren pareko gainazala kontaktu onean mantentzeko.Berotze-tenperaturak eta denborak eragin handia dute junturaren errendimenduan.Lotura oinarrizko metala bezain sendoa izan behar bada eta oinarrizko metalaren errendimenduari eragiten ez badio, tenperatura altuko (adibidez, ≥ 1150 ℃) eta denbora luzeko (adibidez, 8 ~ 24 ordu) konexio prozesuaren parametroak izango dira. hartua;Loturaren konexio-kalitatea murrizten bada edo oinarrizko metalak ezin badu tenperatura altua jasan, tenperatura baxuagoa (1100 ~ 1150 ℃) eta denbora laburragoa (1 ~ 8h) erabiliko dira.Tarteko geruzak oinarrizko metalezko konposizioa hartuko du oinarrizko konposizio gisa, eta hozte-elementu desberdinak gehituko ditu, hala nola B, Si, Mn, Nb, etab. Adibidez, Udimet aleazioaren konposizioa ni-15cr-18.5co-4.3 da. al-3.3ti-5mo, eta fase likido iragankorreko konexiorako tarteko geruzaren konposizioa b-ni62.5cr15co15mo5b2.5 da.Elementu horiek guztiek Ni Cr edo Ni Cr Co aleazioen urtze-tenperatura txikienera murriztu dezakete, baina B-ren eragina nabariena da.Gainera, B-ren difusio-tasa handiak geruzen arteko aleazioa eta oinarrizko metala azkar homogeneiza ditzake.