Superaleazioen soldadura

Superaleazioen soldadura

(1) Soldadura-ezaugarriak superaleazioak hiru kategoriatan bana daitezke: nikel oinarriduna, burdina oinarriduna eta kobalto oinarriduna. Ezaugarri mekaniko onak, oxidazioarekiko erresistentzia eta korrosioarekiko erresistentzia dituzte tenperatura altuetan. Nikel oinarridun aleazioa da ekoizpen praktikoan gehien erabiltzen dena.

Superaleazioak Cr gehiago dauka, eta zaila den Cr2O3 oxido filma sortzen da gainazalean berotzean zehar, kentzeko. Nikel oinarriko superaleazioek Al eta Ti dituzte, eta erraz oxidatzen dira berotzean. Beraz, superaleazioen oxidazioa saihestea edo murriztea eta oxido filma kentzea da soldadura-tenperaturan dagoen arazo nagusia. Fluxuan dagoen boraxak edo azido borikoak oinarrizko metalaren korrosioa eragin dezakeenez soldadura-tenperaturan, erreakzioaren ondoren hauspeatutako boroak oinarrizko metalean sartu daiteke, eta horrek pikor arteko infiltrazioa eragiten du. Al eta Ti edukiera handia duten nikel oinarriko aleazio galdatuentzat, hutsune-maila egoera beroan ez da 10-2 ~ 10-3pa baino txikiagoa izan behar soldadura-tenperaturan, aleazioaren gainazalean berotzean oxidazioa saihesteko.

Nikel oinarriko aleazioetarako, disoluzio bidez indartutakoak eta prezipitazio bidez indartutakoak, soldadura-tenperatura disoluzio-tratamenduaren berotze-tenperaturarekin bat etorri behar da aleazio-elementuen disoluzio osoa bermatzeko. Soldadura-tenperatura baxuegia da, eta aleazio-elementuak ezin dira guztiz disolbatu; soldadura-tenperatura altuegia bada, oinarrizko metalaren alea haziko da, eta materialaren propietateak ez dira berreskuratuko tratamendu termikoaren ondoren ere. Oinarrizko aleazio gordinaren disoluzio solidoaren tenperatura altua da, eta, oro har, ez du materialaren propietateetan eraginik izango soldadura-tenperatura altuegia delako.

Nikel oinarridun superaleazio batzuek, batez ere prezipitazioz indartutako aleazioek, tentsio-pitzadurak izateko joera dute. Soldadura egin aurretik, prozesuan sortutako tentsioa guztiz kendu behar da, eta tentsio termikoa minimizatu behar da soldadura egitean zehar.

(2) Nikel oinarriko aleaziozko soldadura-materiala zilar oinarriarekin, kobre puruarekin, nikel oinarriarekin eta soldadura aktiboarekin soldadura bidez solda daiteke. Junturaren lan-tenperatura altua ez denean, zilar oinarriko materialak erabil daitezke. Zilar oinarriko soldadura mota asko daude. Soldadura bidezko berotzean barne-tentsioa murrizteko, hobe da urtze-tenperatura baxua duen soldadura aukeratzea. Fb101 fluxua zilar oinarriko betegarri-metalarekin soldadura egiteko erabil daiteke. Fb102 fluxua aluminio-eduki handiena duen prezipitazioz indartutako superaleazioa soldadura bidez egiteko erabiltzen da, eta % 10 ~ % 20 sodio silikato edo aluminio fluxua (adibidez, fb201) gehitzen zaio. Soldadura-tenperatura 900 ℃-tik gorakoa denean, fb105 fluxua aukeratu behar da.

Hutsean edo atmosfera babeslean soldadura egiten denean, kobre purua erabil daiteke soldadura-betegarri gisa. Soldadura-tenperatura 1100 ~ 1150 ℃-koa da, eta junturak ez du tentsio-pitzadurarik sortuko, baina lan-tenperatura ez da 400 ℃-tik gorakoa izan behar.

Nikel oinarriko soldadura-betegarri-metala da superaleazioetan erabiliena den soldadura-betegarri-metala, tenperatura altuetan duen errendimendu ona eta soldadura-prozesuan tentsio-pitzadurarik ez duelako. Nikel oinarriko soldaduraren aleazio-elementu nagusiak Cr, Si, B dira, eta soldadura kantitate txiki batek Fe, W, etab. ere baditu. Ni-cr-si-b-rekin alderatuta, b-ni68crwb soldadura-betegarri-metalak B-ren oinarrizko metalean pikor arteko infiltrazioa murriztu eta urtze-tenperaturaren tartea handitu dezake. Tenperatura altuko lan-piezak eta turbina-palak soldadura-betegarri-metala da. Hala ere, W-a duen soldaduraren jariakortasuna okerrera egiten du eta juntura-tartea kontrolatzea zaila da.

Soldadura-difusio aktiboaren betegarri-metalak ez du Si elementurik eta oxidazio-erresistentzia eta bulkanizazio-erresistentzia bikainak ditu. Soldadura-tenperatura 1150 ℃-tik 1218 ℃-ra hauta daiteke, soldadura motaren arabera. Soldaduraren ondoren, oinarrizko metalaren propietate berdinak dituen soldadura-juntura lor daiteke 1066 ℃-ko difusio-tratamenduaren ondoren.

(3) Nikel oinarriko aleaziozko soldadura prozesuan, babes-atmosferako labean, hutsean soldaduraz eta fase likido iragankorreko konexioz egin daiteke soldadura. Soldadura egin aurretik, gainazala koipegabetu eta oxidoa kendu behar da lixa-papera leuntuz, feltrozko gurpilarekin leuntuz, azetona igurtziz eta garbiketa kimikoz. Soldadura prozesuaren parametroak hautatzerakoan, kontuan izan behar da berotze-tenperatura ez dela altuegia izan behar eta soldadura-denbora laburra izan behar dela, fluxuaren eta oinarrizko metalaren arteko erreakzio kimiko sendoa saihesteko. Oinarrizko metala pitzatzea saihesteko, hotzean prozesatutako piezak tentsioa arindu behar dira soldatu aurretik, eta soldadura-berokuntza ahalik eta uniformeena izan behar da. Prezipitazioz indartutako superaleazioetarako, piezak lehenik disoluzio solidoaren tratamendua jasan behar dira, ondoren zahartze-indartze tratamendua baino tenperatura zertxobait altuagoan soldaduraz, eta azkenik zahartze tratamendua.

1) Atmosfera babesleko labean soldadura egitea Atmosfera babesleko labean soldadura egiteak babes-gasaren purutasun handia eskatzen du. % 0,5 baino w (AL) eta w (TI) baino gutxiago duten superaleazioetarako, ihintz-puntua -54 ℃ baino txikiagoa izan behar da hidrogenoa edo argona erabiltzen denean. Al eta Ti edukia handitzen denean, aleazioaren gainazala oraindik oxidatzen da berotzean. Neurri hauek hartu behar dira: Gehitu fluxu kantitate txiki bat (adibidez, fb105) eta kendu oxido-filma fluxuarekin; 0,025 ~ 0,038 mm-ko lodierako estaldura bat jarri piezen gainazalean; Aurrez soldadura ihinztatu soldatu beharreko materialaren gainazalean; Gehitu gas fluxu kantitate txiki bat, hala nola boro trifluoruroa.

2) Hutsean soldadura bidezko ...

15. taula Nikel oinarriko superaleazio tipikoen hutsean soldadura bidezko junturen propietate mekanikoak

Superaleazioaren soldadura bidezko junturaren mikroegitura eta erresistentzia aldatzen dira soldadura bidezko tartearekin, eta soldaduraren ondorengo difusio-tratamenduak are gehiago handituko du junturaren tartearen gehienezko balio onargarria. Inconel aleazioa adibidetzat hartuta, b-ni82crsib-ekin soldadura bidezko Inconel junturaren gehienezko tartea 90um-ra irits daiteke 1000 ℃-tan 1H-ko difusio-tratamenduaren ondoren; hala ere, b-ni71crsib-ekin soldadura bidezko junturetan, gehienezko tartea 50um ingurukoa da 1000 ℃-tan 1H-ko difusio-tratamenduaren ondoren.

3) Fase likido iragankorreko konexioa Fase likido iragankorreko konexioak oinarrizko metala baino urtze-puntua baxuagoa duen geruza arteko aleazioa erabiltzen du betegarri-metal gisa (2,5 ~ 100um lodiera ingurukoa). Presio txiki baten pean (0 ~ 0,007mpa) eta tenperatura egoki baten pean (1100 ~ 1250 ℃), geruza arteko materialak lehenik oinarrizko metala urtu eta hezetzen du. Elementuen difusio azkarraren ondorioz, solidotze isotermikoa gertatzen da junturan, juntura eratzeko. Metodo honek oinarrizko metalaren gainazalaren egokitze-eskakizunak asko murrizten ditu eta soldadura-presioa murrizten du. Fase likido iragankorreko konexioaren parametro nagusiak presioa, tenperatura, eusteko denbora eta geruzaren konposizioa dira. Aplikatu presio gutxiago soldadura-elementuaren elkartze-gainazala kontaktu onean mantentzeko. Berotze-tenperaturak eta denborak eragin handia dute junturaren errendimenduan. Junturak oinarrizko metala bezain sendoa izan behar badu eta oinarrizko metalaren errendimenduan eragiten ez badu, tenperatura altuko (adibidez, ≥ 1150 ℃) eta denbora luzeko (adibidez, 8 ~ 24h) konexio-prozesuaren parametroak hartuko dira; Junturaren 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 metalaren 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-4.3al-3.3ti-5mo da, eta fase likido iragankorreko konexiorako tarteko geruzaren konposizioa b-ni62.5cr15co15mo5b2.5 da. Elementu hauek guztiek Ni Cr edo Ni Cr Co aleazioen urtze-tenperatura baxuenera murriztu dezakete, baina B-ren eragina da nabarmenena. Gainera, B-ren difusio-tasa altuak geruza arteko aleazioa eta oinarrizko metala azkar homogeneiza ditzake.