Brazing of Superalloys

Brazimi i superaliazheve

(1) Karakteristikat e brazimit superaliazhet mund të ndahen në tre kategori: bazë nikel, bazë hekuri dhe bazë kobalti.Ata kanë veti të mira mekanike, rezistencë ndaj oksidimit dhe rezistencë ndaj korrozionit në temperatura të larta.Lidhja e bazës së nikelit është më e përdorura në prodhimin praktik.

Superaliazhi përmban më shumë Cr, dhe filmi oksid Cr2O3 i cili është i vështirë për t'u hequr formohet në sipërfaqe gjatë ngrohjes.Superaliazhet e bazës së nikelit përmbajnë Al dhe Ti, të cilat janë të lehta për t'u oksiduar kur nxehen.Prandaj, parandalimi ose zvogëlimi i oksidimit të superaliazheve gjatë ngrohjes dhe heqja e filmit oksid është problemi kryesor gjatë brumosjes.Meqenëse boraksi ose acidi borik në fluks mund të shkaktojnë korrozion të metalit bazë në temperaturën e brumit, bori i precipituar pas reaksionit mund të depërtojë në metalin bazë, duke rezultuar në infiltrim ndërgranular.Për lidhjet e bazës së nikelit të derdhur me përmbajtje të lartë Al dhe Ti, shkalla e vakumit në gjendje të nxehtë nuk duhet të jetë më e vogël se 10-2 ~ 10-3pa gjatë brumosjes për të shmangur oksidimin në sipërfaqen e aliazhit gjatë ngrohjes.

Për lidhjet e bazës së nikelit të forcuar me tretësirë dhe reshje, temperatura e ngjitjes duhet të jetë në përputhje me temperaturën e ngrohjes të trajtimit të solucionit për të siguruar shpërbërjen e plotë të elementeve të aliazhit.Temperatura e ngjitjes është shumë e ulët dhe elementët e aliazhit nuk mund të treten plotësisht;Nëse temperatura e ngjitjes është shumë e lartë, kokrriza e metalit bazë do të rritet dhe vetitë e materialit nuk do të rikthehen edhe pas trajtimit termik.Temperatura e tretësirës së ngurtë të lidhjeve bazë të derdhur është e lartë, e cila në përgjithësi nuk do të ndikojë në vetitë e materialit për shkak të temperaturës shumë të lartë të brumosjes.

Disa superaliazhe me bazë nikel, veçanërisht lidhjet e forcuara nga reshjet, kanë tendencën e plasaritjes së stresit.Para brumosjes, sforcimi i formuar në proces duhet të hiqet plotësisht dhe stresi termik duhet të minimizohet gjatë brumosjes.

(2) Materiali i ngjitjes, aliazh bazë i nikelit mund të ngjitet me bazë argjendi, bakër të pastër, bazë nikeli dhe saldim aktiv.Kur temperatura e punës së bashkimit nuk është e lartë, mund të përdoren materiale me bazë argjendi.Ka shumë lloje lidhëse me bazë argjendi.Për të reduktuar stresin e brendshëm gjatë ngrohjes me brum, është mirë të zgjidhni saldimin me temperaturë të ulët shkrirjeje.Fb101 flux mund të përdoret për brazim me metal mbushës bazë argjendi.Fluksi Fb102 përdoret për ngjitjen e superaliazhit të përforcuar nga reshjet me përmbajtjen më të lartë të aluminit dhe shtohet 10% ~ 20% silikat natriumi ose fluksi alumini (si fb201).Kur temperatura e ngjitjes tejkalon 900 ℃, do të zgjidhet fluksi fb105.

Kur brumosni në vakum ose atmosferë mbrojtëse, bakri i pastër mund të përdoret si mbushës metalik për brumosje.Temperatura e ngjitjes është 1100 ~ 1150 ℃, dhe bashkimi nuk do të prodhojë plasaritje stresi, por temperatura e punës nuk duhet të kalojë 400 ℃.

Metali mbushës i brumit me bazë nikel është metali mbushës i brumit që përdoret më së shpeshti në Superaliazhet për shkak të performancës së tij të mirë në temperaturë të lartë dhe pa plasaritje stresi gjatë brumosjes.Elementët kryesorë të aliazhit në saldimin me bazë nikel janë Cr, Si, B, dhe një sasi e vogël saldimi përmban gjithashtu Fe, W, etj. Krahasuar me ni-cr-si-b, metali mbushës brazues b-ni68crwb mund të zvogëlojë infiltrimin ndërgranular. B në metalin bazë dhe rrisni intervalin e temperaturës së shkrirjes.Është një metal mbushës për brumosjen e pjesëve të punës me temperaturë të lartë dhe teheve të turbinës.Megjithatë, rrjedhshmëria e saldimit që përmban W bëhet më e keqe dhe hendeku i bashkimit është i vështirë për t'u kontrolluar.

Metali mbushës i brumit me difuzion aktiv nuk përmban element Si dhe ka rezistencë të shkëlqyer oksidimi dhe rezistencë ndaj vullkanizimit.Temperatura e ngjitjes mund të zgjidhet nga 1150 ℃ në 1218 ℃ sipas llojit të saldimit.Pas ngjitjes, bashkimi i brumosur me të njëjtat veti si metali bazë mund të merret pas trajtimit me difuzion 1066 ℃.

(3) Procesi i ngjitjes, aliazhi bazë i nikelit mund të adoptojë brazimin në furrën e atmosferës mbrojtëse, brazimin me vakum dhe lidhjen kalimtare të fazës së lëngshme.Përpara ngjitjes, sipërfaqja duhet të lyhet me yndyrë dhe të hiqet oksidi me lustrim me letër zmerile, lustrim të rrotave me ndjesi, pastrim me aceton dhe pastrim kimik.Kur zgjidhni parametrat e procesit të brumosjes, duhet të kihet parasysh se temperatura e ngrohjes nuk duhet të jetë shumë e lartë dhe koha e ngjitjes duhet të jetë e shkurtër për të shmangur reaksionin e fortë kimik midis fluksit dhe metalit bazë.Për të parandaluar plasaritjen e metalit bazë, pjesët e përpunuara në të ftohtë duhet të lirohen nga stresi para saldimit dhe ngrohja e saldimit duhet të jetë sa më uniforme.Për superaliazhet e forcuara nga reshjet, pjesët duhet t'i nënshtrohen fillimisht trajtimit me tretësirë të ngurtë, më pas brumosen në një temperaturë pak më të lartë se trajtimi i forcimit të plakjes dhe në fund trajtimi i plakjes.

1) Brazimi në furrën e atmosferës mbrojtëse Bllokimi në furrën e atmosferës mbrojtëse kërkon pastërti të lartë të gazit mbrojtës.Për superaliazhet me w (AL) dhe w (TI) më pak se 0,5%, pika e vesës duhet të jetë më e ulët se -54 ℃ kur përdoret hidrogjen ose argon.Kur përmbajtja e Al dhe Ti rritet, sipërfaqja e aliazhit ende oksidohet kur nxehet.Duhet të merren masat e mëposhtme;Shtoni një sasi të vogël fluksi (si fb105) dhe hiqni filmin oksid me fluks;Shtresa me trashësi 0,025 ~ 0,038 mm është e veshur në sipërfaqen e pjesëve;Spërkatni saldimin në sipërfaqen e materialit që do të ngjitet paraprakisht;Shtoni një sasi të vogël të fluksit të gazit, siç është trifluoridi i borit.

2) Brazimi me vakum Brazimi me vakum përdoret gjerësisht për të marrë efekt më të mirë mbrojtjeje dhe cilësi të ngjitjes.Shih tabelën 15 për vetitë mekanike të nyjeve tipike të superaliazhit me bazë nikel.Për superaliazhet me w (AL) dhe w (TI) më pak se 4%, është më mirë të vendoset një shtresë prej 0.01 ~ 0.015 mm nikel në sipërfaqe, megjithëse lagja e saldimit mund të sigurohet pa para-trajtim të veçantë.Kur w (AL) dhe w (TI) tejkalojnë 4%, trashësia e veshjes së nikelit duhet të jetë 0.020.03 mm.Veshja shumë e hollë nuk ka efekt mbrojtës, dhe veshja shumë e trashë do të zvogëlojë forcën e bashkimit.Pjesët që do të saldohen mund të vendosen edhe në kuti për brumosje me vakum.Kutia duhet të mbushet me marrës.Për shembull, Zr thith gazin në temperaturë të lartë, i cili mund të formojë një vakum lokal në kuti, duke parandaluar kështu oksidimin e sipërfaqes së aliazhit.

Tabela 15 Vetitë mekanike të nyjeve të brumosura me vakum të superaliazheve tipike me bazë nikeli

Mikrostruktura dhe forca e bashkimit të brumosur të Superaliazhit ndryshojnë me hendekun e ngjitjes, dhe trajtimi i difuzionit pas brumosjes do të rrisë më tej vlerën maksimale të lejueshme të hendekut të bashkimit.Duke marrë si shembull aliazhin Inconel, hendeku maksimal i bashkimit Inconel të ngjitur me b-ni82crsib mund të arrijë 90um pas trajtimit me difuzion në 1000 ℃ për 1H;Sidoqoftë, për nyjet e ngjitura me b-ni71crsib, hendeku maksimal është rreth 50um pas trajtimit me difuzion në 1000 ℃ për 1H.

3) Lidhja kalimtare e fazës së lëngshme Lidhja kalimtare e fazës së lëngshme përdor aliazhin ndërshtresor (rreth 2.5 ~ 100um i trashë) pika e shkrirjes së së cilës është më e ulët se metali bazë si metal mbushës.Nën një presion të vogël (0 ~ 0,007mpa) dhe një temperaturë të përshtatshme (1100 ~ 1250 ℃), materiali ndërshtresor fillimisht shkrin dhe njomet metalin bazë.Për shkak të difuzionit të shpejtë të elementeve, ngurtësimi izotermik ndodh në bashkim për të formuar bashkimin.Kjo metodë redukton në masë të madhe kërkesat e përputhjes së sipërfaqes së metalit bazë dhe redukton presionin e saldimit.Parametrat kryesorë të lidhjes kalimtare të fazës së lëngshme janë presioni, temperatura, koha e mbajtjes dhe përbërja e ndërshtresës.Ushtroni më pak presion për të mbajtur sipërfaqen e çiftëzimit të saldimit në kontakt të mirë.Temperatura dhe koha e ngrohjes kanë një ndikim të madh në performancën e bashkimit.Nëse lidhja kërkohet të jetë aq e fortë sa metali bazë dhe nuk ndikon në performancën e metalit bazë, parametrat e procesit të lidhjes me temperaturë të lartë (si p.sh. ≥ 1150 ℃) dhe kohë të gjatë (si p.sh. 8 ~ 24 orë) duhet të jenë miratuar;Nëse cilësia e lidhjes së bashkimit zvogëlohet ose metali bazë nuk mund të përballojë temperaturën e lartë, duhet të përdoret një temperaturë më e ulët (1100 ~ 1150 ℃) dhe një kohë më e shkurtër (1 ~ 8 orë).Shtresa e ndërmjetme do të marrë si përbërje bazë përbërjen e lidhur të metalit bazë dhe do të shtojë elementë të ndryshëm ftohës, si B, Si, Mn, Nb, etj. Për shembull, përbërja e lidhjes Udimet është ni-15cr-18.5co-4.3 al-3.3ti-5mo, dhe përbërja e shtresës së ndërmjetme për lidhjen kalimtare të fazës së lëngshme është b-ni62.5cr15co15mo5b2.5.Të gjithë këta elementë mund të ulin temperaturën e shkrirjes së lidhjeve Ni Cr ose Ni Cr Co në nivelin më të ulët, por efekti i B është më i dukshëm.Për më tepër, shkalla e lartë e difuzionit të B mund të homogjenizojë me shpejtësi aliazhin ndërshtresor dhe metalin bazë.

Koha e postimit: Qershor-13-2022