Supersakausējumu lodēšana

Supersakausējumu lodēšana

(1) Supersakausējumu lodēšanas īpašības var iedalīt trīs kategorijās: niķeļa, dzelzs un kobalta sakausējumi. Tiem ir labas mehāniskās īpašības, izturība pret oksidēšanos un koroziju augstās temperatūrās. Niķeļa sakausējums ir visplašāk izmantotais praktiskajā ražošanā.

Supersakausējums satur vairāk Cr, un karsēšanas laikā uz virsmas veidojas grūti noņemama Cr2O3 oksīda plēve. Niķeļa bāzes supersakausējumi satur Al un Ti, kas karsējot viegli oksidējas. Tāpēc lodēšanas laikā galvenā problēma ir novērst vai samazināt supersakausējumu oksidēšanos karsēšanas laikā un noņemt oksīda plēvi. Tā kā boraks vai borskābe kušņos var izraisīt pamatmetāla koroziju lodēšanas temperatūrā, pēc reakcijas izgulsnējies bors var iekļūt pamatmetālā, izraisot starpkristālu infiltrāciju. Lietiem niķeļa bāzes sakausējumiem ar augstu Al un Ti saturu lodēšanas laikā vakuuma pakāpe karstā stāvoklī nedrīkst būt mazāka par 10⁻⁶ ~ 10⁻⁶pa, lai karsēšanas laikā izvairītos no oksidēšanās uz sakausējuma virsmas.

Niķeļa sakausējumiem ar šķīduma pastiprinājumu un nokrišņu pastiprinājumu lodēšanas temperatūrai jāatbilst šķīduma apstrādes karsēšanas temperatūrai, lai nodrošinātu sakausējuma elementu pilnīgu izšķīšanu. Lodēšanas temperatūra ir pārāk zema, un sakausējuma elementi nevar tikt pilnībā izšķīdināti; ja lodēšanas temperatūra ir pārāk augsta, pamatmetāla graudi izaugs, un materiāla īpašības neatjaunosies pat pēc termiskās apstrādes. Lieto pamatsakausējumu cietā šķīduma temperatūra ir augsta, kas parasti neietekmē materiāla īpašības pārāk augstas lodēšanas temperatūras dēļ.

Dažiem niķeļa bāzes supersakausējumiem, īpaši nokrišņu pastiprinātiem sakausējumiem, ir tendence uz sprieguma plaisāšanu. Pirms lodēšanas procesā radušies spriegumi ir pilnībā jānoņem, un lodēšanas laikā jāsamazina termiskais spriegums.

(2) Lodēšanas materiāls no niķeļa bāzes sakausējuma var būt lodēts ar sudraba bāzes, tīra vara, niķeļa bāzes un aktīvās lodēšanas materiāliem. Ja savienojuma darba temperatūra nav augsta, var izmantot uz sudraba bāzes veidotus materiālus. Ir daudz veidu uz sudraba bāzes veidotu lodēšanas materiālu. Lai samazinātu iekšējo spriegumu lodēšanas laikā, vislabāk ir izvēlēties lodēšanas materiālu ar zemu kušanas temperatūru. Lodēšanai ar sudraba bāzes pildmetālu var izmantot Fb101 plūsmu. Lodēšanai ar nokrišņiem pastiprinātu supersakausējumu ar visaugstāko alumīnija saturu izmanto Fb102 plūsmu, pievienojot 10–20 % nātrija silikāta vai alumīnija plūsmu (piemēram, FB201). Ja lodēšanas temperatūra pārsniedz 900 ℃, jāizvēlas FB105 plūsma.

Lodējot vakuumā vai aizsargatmosfērā, kā lodēšanas pildvielu var izmantot tīru varu. Lodēšanas temperatūra ir 1100–1150 ℃, un savienojumā nerodas sprieguma plaisas, taču darba temperatūra nedrīkst pārsniegt 400 ℃.

Niķeļa bāzes lodēšanas pildviela ir visbiežāk izmantotā lodēšanas pildviela supersakausējumos, pateicoties tās labajām augstas temperatūras īpašībām un sprieguma plaisu neesamībai lodēšanas laikā. Galvenie leģējošie elementi niķeļa bāzes lodmetālā ir Cr, Si, B, un neliels daudzums lodējuma satur arī Fe, W utt. Salīdzinot ar niķeļa-cr-si-b, b-ni68crwb lodēšanas pildviela var samazināt B starpkristālu infiltrāciju pamatmetālā un palielināt kušanas temperatūras intervālu. Tā ir lodēšanas pildviela augstas temperatūras darba detaļu un turbīnu lāpstiņu lodēšanai. Tomēr W saturošas lodēšanas plūstamība pasliktinās, un savienojuma spraugu ir grūti kontrolēt.

Aktīvās difūzijas lodēšanas pildmetāls nesatur Si elementu un tam ir lieliska izturība pret oksidēšanos un vulkanizāciju. Lodēšanas temperatūru var izvēlēties no 1150 ℃ līdz 1218 ℃ atkarībā no lodēšanas veida. Pēc lodēšanas, izmantojot difūzijas apstrādi 1066 ℃ temperatūrā, var iegūt lodēto savienojumu ar tādām pašām īpašībām kā pamatmetālam.

(3) Niķeļa sakausējuma lodēšanas procesā var izmantot lodēšanu aizsargatmosfēras krāsnī, vakuuma lodēšanu un īslaicīgu šķidrfāzes savienojumu. Pirms lodēšanas virsma ir jāattauko un oksīds jānoņem, pulējot ar smilšpapīru, pulējot ar filca ripu, beržot ar acetonu un veicot ķīmisko tīrīšanu. Izvēloties lodēšanas procesa parametrus, jāņem vērā, ka karsēšanas temperatūra nedrīkst būt pārāk augsta un lodēšanas laikam jābūt īsam, lai izvairītos no spēcīgas ķīmiskas reakcijas starp plūsmu un pamatmetālu. Lai novērstu pamatmetāla plaisāšanu, auksti apstrādātās detaļas pirms metināšanas ir jāatbrīvo no sprieguma, un metināšanas karsēšanai jābūt pēc iespējas vienmērīgākai. Nokrišņu pastiprinātiem supersakausējumiem detaļas vispirms jāapstrādā ar cieto šķīdumu, pēc tam lodējot temperatūrā, kas nedaudz pārsniedz novecošanas stiprināšanas apstrādi, un visbeidzot jāveic novecošanas apstrāde.

1) Lodēšana aizsargatmosfēras krāsnī Lodēšanai aizsargatmosfēras krāsnī nepieciešama augsta aizsarggāzes tīrība. Supersakausējumiem ar w (AL) un w (TI) mazāku par 0,5% rasas punktam jābūt zemākam par -54 ℃, izmantojot ūdeņradi vai argonu. Palielinoties Al un Ti saturam, sakausējuma virsma karsējot joprojām oksidējas. Jāveic šādi pasākumi: Pievienojiet nelielu daudzumu plūsmas (piemēram, FB105) un noņemiet oksīda plēvi ar plūsmu; uz detaļu virsmas uzklājiet 0,025 ~ 0,038 mm biezu pārklājumu; Iepriekš izsmidziniet lodmetālu uz lodējamā materiāla virsmas; Pievienojiet nelielu daudzumu gāzes plūsmas, piemēram, bora trifluorīdu.

2) Vakuuma lodēšana Vakuuma lodēšana tiek plaši izmantota, lai iegūtu labāku aizsardzības efektu un lodēšanas kvalitāti. Skatīt 15. tabulu, lai uzzinātu tipisku niķeļa bāzes supersakausējumu savienojumu mehāniskās īpašības. Supersakausējumiem ar w (AL) un w (TI) mazāk nekā 4%, labāk ir galvanizēt uz virsmas 0,01–0,015 mm niķeļa slāni, lai gan lodmetāla mitrināšanu var nodrošināt bez īpašas iepriekšējas apstrādes. Ja w (AL) un w (TI) pārsniedz 4%, niķeļa pārklājuma biezumam jābūt 0,020,03 mm. Pārāk plānam pārklājumam nav aizsargājoša efekta, un pārāk biezs pārklājums samazinās savienojuma izturību. Metināmās detaļas var ievietot arī kastē vakuuma lodēšanai. Kaste jāaizpilda ar getteru. Piemēram, Zr augstā temperatūrā absorbē gāzi, kas kastē var veidot lokālu vakuumu, tādējādi novēršot sakausējuma virsmas oksidēšanos.

15. tabula. Tipisku niķeļa bāzes supersakausējumu vakuumā lodētu savienojumu mehāniskās īpašības.

Supersakausējuma lodētā savienojuma mikrostruktūra un izturība mainās līdz ar lodēšanas spraugas lielumu, un difūzijas apstrāde pēc lodēšanas vēl vairāk palielinās savienojuma spraugas maksimāli pieļaujamo vērtību. Piemēram, Inconel sakausējumā ar b-ni82crsib lodētā Inconel savienojuma maksimālā sprauga pēc difūzijas apstrādes 1000 ℃ temperatūrā 1H loksnē var sasniegt 90 μm; savukārt savienojumiem, kas lodēti ar b-ni71crsib, maksimālā sprauga pēc difūzijas apstrādes 1000 ℃ temperatūrā 1H loksnē ir aptuveni 50 μm.

3) Pārejošs šķidrfāzes savienojums Pārejošā šķidrfāzes savienojumā par pildmetālu tiek izmantots starpslāņa sakausējums (apmēram 2,5–100 μm biezs), kura kušanas temperatūra ir zemāka par pamatmetāla kušanas temperatūru. Zem neliela spiediena (0–0,007 MPa) un atbilstošā temperatūrā (1100–1250 °C) starpslāņa materiāls vispirms izkausē un samitrina pamatmetālu. Pateicoties elementu ātrai difūzijai, savienojumā notiek izotermiska sacietēšana, veidojot savienojumu. Šī metode ievērojami samazina pamatmetāla virsmas atbilstības prasības un samazina metināšanas spiedienu. Pārejošā šķidrfāzes savienojuma galvenie parametri ir spiediens, temperatūra, noturēšanas laiks un starpslāņa sastāvs. Lai saglabātu labu metinājuma savienojuma virsmas kontaktu, jāpiemēro mazāks spiediens. Sildīšanas temperatūrai un laikam ir liela ietekme uz savienojuma veiktspēju. Ja savienojumam jābūt tikpat izturīgam kā pamatmetālam un neietekmēt pamatmetāla veiktspēju, jāizmanto savienojuma procesa parametri: augsta temperatūra (piemēram, ≥ 1150 ℃) un ilgs laiks (piemēram, 8–24 stundas); ja savienojuma kvalitāte ir pasliktinājusies vai pamatmetāls neiztur augstu temperatūru, jāizmanto zemāka temperatūra (1100–1150 ℃) un īsāks laiks (1–8 stundas). Starpslānim par pamatsastāvu jāņem savienojamā pamatmetāla sastāvs un jāpievieno dažādi dzesēšanas elementi, piemēram, B, Si, Mn, Nb utt. Piemēram, Udimet sakausējuma sastāvs ir ni-15cr-18,5co-4,3al-3,3ti-5mo, un pārejas šķidrfāzes savienojuma starpslāņa sastāvs ir b-ni62,5cr15co15mo5b2,5. Visi šie elementi var samazināt NiCr vai NiCrCo sakausējumu kušanas temperatūru līdz minimumam, taču B ietekme ir visredzamākā. Turklāt B augstais difūzijas ātrums var ātri homogenizēt starpslāņa sakausējumu un pamatmetālu.