Lóðun á ryðfríu stáli

Lóðun á ryðfríu stáli

1. Lóðunarhæfni

Helsta vandamálið við lóðun á ryðfríu stáli er að oxíðfilman á yfirborðinu hefur alvarleg áhrif á raka og útbreiðslu lóðsins. Ýmis konar ryðfrítt stál inniheldur töluvert magn af Cr, og sum innihalda einnig Ni, Ti, Mn, Mo, Nb og önnur frumefni, sem geta myndað fjölbreytt oxíð eða jafnvel samsett oxíð á yfirborðinu. Meðal þeirra eru oxíðin Cr2O3 og TiO2 af Cr og Ti nokkuð stöðug og erfitt að fjarlægja. Við lóðun í lofti verður að nota virkt flæðiefni til að fjarlægja þau; Við lóðun í verndandi andrúmslofti er aðeins hægt að minnka oxíðfilmuna í mjög hreinu andrúmslofti með lágum döggpunkti og nægilega háum hita; Við lofttæmislóðun er nauðsynlegt að hafa nægilegt lofttæmi og nægilegt hitastig til að ná góðum lóðunaráhrifum.

Annað vandamál við lóðun á ryðfríu stáli er að hitunarhitinn hefur alvarleg áhrif á uppbyggingu grunnmálmsins. Hitastig lóðunar á austenískum ryðfríu stáli ætti ekki að vera hærra en 1150 ℃, annars mun kornið vaxa verulega; Ef austenískt ryðfrítt stál inniheldur ekki stöðugt frumefni Ti eða Nb og hefur hátt kolefnisinnihald, ætti einnig að forðast lóðun innan næmingarhitastigs (500 ~ 850 ℃). Til að koma í veg fyrir að tæringarþol minnki vegna útfellingar krómkarbíðs. Val á lóðunarhita fyrir martensítískt ryðfrítt stál er strangara. Annars vegar að samræma lóðunarhitastigið við slökkvihitastigið, til að sameina lóðunarferlið og hitameðferðarferlið; hins vegar að lóðunarhitastigið ætti að vera lægra en herðingarhitastigið til að koma í veg fyrir að grunnmálmurinn mýkist við lóðun. Meginreglan um val á lóðunarhita fyrir úrfellingarherðandi ryðfrítt stál er sú sama og fyrir martensítískt ryðfrítt stál, það er að segja, lóðunarhitastigið verður að passa við hitameðferðarkerfið til að fá bestu vélrænu eiginleikana.

Auk þessara tveggja meginvandamála er tilhneiging til spennusprungna við lóðun á austenískum ryðfríu stáli, sérstaklega þegar lóðað er með kopar-sink fylliefni. Til að koma í veg fyrir spennusprungur skal spennulosandi glóða vinnustykkið fyrir lóðun og hita vinnustykkið jafnt við lóðun.

2. Lóðefni

(1) Samkvæmt notkunarkröfum fyrir suðuhluta úr ryðfríu stáli eru algengustu lóðmálmarnir fyrir suðuhluta úr ryðfríu stáli meðal annars lóðmálmur úr tini, blý, silfur, kopar, mangan, nikkel og eðalmálmur.

Tin-blýlóð er aðallega notað til lóðunar á ryðfríu stáli og hentar vel til að hafa hátt tininnihald. Því hærra sem tininnihald lóðsins er, því betri er vætanleiki þess á ryðfríu stáli. Skerstyrkur 1Cr18Ni9Ti samskeyta úr ryðfríu stáli sem eru lóðaðir með nokkrum algengum tin-blýlóðefnum er sýndur í töflu 3. Vegna lágs styrks samskeytanna eru þau aðeins notuð til að lóða hluti með litla burðargetu.

Tafla 3 klippistyrkur 1Cr18Ni9Ti samskeyta úr ryðfríu stáli sem eru lóðuð með blý-tini lóði

Silfurbundnir fylliefni eru algengustu fylliefnin til að lóða ryðfrítt stál. Meðal þeirra eru silfur-kopar-sink og silfur-kopar-sink-kadmíum fylliefni mest notuð vegna þess að lóðunarhitastigið hefur lítil áhrif á eiginleika grunnmálmsins. Styrkur ICr18Ni9Ti samskeyta úr ryðfríu stáli sem eru lóðaðir með nokkrum algengum silfurbundnum lóðefnum er sýndur í töflu 4. Samskeyti úr ryðfríu stáli sem eru lóðuð með silfurbundnu lóðefni eru sjaldgæf notuð í mjög tærandi miðlum og vinnuhitastig samskeytanna fer almennt ekki yfir 300 ℃. Þegar ryðfrítt stál án nikkel er lóðað skal nota lóðunarfylliefni með meira nikkeli, eins og b-ag50cuzncdni, til að koma í veg fyrir tæringu á lóðuðum samskeytum í röku umhverfi. Þegar martensítískt ryðfrítt stál er lóðað skal nota lóðunarfylliefni með lóðunarhitastigi sem fer ekki yfir 650 ℃, eins og b-ag40cuzncd, til að koma í veg fyrir mýkingu grunnmálmsins. Þegar ryðfrítt stál er lóðað í verndandi andrúmslofti, til að fjarlægja oxíðfilmu á yfirborðinu, er hægt að nota sjálflóðunarflússefni sem inniheldur litíum, eins og b-ag92culi og b-ag72culi. Þegar ryðfrítt stál er lóðað í lofttæmi, til að tryggja góða vætuþol fylliefnisins, jafnvel þótt það innihaldi ekki frumefni eins og Zn og CD sem gufa auðveldlega upp, er hægt að velja silfurfylliefni sem inniheldur frumefni eins og Mn, Ni og RD.

Tafla 4 styrkur ICr18Ni9Ti samskeyta úr ryðfríu stáli sem eru lóðuð með silfurbundnu fylliefni

Koparbundin lóðmálmur sem notaður er til að lóða mismunandi stál eru aðallega hreinn kopar, kopar nikkel og kopar mangan kóbalt lóðmálmur. Hreint kopar lóðmálmur er aðallega notaður til lóðunar undir gasvernd eða lofttæmi. Vinnsluhitastig ryðfría stáltenginga er ekki hærra en 400 ℃, en oxunarþol tengingarinnar er lélegt. Kopar nikkel lóðmálmur er aðallega notaður til logalóðunar og spanlóðunar. Styrkur lóðaðs 1Cr18Ni9Ti ryðfría stáltengingar er sýndur í töflu 5. Þar sést að tengingin hefur sama styrk og grunnmálmurinn og vinnuhitastigið er hátt. Cu Mn co lóðmálmur er aðallega notaður til að lóða martensítískt ryðfrítt stál í verndandi andrúmslofti. Styrkur tengingarinnar og vinnuhitastigið eru sambærileg við lóðun með gullbundnu fyllmálmi. Til dæmis hefur 1Cr13 ryðfría stáltengingin sem er lóðuð með b-cu58mnco lóðmálmi sömu afköst og sama ryðfría stáltengingin sem er lóðuð með b-au82ni lóðmálmi (sjá töflu 6), en framleiðslukostnaðurinn er verulega lækkaður.

Tafla 5 klippistyrkur 1Cr18Ni9Ti samskeyta úr ryðfríu stáli sem er lóðuð með fylliefni á kopargrunni við háan hita

Tafla 6 klippistyrkur lóðaðs samskeytis úr 1Cr13 ryðfríu stáli

Mangan-byggð lóðmálmur er aðallega notaður fyrir gasvarna lóðun og þarf að vera með háan hreinleika gassins. Til að koma í veg fyrir kornvöxt grunnmálmsins ætti að velja samsvarandi lóðmálm með lóðunarhita undir 1150 ℃. Hægt er að fá fullnægjandi lóðunaráhrif fyrir samskeyti úr ryðfríu stáli sem eru lóðuð með mangan-byggðu lóðmálmi, eins og sýnt er í töflu 7. Vinnsluhitastig samskeytisins getur náð 600 ℃.

Tafla 7 klippistyrkur lcr18ni9fi samskeyta úr ryðfríu stáli sem eru lóðuð með mangan-byggðu fylliefni

Þegar ryðfrítt stál er lóðað með nikkel-basa fylliefni hefur samskeytin góða eiginleika við háan hita. Þetta fylliefni er almennt notað fyrir gasvarið lóðun eða lofttæmislóðun. Til að vinna bug á því vandamáli að brothættari efnasambönd myndast í lóðuðu samskeytinu við myndun samskeytisins, sem dregur verulega úr styrk og sveigjanleika samskeytisins, ætti að lágmarka bilið á milli samskeytisins til að tryggja að frumefni sem mynda auðveldlega brothætt fasa í lóðinu dreifist að fullu inn í grunnmálminn. Til að koma í veg fyrir kornvöxt grunnmálmsins vegna langs geymslutíma við lóðunarhitastig er hægt að grípa til aðgerða eins og skammtímageymslu og dreifingarmeðferð við lægra hitastig (samanborið við lóðunarhitastig) eftir suðu.

Eðalmálmar sem notaðir eru til að lóða ryðfrítt stál eru aðallega gull-byggð fylliefni og palladíum-innihaldandi fylliefni, þar af eru algengustu fylliefnin b-au82ni, b-ag54cupd og b-au82ni, sem hafa góða vætuþol. Lóðað ryðfrítt stál hefur mikinn hitastyrk og oxunarþol og hámarksvinnuhitastig getur náð 800 ℃. B-ag54cupd hefur svipaða eiginleika og b-au82ni og verðið er lágt, þannig að það hefur tilhneigingu til að koma í stað b-au82ni.

(2) Yfirborð ryðfrítt stáls í flæðisefni og ofnlofti inniheldur oxíð eins og Cr2O3 og TiO2, sem aðeins er hægt að fjarlægja með flæðisefni með mikilli virkni. Þegar ryðfrítt stál er lóðað með tin-blýlóði er hentugt flæðisefni fosfórsýruvatnslausn eða sinkoxíð saltsýrulausn. Virknistími fosfórsýruvatnslausnarinnar er stuttur, þannig að lóðunaraðferðin með hraðri upphitun er nauðsynleg. Hægt er að nota Fb102, fb103 eða fb104 flæðisefni til að lóða ryðfrítt stál með silfurfylliefni. Þegar ryðfrítt stál er lóðað með koparfylliefni er notað fb105 flæðisefni vegna mikils lóðunarhita.

Þegar ryðfrítt stál er lóðað í ofni er oft notað lofttæmisloft eða verndandi lofthjúp eins og vetni, argon og niðurbrots ammoníak. Við lofttæmislóðun skal lofttæmisþrýstingurinn vera lægri en 10-2 Pa. Við lóðun í verndandi lofthjúpi skal döggpunktur gassins ekki vera hærri en -40 ℃. Ef hreinleiki gassins er ekki nægur eða lóðunarhitastigið er ekki hátt má bæta litlu magni af gaslóðunarflússefni, svo sem bórtríflúoríði, út í andrúmsloftið.

2. Lóðunartækni

Ryðfrítt stál þarf að þrífa vandlega áður en það er lóðað til að fjarlægja fitu- og olíufilmu. Það er betra að lóða strax eftir hreinsun.

Hægt er að nota loga-, span- og ofnhitunaraðferðir til að brjóta stál. Ofninn sem notaður er til brjótningar í ofninum verður að hafa gott hitastýringarkerfi (frávik brjótningarhitastigsins þarf að vera ± 6 ℃) og kæla hann hratt. Þegar vetni er notað sem hlífðargas við brjótningu fer vetniskröfurnar eftir brjótningarhitastiginu og samsetningu grunnmálmsins, þ.e. því lægra sem brjótningarhitastigið er, því meira af stöðugleikaefni inniheldur grunnmálmurinn og því lægra þarf vetnisdöggpunktinn. Til dæmis, fyrir martensítísk ryðfrítt stál eins og 1Cr13 og cr17ni2t, þegar það er brjótað við 1000 ℃, þarf vetnisdöggpunkturinn að vera lægri en -40 ℃; fyrir 18-8 króm-nikkel ryðfrítt stál án stöðugleikaefnis skal vetnisdöggpunkturinn vera lægri en 25 ℃ við brjótningu við 1150 ℃; Hins vegar, fyrir 1Cr18Ni9Ti ryðfrítt stál sem inniheldur títan stöðugleikaefni, verður vetnidöggpunkturinn að vera lægri en -40 ℃ við lóðun við 1150 ℃. Þegar lóðað er með argonvörn þarf að hafa hærri hreinleika argonsins. Ef kopar eða nikkel er húðað á yfirborði ryðfría stálsins er hægt að minnka kröfur um hreinleika hlífðargassins. Til að tryggja að oxíðfilma sé fjarlægð af yfirborði ryðfría stálsins er einnig hægt að bæta við BF3 gasflæði og nota sjálfflæðislóð sem inniheldur litíum eða bór. Þegar ryðfrítt stál er lofttæmislóðað fer kröfur um lofttæmisstig eftir lóðunarhitastiginu. Með hækkandi lóðunarhitastigi er hægt að minnka nauðsynlegt lofttæmi.

Helsta ferlið við lóðun á ryðfríu stáli er að hreinsa leifar af flæðiefni og leifar af flæðihemli og framkvæma hitameðferð eftir lóðun ef nauðsyn krefur. Eftir því hvaða flæðiefni og löðunaraðferð er notuð er hægt að þvo leifar af flæðiefni með vatni, þrífa vélrænt eða efnafræðilega. Ef slípiefni er notað til að hreinsa leifar af flæðiefni eða oxíðfilmu á upphituðu svæði nálægt samskeytinu skal nota sand eða aðrar fínar agnir sem ekki eru úr málmi. Hlutar úr martensítískum ryðfríu stáli og úrkomuhertu ryðfríu stáli þurfa hitameðferð í samræmi við sérstakar kröfur efnisins eftir lóðun. Samskeyti úr ryðfríu stáli sem eru löðuð með NiCrB og NiCrS fylliefnum eru oft meðhöndluð með dreifingarhitameðferð eftir lóðun til að draga úr kröfum um löðunarbil og bæta örbyggingu og eiginleika samskeytanna.