Lóðun á ofurblöndum
(1) Lóðunareiginleikar Ofurmálmblöndur má skipta í þrjá flokka: nikkel-, járn- og kóbalt-. Þær hafa góða vélræna eiginleika, oxunarþol og tæringarþol við hátt hitastig. Nikkel-málmblöndur eru mest notaðar í raunframleiðslu.
Ofurmálmblöndurnar innihalda meira Cr og Cr2O3 oxíðfilmu sem erfitt er að fjarlægja myndast á yfirborðinu við upphitun. Nikkel-basaðar ofurmálmblöndur innihalda Al og Ti, sem auðvelt er að oxa við upphitun. Þess vegna er að koma í veg fyrir eða draga úr oxun ofurmálmblöndunnar við upphitun og fjarlægja oxíðfilmuna aðalvandamálmið við lóðun. Þar sem bórax eða bórsýra í flúxsefninu getur valdið tæringu á grunnmálminum við lóðunarhitastig, getur bór sem fellur út eftir viðbrögðin komist inn í grunnmálminn og leitt til íferðar milli korna. Fyrir steyptar nikkel-basaðar málmblöndur með hátt Al og Ti innihald, skal lofttæmisgráðan í heitu ástandi ekki vera minni en 10-2 ~ 10-3 Pa við lóðun til að forðast oxun á yfirborði málmblöndunnar við upphitun.
Fyrir lausnarstyrktar og úrfellingarstyrktar nikkelblöndur ætti lóðunarhitastigið að vera í samræmi við hitunarhita lausnarmeðhöndlunarinnar til að tryggja að málmblönduþættirnir leysist upp að fullu. Lóðunarhitastigið er of lágt og málmblönduþættirnir geta ekki leystst upp að fullu; ef lóðunarhitastigið er of hátt mun grunnmálmkornin vaxa upp og efniseiginleikarnir munu ekki endurheimtast jafnvel eftir hitameðferð. Fasta lausnarhitastig steyptra málmblanda er hátt, sem hefur almennt ekki áhrif á efniseiginleika vegna of hás lóðunarhitastigs.
Sumar nikkel-basaðar ofurmálmblöndur, sérstaklega úrkomustyrktar málmblöndur, hafa tilhneigingu til spennusprungna. Áður en lóðun fer fram verður að fjarlægja spennuna sem myndast í ferlinu að fullu og lágmarka hitaspennuna við lóðun.
(2) Hægt er að lóða nikkel-basaða málmblöndu með silfurbasa, hreinum kopar, nikkel-basa og virkum lóðum. Þegar vinnuhitastig samskeytisins er ekki hátt er hægt að nota silfur-basað efni. Það eru margar gerðir af silfur-basa lóðum. Til að draga úr innri spennu við lóðun er best að velja lóð með lágum bræðslumarki. Fb101 flúx er hægt að nota til lóðunar með silfur-basa fylliefni. Fb102 flúx er notað til lóðunar með úrkomustyrktri ofurblöndu með hæsta álinnihaldi og 10% ~ 20% natríumsílikati eða álflúx (eins og fb201) er bætt við. Þegar lóðunarhitastigið fer yfir 900 ℃ skal velja fb105 flúx.
Þegar lóðað er í lofttæmi eða verndandi andrúmslofti er hægt að nota hreinan kopar sem fylliefni. Lóðunarhitastigið er 1100 ~ 1150 ℃ og samskeytin munu ekki valda spennusprungum, en vinnuhitastigið má ekki fara yfir 400 ℃.
Nikkel-bundið lóðmálmur er algengasta lóðmálmurinn í ofurblöndum vegna góðrar eiginleika við háan hita og engin spennusprunga við lóðun. Helstu málmblönduþættirnir í nikkel-bundnu lóðmálmi eru Cr, Si, B, og lítið magn af lóðmálmi inniheldur einnig Fe, W, o.s.frv. Í samanburði við ni-cr-si-b getur b-ni68crwb lóðmálmur dregið úr innrás B í grunnmálminn milli korna og aukið bræðsluhitabilið. Það er lóðmálmur fyrir lóðun á vinnsluhlutum og túrbínublöðum sem þola háan hita. Hins vegar versnar flæði W-innihaldandi lóðmálms og erfitt er að stjórna samskeytabilinu.
Virkt dreifingarlóðmálmur inniheldur ekki Si frumefnið og hefur framúrskarandi oxunarþol og vúlkaniseringarþol. Hægt er að velja lóðunarhitastigið frá 1150 ℃ til 1218 ℃ eftir gerð lóðmálmsins. Eftir lóðun er hægt að fá lóðaða samskeyti með sömu eiginleikum og grunnmálmurinn eftir 1066 ℃ dreifingarmeðferð.
(3) Lóðunarferli fyrir nikkel-basað málmblöndur getur notað lóðun í verndandi andrúmsloftsofni, lofttæmislóðun og tímabundna fljótandi fasatengingu. Fyrir lóðun verður að affita yfirborðið og fjarlægja oxíð með sandpappírsslípun, filtskífuslípun, asetonskrúbbun og efnahreinsun. Þegar breytur fyrir lóðunarferlið eru valdar skal hafa í huga að hitunarhitastigið ætti ekki að vera of hátt og lóðunartíminn ætti að vera stuttur til að forðast sterk efnahvörf milli flúxsins og grunnmálmsins. Til að koma í veg fyrir sprungur í grunnmálminum skal spennulétta af köldu hlutunum fyrir suðu og suðuhitunin skal vera eins jöfn og mögulegt er. Fyrir úrkomustyrktar ofurmálmblöndur skal fyrst meðhöndla hlutana í föstu formi, síðan lóðað við hitastig sem er aðeins hærra en öldrunarstyrkingarmeðferðin og að lokum öldrunarmeðferðin.
1) Lóðun í verndandi andrúmsloftsofni Lóðun í verndandi andrúmsloftsofni krefst mikils hreinleika hlífðargass. Fyrir ofurmálmblöndur með w (AL) og w (TI) minna en 0,5% skal döggpunkturinn vera lægri en -54 ℃ þegar vetni eða argon er notað. Þegar innihald Al og Ti eykst oxast yfirborð málmblöndunnar samt sem áður við upphitun. Eftirfarandi ráðstafanir verða að vera gerðar; Bætið við litlu magni af flúxefni (eins og fb105) og fjarlægið oxíðfilmuna með flúxefni; 0,025 ~ 0,038 mm þykkri húð er húðuð á yfirborði hlutanna; Úðið lóðmálminu á yfirborð efnisins sem á að lóða fyrirfram; Bætið við litlu magni af gasflúxefni, eins og bórtríflúoríði.
2) Lofttæmislóðun Lofttæmislóðun er mikið notuð til að fá betri verndaráhrif og gæði lóðunar. Sjá töflu 15 fyrir vélræna eiginleika dæmigerðra nikkel-basaðra ofurblöndutengja. Fyrir ofurblöndur með w (AL) og w (TI) minna en 4% er betra að rafhúða 0,01 ~ 0,015 mm nikkellag á yfirborðið, þó að hægt sé að tryggja að lóðið vætist án sérstakrar forvinnslu. Þegar w (AL) og w (TI) fara yfir 4% skal þykkt nikkelhúðarinnar vera 0,020,03 mm. Of þunn húðun hefur engin verndaráhrif og of þykk húðun mun draga úr styrk tengisins. Einnig er hægt að setja hlutana sem á að suða í kassann fyrir lofttæmislóðun. Kassinn ætti að vera fylltur með getter. Til dæmis gleypir Zr gas við hátt hitastig, sem getur myndað staðbundið lofttæmi í kassanum og þannig komið í veg fyrir oxun á yfirborði málmblöndunnar.
Tafla 15 vélrænir eiginleikar lofttæmislóðaðra samskeyta úr dæmigerðum nikkelbasa ofurblöndum
Örbygging og styrkur lóðaðs samskeytis úr Superalloy breytist með lóðbilinu og dreifingarmeðferðin eftir lóðun mun auka enn frekar leyfilegt hámarksgildi samskeytisbilsins. Ef við tökum Inconel málmblöndu sem dæmi, getur hámarksbilið í Inconel samskeyti sem er lóðað með b-ni82crsib náð 90µm eftir dreifingarmeðferð við 1000 ℃ fyrir 1H; Hins vegar, fyrir samskeyti sem eru lóðuð með b-ni71crsib, er hámarksbilið um 50µm eftir dreifingarmeðferð við 1000 ℃ fyrir 1H.
3) Skammvinn fljótandi fasa tenging Skammvinn fljótandi fasa tenging notar millilagsblöndu (um 2,5 ~ 100µm þykkt) sem bræðslumark er lægra en grunnmálmsins sem fylliefni. Við lítinn þrýsting (0 ~ 0,007mpa) og viðeigandi hitastig (1100 ~ 1250 ℃) bráðnar millilagsefnið fyrst og vætir grunnmálminn. Vegna hraðrar dreifingar frumefna á sér stað jafnhita storknun við samskeytin til að mynda samskeytin. Þessi aðferð dregur verulega úr kröfum um samsvarandi yfirborð grunnmálmsins og dregur úr suðuþrýstingnum. Helstu breytur skammvinnrar fljótandi fasa tengingar eru þrýstingur, hitastig, haldtími og samsetning millilagsins. Beitið minni þrýstingi til að halda samskeytisfleti suðunnar í góðu sambandi. Hitastig og hitunartími hafa mikil áhrif á afköst samskeytisins. Ef samskeytin þurfa að vera jafn sterk og grunnmálmurinn og hafa ekki áhrif á afköst grunnmálmsins, skal nota tengiferlið við hátt hitastig (eins og ≥ 1150 ℃) og langan tíma (eins og 8 ~ 24 klst.); Ef tengigæði samskeytisins eru lækkuð eða grunnmálmurinn þolir ekki hátt hitastig, skal nota lægra hitastig (1100 ~ 1150 ℃) og styttri tíma (1 ~ 8 klst.). Millilagið skal taka grunnmálmsamsetninguna sem grunnsamsetningu og bæta við mismunandi kæliefnum, svo sem B, Si, Mn, Nb, o.s.frv. Til dæmis er samsetning Udimet málmblöndu ni-15cr-18.5co-4.3al-3.3ti-5mo, og samsetning millilagsins fyrir tímabundna vökvafasatengingu er b-ni62.5cr15co15mo5b2.5. Öll þessi atriði geta lækkað bræðslumark NiCr eða NiCrCo málmblöndur í lágmark, en áhrif B eru augljósust. Að auki getur mikill dreifingarhraði B fljótt jafnað millilagsblönduna og grunnmálminn.
Birtingartími: 13. júní 2022