Soldadura de superaliaxes

Soldadura de superaliaxes

(1) As superligas de características de soldadura poden dividirse en tres categorías: base de níquel, base de ferro e base de cobalto.Teñen boas propiedades mecánicas, resistencia á oxidación e resistencia á corrosión a altas temperaturas.A aliaxe a base de níquel é a máis utilizada na produción práctica.

A superaliaxe contén máis Cr, e na superficie fórmase unha película de óxido de Cr2O3 que é difícil de eliminar durante o quecemento.As superligas a base de níquel conteñen Al e Ti, que son fáciles de oxidar cando se quentan.Polo tanto, evitar ou reducir a oxidación das superaliaxes durante o quecemento e eliminar a película de óxido é o principal problema durante a soldadura.Como o bórax ou o ácido bórico no fluxo poden causar corrosión do metal base á temperatura de soldadura, o boro precipitado despois da reacción pode penetrar no metal base, producindo unha infiltración intergranular.Para aliaxes de base de níquel fundido con alto contido en Al e Ti, o grao de baleiro en estado quente non debe ser inferior a 10-2 ~ 10-3pa durante a soldadura para evitar a oxidación na superficie da aliaxe durante o quecemento.

Para as aliaxes de níquel reforzadas con solución e reforzadas por precipitación, a temperatura de soldadura debe ser coherente coa temperatura de quecemento do tratamento da solución para garantir a disolución total dos elementos da aliaxe.A temperatura de soldadura é demasiado baixa e os elementos da aliaxe non se poden disolver completamente;Se a temperatura de soldadura é demasiado alta, o gran de metal base crecerá e as propiedades do material non se restaurarán mesmo despois do tratamento térmico.A temperatura da solución sólida das aliaxes de base fundida é alta, o que xeralmente non afectará ás propiedades do material debido á temperatura de soldadura demasiado alta.

Algunhas superaliaxes a base de níquel, especialmente as aliaxes reforzadas por precipitación, teñen a tendencia a racharse por tensión.Antes da soldadura, a tensión formada no proceso debe eliminarse completamente e a tensión térmica debe minimizarse durante a soldadura.

(2) A aliaxe de base de níquel do material de soldadura pode soldarse con base de prata, cobre puro, base de níquel e soldadura activa.Cando a temperatura de traballo da unión non é alta, pódense utilizar materiais a base de prata.Hai moitos tipos de soldaduras a base de prata.Para reducir o estrés interno durante o quecemento de soldadura, o mellor é escoller a soldadura con baixa temperatura de fusión.O fluxo Fb101 pódese usar para soldar con metal de recheo base de prata.O fluxo Fb102 úsase para soldar a superaliaxe reforzada por precipitación co maior contido de aluminio e engádese un 10% ~ 20% de silicato de sodio ou fluxo de aluminio (como fb201).Cando a temperatura de soldadura supera os 900 ℃, seleccionarase fluxo fb105.

Cando se solda ao baleiro ou en atmosfera protectora, pódese usar cobre puro como metal de recheo de soldadura.A temperatura de soldadura é de 1100 ~ 1150 ℃ e a unión non producirá rachaduras por tensión, pero a temperatura de traballo non debe superar os 400 ℃.

O metal de recheo de soldadura con base de níquel é o metal de recheo de soldadura máis usado nas Superligas debido ao seu bo rendemento a altas temperaturas e sen fisuras por tensión durante a soldadura.Os principais elementos de aliaxe na soldadura a base de níquel son Cr, Si, B, e unha pequena cantidade de soldadura tamén contén Fe, W, etc. En comparación co ni-cr-si-b, o metal de recheo de soldadura b-ni68crwb pode reducir a infiltración intergranular. de B no metal base e aumentar o intervalo de temperatura de fusión.É un metal de recheo de soldadura para soldar pezas de traballo a alta temperatura e aspas de turbina.Non obstante, a fluidez da soldadura que contén W empeora e a brecha das unións é difícil de controlar.

O metal de recheo de soldadura de difusión activa non contén elemento Si e ten unha excelente resistencia á oxidación e á vulcanización.A temperatura de soldadura pode seleccionarse entre 1150 ℃ e 1218 ℃ segundo o tipo de soldadura.Despois da soldadura, a unión soldada coas mesmas propiedades que o metal base pódese obter despois dun tratamento de difusión de 1066 ℃.

(3) A aliaxe a base de níquel do proceso de soldadura pode adoptar a soldadura en forno de atmosfera protectora, soldadura ao baleiro e conexión de fase líquida transitoria.Antes da soldadura, débese desengraxar a superficie e eliminar o óxido mediante pulido de papel de lixa, pulido de rodas de feltro, fregado con acetona e limpeza química.Ao seleccionar os parámetros do proceso de soldadura, hai que ter en conta que a temperatura de quecemento non debe ser demasiado alta e que o tempo de soldadura debe ser curto para evitar unha forte reacción química entre o fluxo e o metal base.Para evitar que o metal base se rache, as pezas procesadas en frío deben aliviarse antes da soldadura e o quecemento da soldadura debe ser o máis uniforme posible.Para as superaliaxes reforzadas por precipitación, as pezas deben someterse primeiro a un tratamento de solución sólida, despois soldadas a unha temperatura lixeiramente superior á do tratamento de fortalecemento do envellecemento e, finalmente, ao tratamento do envellecemento.

1) Soldadura en forno de atmosfera protectora A soldadura en forno de atmosfera protectora require unha alta pureza do gas de protección.Para superaliaxes con w (AL) e w (TI) inferior ao 0,5 %, o punto de orballo será inferior a -54 ℃ cando se utilice hidróxeno ou argón.Cando o contido de Al e Ti aumenta, a superficie da aliaxe aínda se oxida cando se quenta.Deben tomarse as seguintes medidas;Engade unha pequena cantidade de fluxo (como fb105) e elimina a película de óxido con fluxo;Un revestimento de 0,025 ~ 0,038 mm de espesor está revestido na superficie das pezas;Pulverizar previamente a soldadura na superficie do material a soldar;Engade unha pequena cantidade de fluxo de gas, como o trifluoruro de boro.

2) A soldadura ao baleiro úsase amplamente para obter un mellor efecto de protección e calidade de soldadura.Consulte a táboa 15 para as propiedades mecánicas das unións típicas de superaliaxe a base de níquel.Para as superaliaxes con w (AL) e w (TI) inferior ao 4%, é mellor electrochapar unha capa de níquel de 0,01 ~ 0,015 mm na superficie, aínda que a humectación da soldadura pódese garantir sen un pretratamento especial.Cando w (AL) e w (TI) superan o 4 %, o espesor do revestimento de níquel será de 0,020,03 mm.O revestimento demasiado fino non ten efecto protector e un revestimento demasiado groso reducirá a resistencia da articulación.As pezas a soldar tamén se poden colocar na caixa para soldar ao baleiro.A caixa debe estar chea de getter.Por exemplo, Zr absorbe gas a alta temperatura, o que pode formar un baleiro local na caixa, evitando así a oxidación da superficie da aliaxe.

Táboa 15 propiedades mecánicas das unións soldadas ao baleiro de superaliaxes típicas a base de níquel

A microestrutura e a resistencia da unión soldada de Superalloy cambian coa brecha de soldadura, e o tratamento de difusión despois da soldadura aumentará aínda máis o valor máximo permitido da fenda da unión.Tomando como exemplo a aliaxe Inconel, o espazo máximo da xunta de Inconel soldada con b-ni82crsib pode alcanzar os 90um despois do tratamento de difusión a 1000 ℃ durante 1H;Non obstante, para as unións soldadas con b-ni71crsib, o espazo máximo é duns 50um despois do tratamento de difusión a 1000 ℃ durante 1H.

3) Conexión de fase líquida transitoria A conexión de fase líquida transitoria usa a aliaxe entre capas (uns 2,5 ~ 100 um de espesor) cuxo punto de fusión é inferior ao metal base como metal de recheo.Baixo unha pequena presión (0 ~ 0,007 mpa) e unha temperatura axeitada (1100 ~ 1250 ℃), o material da capa intermedia primeiro funde e humedece o metal base.Debido á rápida difusión dos elementos, a solidificación isotérmica prodúcese na unión para formar a unión.Este método reduce moito os requisitos de coincidencia da superficie do metal base e reduce a presión de soldeo.Os principais parámetros da conexión en fase líquida transitoria son a presión, a temperatura, o tempo de retención e a composición da capa intermedia.Aplique menos presión para manter a superficie de acoplamento da soldadura en bo contacto.A temperatura e o tempo de calefacción teñen un gran impacto no rendemento da articulación.Se a unión debe ser tan forte como o metal base e non afecta o rendemento do metal base, os parámetros do proceso de conexión de alta temperatura (como ≥ 1150 ℃) e longo tempo (como 8 ~ 24 h) serán adoptado;Se a calidade da conexión da unión se reduce ou o metal base non pode soportar altas temperaturas, deberase utilizar unha temperatura máis baixa (1100 ~ 1150 ℃) e un tempo máis curto (1 ~ 8 h).A capa intermedia tomará a composición de metal base conectada como composición básica e engadirá diferentes elementos de refrixeración, como B, Si, Mn, Nb, etc. Por exemplo, a composición da aliaxe Udimet é ni-15cr-18.5co-4.3 al-3.3ti-5mo, e a composición da capa intermedia para a conexión en fase líquida transitoria é b-ni62.5cr15co15mo5b2.5.Todos estes elementos poden reducir a temperatura de fusión das aliaxes de Ni Cr ou Ni Cr Co ao máis baixo, pero o efecto de B é o máis evidente.Ademais, a alta taxa de difusión de B pode homoxeneizar rapidamente a aliaxe entre capas e o metal base.