Mint a szuperfém -öntvények tapasztalt szállítója, gyakran találkozom az ügyfelek kérdéseivel ezen figyelemre méltó anyagok hegeszthetőségével kapcsolatban. A szuperfémek híresek kivételes magas hőmérsékleti szilárdságukról, korrózióállóságukról és kúszási ellenállásukról, amelyek nélkülözhetetlenek a különféle magas teljesítményű alkalmazásokban, példáulTurbina pengékésFúvóka vezető lapát- Egyedülálló tulajdonságaik azonban kihívásokat jelentenek a hegesztés szempontjából.
A szuperfémek megértése
A szuperfémek nagyjából három fő kategóriába sorolhatók: nikkel alapú, kobalt -alapú és vas alapú. A nikkel alapú szuperötvözeteket a legszélesebb körben használják, mivel kiváló hőmérsékleti szilárdság, oxidációs ellenállás és hegeszthetőség kombinációja a másik két típushoz képest. A kobalt alapú szuperfémek kiváló kopási ellenállást és magas hőmérsékleti korrózióállóságot kínálnak, ám ezeket általában nehezebb hegeszteni. A vas alapú szuper- és a szuperötvözetek költségei - hatékonyak, de viszonylag alacsonyabb teljesítményűek rendkívül magas hőmérsékleten.
A szuperötvözetek mikroszerkezete összetett. Általában a erősítő fázisok nagy mennyiségű frakcióját tartalmazzák, mint például a gamma Prime (γ ') a nikkel -alapú szuperötvözetekben. Ezek a fázisok felelősek a szuperötvözetek kiemelkedő mechanikai tulajdonságaiért, de a hegesztés során is problémákat okozhatnak. Például a hegesztéssel járó gyors fűtési és hűtési sebesség a nem kívánt fázisok csapadékához vezethet, ami ronthatja a hegesztett ízület mechanikai tulajdonságait.
A szuperötvözet hegeszthetőségét befolyásoló tényezők
1. Kémiai összetétel
A szuperötvözetek kémiai összetétele döntő szerepet játszik hegeszthetőségükben. Az olyan elemek, mint a szén, a kén és a foszfor negatív hatással lehetnek a hegesztésre. A magas széntartalom a karbidok képződéséhez vezethet hegesztés során, ami repedést okozhat a hő -érintett zónában (HAZ). A kén és a foszforról ismert, hogy elkülönülnek a gabonahatárokon, csökkentve az anyag rugalmasságát és növelve a forró repedés iránti érzékenységet.
Másrészt az olyan elemek, mint a króm, az alumínium és a titán, előnyösek a szuperötvözetek magas hőmérsékleti tulajdonságaira, de megnehezíthetik a hegesztést is. A króm stabil oxidréteget képezhet az anyag felületén, amely megakadályozhatja a megfelelő fúziót a hegesztés során. Az alumínium és a titán reagálhat az oxigénnel és a nitrogénnel a hegesztési környezetben, törékeny zárványokat képezve a hegesztési fémben.
2. mikroszerkezet
Mint korábban említettük, a szuperötvözetek komplex mikroszerkezete kihívásokat jelenthet a hegesztés során. A megerősítő fázisok jelenléte az anyagot inkább hajlamos lehet a repedésre. Például a nikkel alapú szuperötvözetekben a gamma primer fázisa a hegesztés utáni hűtési folyamat során kicsapódhat, ami a keménység növekedéséhez és a HAZ rugalmasságának csökkenéséhez vezet. Ez repedések kialakulását eredményezheti, különösen a maradék feszültségek hatására.
A szuperépítés szemcsemérete szintén befolyásolja hegeszthetőségét. Finom - A szemcsés szuperötvözetek általában jobb hegeszthetőséggel rendelkeznek, mint a durva szemcsés. A durva szemcsék elősegíthetik a repedések növekedését a hegesztés során, mivel kevesebb akadályt nyújtanak a repedések terjedésében.
3. Hegesztési folyamat
A hegesztési folyamat megválasztása kritikus jelentőségű a szuperötvözet -öntvények sikeres hegesztése érdekében. A különböző hegesztési folyamatok eltérő hő- bemeneti tulajdonságokkal rendelkeznek, amelyek jelentősen befolyásolhatják a hegesztett ízület mikroszerkezetét és tulajdonságait.
- Gáz volfrám ív hegesztés (GTAW): TIG (Tungsten inert gáz) hegesztés néven is ismert, a GTAW népszerű választás a szuperötvözetek hegesztésére. Pontos ellenőrzést kínál a hő bemenet felett, és minimális torzítással magas minőségű hegesztést eredményez. Ez azonban egy viszonylag lassú folyamat, és lehet, hogy nem alkalmas nagy méretű termelésre.
- Gázfém ív hegesztés (GMAW): A GMAW vagy a MIG (fém inert gáz) hegesztés gyorsabb folyamat, mint a GTAW. Rövid idő alatt nagy mennyiségű töltőfémet lehet letétbe helyezni, így a vastag hegesztéshez alkalmas. Ugyanakkor nehezebb szabályozni a hő bemenetet a GTAW -hoz képest, és nagyobb a porozitás és a hegesztési fém egyéb hibáinak kockázata.
- Elektronnyaláb -hegesztés (EBW) és lézernyaláb hegesztés (LBW): Ezek nagy az energia -sűrűségű hegesztési folyamatok, amelyek számos előnyt kínálnak a szuperötvözetek hegesztésére. Nagyon keskeny hővel érintett zónával rendelkeznek, és nagy szilárdságú és kiváló fáradtsági tulajdonságokkal képesek hegeszteni. Ugyanakkor speciális berendezéseket és ellenőrzött környezetet igényelnek, amely növelheti a hegesztés költségeit.
Stratégiák a szuper-
1. Pre - hegesztési előkészítés
A megfelelő hegesztési előkészítés elengedhetetlen a szuperötvözet -öntvények sikeres hegesztésének biztosításához. Ez magában foglalja az anyag felületének tisztítását a szennyező anyagok, például olaj, zsír és oxidok eltávolításához. A kémiai tisztítási módszerek, például a pácolás és a zsírtalanítás használhatók a tiszta felület eléréséhez.
Ezenkívül a szuper- és a hegesztés előtti felmelegedés elősegítése elősegítheti a hűtési sebesség csökkentését és a repedés kialakulásának minimalizálását. A fűtési hőmérséklet a szuperötvözet típusától és az anyag vastagságától függ. Például néhány nikkel alapú szuperfémeknél a 200 - 300 ° C hőmérsékleten történő melegítés jelentősen javíthatja a hegeszthetőséget.
2. Töltőfém kiválasztása
A megfelelő töltőfém kiválasztása elengedhetetlen az erős és hibás hegesztési ízület eléréséhez. A töltőfémnek hasonló kémiai összetételűnek kell lennie, mint az alapfém, hogy biztosítsa a jó kompatibilitást. Jó hegeszthetőségnek és mechanikai tulajdonságoknak is kell lennie.
A nikkel -alapú szuperfémek esetében olyan töltőfémeket használnak, mint az Ernicr - 3 és az Ernicrmo - 3. Ezek a töltőfémek jó ellenállással bírnak a korrózióval és a magas hőmérsékleti repedésekkel. A kobalt alapú szuperfémek hegesztésekor a nagy mennyiségű kobaltot és a krómot tartalmazó töltőfémeket általában kiválasztják.
3. után - hegesztés hőkezelés
Post - Hegesztési hőkezelés gyakran szükséges a maradék feszültségek enyhítéséhez, valamint a hegesztett ízület mikroszerkezetének és tulajdonságainak javításához. Ez magában foglalhatja azokat a folyamatokat, mint például a lágyítás, a megoldáskezelés és az öregedés.
A lágyítás hozzájárulhat a keménység csökkentéséhez és a HAZ rugalmasságának növeléséhez. Az oldatkezelés feloldhatja az anyag erősítő fázisát, amelyet az öregedés követ, hogy ezeket a fázisokat kontrolláltabb módon kicsapja. Ez visszaállíthatja a hegesztett ízület mechanikai tulajdonságait a bázisfém tulajdonságainak közelében.
Következtetés
Összegezve, a hegesztés a szuperfém öntvények nem könnyű feladat. Az egyedi kémiai összetétel, a komplex mikroszerkezet és a szuperfémek nagy teljesítményigénye jelentős kihívásokat jelent. A hegeszthetőséget és a megfelelő hegesztési stratégiák végrehajtását befolyásoló tényezők alapos megértésével azonban magas színvonalú hegesztést lehet elérni a szuperötvözetű öntvényekben.
Mint a SuperAlloy Castings szállítója, nagy tapasztalattal rendelkezünk ezen anyagok hegesztési kihívásainak kezelésében. Elkötelezettek vagyunk azért, hogy ügyfeleinknek nemcsak magas színvonalú szuperötvözet -öntvényeket biztosítsanak, hanem technikai támogatást és megoldásokat is a hegesztési igényeikhez. Ha érdekli a SuperAlloy casting termékeink, vagy bármilyen kérdése van a szuperötvözetek hegeszthetőségével kapcsolatban, kérjük, vegye fel velünk a kapcsolatot a további megbeszélésekkel és a potenciális beszerzési lehetőségekkel kapcsolatban. Bízunk benne, hogy együttműködhetünk veled, hogy megfeleljen az Ön konkrét követelményeinek.
Referenciák
- Sims, CT, Stoloff, NS és Hagel, WC (szerk.). (1987). Szuperfémek II. John Wiley & Sons.
- David, SA, és Vitek, JM (szerk.). (1995). Hegesztés kohászat. ASM International.
- Lippold, JC, és Kotecki, DJ (2005). Hegesztés kohászat és hegeszthetőség a nikkel -alapötvözetek. John Wiley & Sons.