Roostevaba terase kõvajoodisjootmine

Roostevaba terase kõvajoodisjootmine

1. Jootmiskõlblikkus

Roostevabast terasest kõvajoodisega kõvajoodise peamine probleem on see, et pinnal olev oksiidikiht mõjutab oluliselt joodise märgumist ja levikut. Erinevad roostevabad terased sisaldavad märkimisväärses koguses Cr-i ning mõned ka Ni, Ti, Mn, Mo, Nb ja muid elemente, mis võivad pinnale moodustada mitmesuguseid oksiide või isegi liitoksiide. Nende hulgas on Cr-i ja Ti oksiidid Cr2O3 ja TiO2 üsna stabiilsed ja raskesti eemaldatavad. Õhus kõvajoodisega ...

Roostevabast terasest kõvajoodisega töötamise teine ​​probleem on see, et kuumutustemperatuuril on tõsine mõju alusmetalli struktuurile. Austeniitse roostevaba terase kõvajoodistemperatuur ei tohiks olla kõrgem kui 1150 ℃, vastasel juhul kasvab tera tugevalt; kui austeniitse roostevaba teras ei sisalda stabiilseid elemente Ti või Nb ja sellel on kõrge süsinikusisaldus, tuleks vältida kõvajoodisega töötamist sensibiliseerimistemperatuuril (500–850 ℃). Kroomkarbiidi sadestumise tõttu korrosioonikindluse vähenemise vältimiseks on martensiitse roostevaba terase kõvajoodistemperatuuri valik rangem. Esiteks tuleb kõvajoodistemperatuur sobitada karastustemperatuuriga, et kombineerida kõvajoodisprotsessi kuumtöötlusprotsessiga; teiseks peaks kõvajoodistemperatuur olema madalam kui karastustemperatuur, et vältida alusmetalli pehmenemist kõvajoodisega töötamise ajal. Sademetega karastatava roostevaba terase kõvajoodistemperatuuri valiku põhimõte on sama, mis martensiitse roostevaba terase puhul, st parimate mehaaniliste omaduste saavutamiseks peab kõvajoodistemperatuur sobima kuumtöötlussüsteemiga.

Lisaks kahele ülaltoodule peamisele probleemile on austeniitse roostevaba terase kõvajoodisega jootmisel, eriti vask-tsink lisandmetalliga kõvajoodisega jootmisel, kalduvus pingepragunemisele. Pingepragunemise vältimiseks tuleb toorikut enne kõvajoodisega jootmist pingevabalt lõõmutada ja kõvajoodisega jootmise ajal ühtlaselt kuumutada.

2. Jootematerjal

(1) Roostevabast terasest keevisliitmike kasutusnõuete kohaselt on roostevabast terasest keevisliitmike puhul tavaliselt kasutatavad kõvajoodisega lisametallid tina-plii kõvajoodisega lisametall, hõbedapõhine kõvajoodisega lisametall, vasepõhine kõvajoodisega lisametall, mangaanipõhine kõvajoodisega lisametall, niklipõhine kõvajoodisega lisametall ja väärismetallipõhine kõvajoodisega lisametall.

Tina-plii joodist kasutatakse peamiselt roostevaba terase jootmiseks ja see sobib kõrge tinasisaldusega joodisega. Mida suurem on joodise tinasisaldus, seda parem on selle märguvus roostevabal terasel. Mitmete tavaliste tina-plii joodistega joodetud 1Cr18Ni9Ti roostevabast terasest ühenduste nihketugevus on loetletud tabelis 3. Ühenduste madala tugevuse tõttu kasutatakse neid ainult väikese kandevõimega osade kõvajoodiseks.

Tabel 3. 1Cr18Ni9Ti roostevabast terasest tina-pliijoodisega joodetud vuugi nihketugevus

Hõbedapõhised lisametallid on roostevaba terase kõvajoodises kõige sagedamini kasutatavad lisametallid. Nende hulgas on kõige laialdasemalt kasutatavad hõbe, vask, tsink ja hõbe, vask, tsink, kaadmium lisametallid, kuna kõvajoodistemperatuuril on vähe mõju baasmetalli omadustele. Mitmete tavaliste hõbedapõhiste joodistega kõvajoodise saanud ICr18Ni9Ti roostevabast terasest ühenduste tugevus on loetletud tabelis 4. Hõbedapõhiste joodistega kõvajoodise saanud roostevabast terasest ühendusi kasutatakse harva väga korrodeerivas keskkonnas ja ühenduste töötemperatuur ei ületa üldiselt 300 ℃. Niklivaba roostevabast terasest kõvajoodisjootmisel tuleks niiskes keskkonnas joodetud ühenduse korrosiooni vältimiseks kasutada niklist suurema sisaldusega kõvajoodismetalli, näiteks b-ag50cuzncdni. Martensiitse roostevabast terasest kõvajoodisjootmisel tuleks baasmetalli pehmenemise vältimiseks kasutada kõvajoodismetalli, mille kõvajoodistemperatuur ei ületa 650 ℃, näiteks b-ag40cuzncd. Roostevaba terase kõvajoodisjootmisel kaitsvas atmosfääris võib pinnalt oksiidikihi eemaldamiseks kasutada liitiumi sisaldavat isejootvat räbustit, näiteks b-ag92culi ja b-ag72culi. Roostevaba terase kõvajoodisjootmisel vaakumis võib lisametalli hea märguvuse tagamiseks valida hõbedat sisaldava lisametalli, mis sisaldab elemente nagu Mn, Ni ja RD, kui see ei sisalda kergesti aurustuvaid elemente nagu Zn ja CD.

Tabel 4. Hõbedapõhise lisandmetalliga joodetud ICr18Ni9Ti roostevabast terasest vuukide tugevus

Erinevate teraste kõvajoodisega jootmiseks kasutatavad vasepõhised kõvajoodisega lisametallid on peamiselt puhas vask, vasknikkel ja vaskmangaankoobalt kõvajoodisega lisametallid. Puhast vaskjoodisega lisametalli kasutatakse peamiselt gaasikaitse või vaakumi all kõvajoodisega jootmiseks. Roostevabast terasest liite töötemperatuur ei ületa 400 ℃, kuid liitel on halb oksüdatsioonikindlus. Vasknikkel kõvajoodisega lisametalli kasutatakse peamiselt leegi- ja induktsioonkõvajoodisega jootmiseks. Joodetud 1Cr18Ni9Ti roostevabast terasest liite tugevus on näidatud tabelis 5. On näha, et liite tugevus on sama kui põhimetallil ja töötemperatuur on kõrge. CuMnco kõvajoodisega lisametalli kasutatakse peamiselt martensiitse roostevaba terase kõvajoodisega jootmiseks kaitsvas atmosfääris. Liite tugevus ja töötemperatuur on võrreldavad kullapõhise lisametalliga joodetud liitetega. Näiteks b-cu58mnco joodisega joodetud 1Cr13 roostevabast terasest liite omadused on samad kui b-au82ni joodisega joodetud sama roostevabast terasest liite omadused (vt tabel 6), kuid tootmiskulud on oluliselt väiksemad.

Tabel 5. Kõrge temperatuuriga vaskpõhise täitemetalliga joodetud 1Cr18Ni9Ti roostevabast terasest vuugi nihketugevus

Tabel 6. 1Cr13 roostevabast terasest joodetud vuugi nihketugevus

Mangaanipõhiseid kõvajoodise lisametalle kasutatakse peamiselt gaasiga varjestatud kõvajoodise puhul ning gaasi puhtus peab olema kõrge. Põhimetalli terade kasvu vältimiseks tuleks valida vastav kõvajoodise lisametall, mille kõvajoodistemperatuur on alla 1150 ℃. Nagu on näidatud tabelis 7, saab mangaanipõhise joodisega kõvajoodise korral saavutada rahuldava kõvajoodise efekti. Liite töötemperatuur võib ulatuda 600 ℃-ni.

Tabel 7. Mangaanipõhise lisandmetalliga joodetud lcr18ni9fi roostevabast terasest vuugi nihketugevus

Kui roostevaba terast kõvajoodisega jootmiseks kasutatakse nikli baasil valmistatud lisametalli, on liitekohal hea kõrge temperatuuritaluvus. Seda lisametalli kasutatakse tavaliselt gaasiga varjestatud või vaakumjootmiseks. Probleemi lahendamiseks, mis seisneb selles, et kõvajoodis tekib liitekoha moodustamise ajal hapramaid ühendeid, mis oluliselt vähendab liitekoha tugevust ja plastilisust, tuleks liitevahe minimeerida, et tagada joodises kergesti moodustuva hapra faasi täielik difundeerumine põhimetalli. Põhimetalli terade kasvu vältimiseks pika hoidmisaja tõttu kõvajoodistemperatuuril võib pärast keevitamist võtta lühiajalise hoidmise ja difusioontöötluse meetmeid madalamal temperatuuril (võrreldes kõvajoodistemperatuuriga).

Roostevabast terasest kõvajoodisega jootmiseks kasutatavate väärismetallide hulka kuuluvad peamiselt kullapõhised ja pallaadiumi sisaldavad lisametallid, millest kõige tüüpilisemad on hea märguvusega b-au82ni, b-ag54cupd ja b-au82ni. Joodetud roostevabast terasest liitekohal on kõrge temperatuuritugevus ja oksüdatsioonikindlus ning maksimaalne töötemperatuur võib ulatuda 800 ℃-ni. B-ag54cupd-l on b-au82ni-ga sarnased omadused ja selle hind on madal, seega kipub see b-au82ni-d asendama.

(2) Roostevaba terase pind räbustis ja ahju atmosfääris sisaldab oksiide nagu Cr2O3 ja TiO2, mida saab eemaldada ainult tugeva aktiivsusega räbustiga. Roostevaba terase kõvajoodisega jootmisel tina-pliijoodisega on sobiv räbusti fosforhappe vesilahus või tsinkoksiidi vesinikkloriidhappe lahus. Fosforhappe vesilahuse aktiivsusaeg on lühike, seega tuleb kasutada kiire kuumutamise kõvajoodismeetodit. Roostevaba terase kõvajoodisega jootmiseks hõbedapõhiste lisanditega saab kasutada Fb102, FB103 või FB104 räbusteid. Roostevaba terase kõvajoodisega vasepõhise lisanditega jootmisel kasutatakse FB105 räbustit kõrge jootmistemperatuuri tõttu.

Roostevabast terasest kõvajoodisega jootmisel ahjus kasutatakse sageli vaakumatmosfääri või kaitsvat atmosfääri, näiteks vesinikku, argooni ja lagunemisammoniaaki. Vaakumkõvajoodisega jootmise ajal peaks vaakumrõhk olema alla 10⁻⁸Pa. Kaitseatmosfääris kõvajoodisega jootmisel ei tohiks gaasi kastepunkt olla üle -40 ℃. Kui gaasi puhtus ei ole piisav või kõvajoodistemperatuur ei ole kõrge, võib atmosfääri lisada väikese koguse gaasijoodisvoogu, näiteks boortrifluoriidi.

2. Kõvajoodisega jootmise tehnoloogia

Roostevaba terast tuleb enne kõvajoodisega jootmist põhjalikumalt puhastada, et eemaldada rasva- ja õlikiht. Parem on kõvajoodis kohe pärast puhastamist läbi viia.

Roostevabast terasest saab kõvajoodisega jootmiseks kasutada leegi, induktsiooni ja ahjukeskkonna kuumutamise meetodeid. Ahjus kasutatav kõvajoodisega ahi peab olema varustatud hea temperatuuri reguleerimise süsteemiga (jootmistemperatuuri hälve peab olema ± 6 ℃) ja seda peab saama kiiresti jahutada. Kui kõvajoodises kasutatakse kaitsegaasina vesinikku, sõltub vesinikuvajadus kõvajoodistemperatuurist ja mitteväärismetalli koostisest, st mida madalam on kõvajoodistemperatuur, seda rohkem sisaldab mitteväärismetall stabilisaatorit ja seda madalam on vajalik vesiniku kastepunkt. Näiteks martensiitsete roostevabade teraste, näiteks 1Cr13 ja cr17ni2t puhul peab vesiniku kastepunkt kõvajoodisega jootmisel temperatuuril 1000 ℃ olema alla -40 ℃; stabilisaatorita 18-8 kroomnikkelroostevaba terase puhul peab vesiniku kastepunkt kõvajoodisega jootmisel temperatuuril 1150 ℃ olema alla 25 ℃; Titaanistabilisaatorit sisaldava 1Cr18Ni9Ti roostevaba terase puhul peab vesiniku kastepunkt 1150 ℃ juures kõvajoodisjootmisel olema alla -40 ℃. Argoonikaitsega kõvajoodisjootmisel peab argooni puhtus olema kõrgem. Kui roostevaba terase pinnale kantakse vaske või niklit, saab kaitsegaasi puhtuse nõuet vähendada. Oksiidkihi eemaldamiseks roostevaba terase pinnalt võib lisada ka BF3 gaasivoogu ning kasutada liitiumi või boori sisaldavat isevoogu jootevedelikku. Roostevaba terase vaakumkõvajootmisel sõltuvad vaakuminõuded kõvajoodistemperatuurist. Kõvajoodistemperatuuri tõustes saab vajalikku vaakumit vähendada.

Roostevabast terasest tuleb pärast kõvajoodisega jootmist peamiselt puhastada jääkvoo ja jääkvoolu inhibiitor ning vajadusel teostada järeljootmise kuumtöötlus. Sõltuvalt kasutatavast voolust ja jootmismeetodist saab jääkvoo pesta veega, puhastada mehaaniliselt või keemiliselt. Kui kuumutatud ala lähedal asuva jääkvoo või oksiidikile puhastamiseks kasutatakse abrasiivmaterjali, tuleb kasutada liiva või muid mittemetallilisi peeneid osakesi. Martensiitsest roostevabast terasest ja sadestumiskõvenevast roostevabast terasest valmistatud osad vajavad pärast kõvajoodisega jootmist kuumtöötlust vastavalt materjali erinõuetele. NiCrB ja NiCrSi lisametallidega kõvajoodisega roostevabast terasest ühendusi töödeldakse pärast kõvajoodisega jootmist sageli difusioonkuumtöötlusega, et vähendada kõvajoodisvahe nõudeid ning parandada ühenduskohtade mikrostruktuuri ja omadusi.