Supersulamite kõvajoodisjootmine

Supersulamite kõvajoodisjootmine

(1) Kõvajoodisega supersulamid võib jagada kolme kategooriasse: nikkel, raud ja koobalt. Neil on head mehaanilised omadused, oksüdatsioonikindlus ja korrosioonikindlus kõrgetel temperatuuridel. Niklipõhised sulamid on praktilises tootmises kõige laialdasemalt kasutatavad.

Supersulam sisaldab rohkem Cr-i ja kuumutamisel tekib pinnale Cr2O3 oksiidikile, mida on raske eemaldada. Niklipõhised supersulamid sisaldavad Al-i ja Ti-d, mis kuumutamisel kergesti oksüdeeruvad. Seetõttu on supersulamite oksüdeerumise vältimine või vähendamine kuumutamise ajal ja oksiidikile eemaldamine jootmise ajal peamine probleem. Kuna räbustis olev booraks või boorhape võivad jootmistemperatuuril põhjustada põhimetalli korrosiooni, võib reaktsiooni järel sadestunud boor tungida põhimetalli, põhjustades graanulitevahelist infiltratsiooni. Suure Al- ja Ti-sisaldusega valatud niklipõhiste sulamite puhul ei tohiks vaakumi aste kuumjootmise ajal olla väiksem kui 10-2 ~ 10-3pa, et vältida sulami pinnal oksüdeerumist kuumutamise ajal.

Lahustugevdatud ja sadestumiskindlalt tugevdatud nikkel-sulamide puhul peaks kõvajoodistemperatuur olema kooskõlas lahuse töötlemise kuumutustemperatuuriga, et tagada sulami elementide täielik lahustumine. Liiga madal kõvajoodistemperatuur ei võimalda sulami elemente täielikult lahustuda; liiga kõrge kõvajoodistemperatuuri korral kasvavad mitteväärismetalli terad üles ja materjali omadused ei taastu isegi pärast kuumtöötlust. Valatud mitteväärissulamite tahke lahuse temperatuur on kõrge, mis üldiselt ei mõjuta materjali omadusi liiga kõrge kõvajoodistemperatuuri tõttu.

Mõnedel nikli baasil valmistatud supersulamitel, eriti sademetega tugevdatud sulamitel, on kalduvus pingepragunemisele. Enne kõvajoodisega jootmist tuleb protsessi käigus tekkinud pinged täielikult eemaldada ja kõvajoodisega jootmise ajal minimeerida termilist pinget.

(2) Nikli baasil sulamit saab kõvajoodisega joota hõbeda baasil, puhta vase baasil, nikli baasil ja aktiivjoodisega. Kui ühenduskoha töötemperatuur ei ole kõrge, saab kasutada hõbeda baasil materjale. Hõbeda baasil jooteid on mitut tüüpi. Sisemise pinge vähendamiseks kõvajoodisega kuumutamise ajal on kõige parem valida madala sulamistemperatuuriga jootis. Hõbeda baasil lisandmetalliga kõvajoodisega jootmiseks sobib Fb101 räbusti. Fb102 räbustit kasutatakse kõrgeima alumiiniumisisaldusega sademetega tugevdatud supersulamite kõvajoodisega jootmiseks, lisades 10–20% naatriumsilikaati või alumiiniumräbustit (näiteks FB201). Kui kõvajoodistemperatuur ületab 900 ℃, tuleks valida FB105 räbusti.

Vaakumis või kaitsvas atmosfääris kõvajoodisjootmisel võib kõvajoodise lisandmetallina kasutada puhast vaske. Kõvajoodistemperatuur on 1100–1150 ℃ ja ühendus ei tekita pingepragunemist, kuid töötemperatuur ei tohi ületada 400 ℃.

Niklipõhine kõvajoodisjoodis on supersulamites kõige sagedamini kasutatav kõvajoodis ...SjoODETUDJOODETISJOODETISJOODETISJOODETISJOODETISJOODETISJOODETISJOODETISJOODETISJOODETISJOODETISJOODETISJOODETISJOODETISJOODETISJOODETISJOODETISJOODETISJOODET

Aktiivse difusioonjootmise lisametall ei sisalda ränielementi ning sellel on suurepärane oksüdatsioonikindlus ja vulkaniseerumiskindlus. Jootmistemperatuuri saab valida vastavalt joodise tüübile vahemikus 1150 ℃ kuni 1218 ℃. Pärast jootmist saab pärast 1066 ℃ difusioontöötlust saada baasmetalliga samaväärse jooteühenduse.

(3) Nikli baasil sulamite kõvajoodisega jootmise protsessiks on kaitseatmosfääri ahjus kõvajoodisega jootmine, vaakumjootmine ja mööduv vedelfaasiühendus. Enne kõvajoodisega jootmist tuleb pind rasvatustada ja oksiid eemaldada liivapaberiga poleerimise, vildist poleerimise, atsetooniga nühkimise ja keemilise puhastuse abil. Kõvajoodisega jootmise protsessi parameetrite valimisel tuleb arvestada, et kuumutustemperatuur ei tohiks olla liiga kõrge ja kõvajoodisega jootmise aeg peaks olema lühike, et vältida tugevat keemilist reaktsiooni räbusti ja mitteväärismetalli vahel. Mitteväärismetalli pragunemise vältimiseks tuleb külmtöödeldud osad enne keevitamist pingevabastada ja keevituskuumutus peab olema võimalikult ühtlane. Sademetega tugevdatud supersulamite puhul tuleb osi kõigepealt töödelda tahke lahusega, seejärel kõvajoodisega veidi kõrgemal temperatuuril kui vanandustugevdustöötlus ja lõpuks vanandustöötlus.

1) Kaitseatmosfääri ahjus kõvajoodisjootmine Kaitseatmosfääri ahjus kõvajoodisjootmine nõuab kõrge puhtusastmega kaitsegaasi. Supersulamite puhul, mille w(AL) ja w(TI) sisaldus on alla 0,5%, peab kastepunkt olema vesiniku või argooni kasutamisel alla -54 ℃. Kui Al ja Ti sisaldus suureneb, oksüdeerub sulami pind kuumutamisel ikkagi. Tuleb võtta järgmised meetmed: lisada väike kogus räbustit (näiteks FB105) ja eemaldada oksiidikile räbustiga; kanda detailide pinnale 0,025–0,038 mm paksune kiht; joodise pihustamine eelnevalt kõvajoodisega materjali pinnale; lisada väike kogus gaasiräbustit, näiteks boortrifluoriidi.

2) Vaakumkõvajoodisjootmist kasutatakse laialdaselt parema kaitseefekti ja kõvajoodiskvaliteedi saavutamiseks. Tüüpiliste niklipõhiste supersulamite ühenduste mehaaniliste omaduste kohta vt tabelit 15. Supersulamite puhul, mille w (AL) ja w (TI) sisaldus on alla 4%, on parem pinnale galvaniseerida 0,01–0,015 mm nikli kiht, kuigi joodise märgumist saab tagada ka ilma spetsiaalse eeltöötluseta. Kui w (AL) ja w (TI) ületavad 4%, peaks nikli katte paksus olema 0,020,03 mm. Liiga õhukesel kattel ei ole kaitsvat toimet ja liiga paks kate vähendab vuugi tugevust. Keevitatavad osad võib vaakumkõvajoodisjootmiseks asetada ka kasti. Kast tuleks täita getteriga. Näiteks Zr neelab kõrgel temperatuuril gaasi, mis võib karbis moodustada lokaalse vaakumi, takistades seeläbi sulami pinna oksüdeerumist.

Tabel 15. Tüüpiliste niklipõhiste supersulamite vaakumjoodetud ühenduste mehaanilised omadused

Supersulamist kõvajoodisega liite mikrostruktuur ja tugevus muutuvad koos kõvajoodisvahega ning difusioontöötlus pärast kõvajoodisega suurendab veelgi liitevahe maksimaalset lubatud väärtust. Näiteks Inconeli sulamist võib b-ni82crsib-joodisega Inconeli liite maksimaalne vahe pärast difusioontöötlust temperatuuril 1000 ℃ 1H puhul ulatuda 90 μm-ni; b-ni71crsib-joodisega liite puhul on maksimaalne vahe pärast difusioontöötlust temperatuuril 1000 ℃ 1H puhul umbes 50 μm.

3) Mööduv vedelfaasiühendus Mööduv vedelfaasiühendus kasutab lisandmetallina vahekihi sulamit (paksusega umbes 2,5–100 μm), mille sulamistemperatuur on madalam kui põhimetallil. Väikese rõhu (0–0,007 MPa) ja sobiva temperatuuri (1100–1250 °C) korral sulatab ja niisutab vahekihi materjal kõigepealt põhimetalli. Elementide kiire difusiooni tõttu toimub vuugi isotermiline tahkumine, moodustades vuugi. See meetod vähendab oluliselt põhimetalli pinna sobivusnõudeid ja keevitusrõhku. Mööduva vedelfaasiühenduse peamised parameetrid on rõhk, temperatuur, hoidmisaeg ja vahekihi koostis. Keevitusdetaili vastaspinna hea kontakti tagamiseks rakendatakse väiksemat rõhku. Kuumutamistemperatuuril ja -ajal on suur mõju vuugi toimivusele. Kui ühendus peab olema sama tugev kui põhimetall ja see ei mõjuta põhimetalli jõudlust, tuleb kasutada ühendusprotsessi parameetreid kõrge temperatuur (näiteks ≥ 1150 ℃) ja pikk aeg (näiteks 8–24 tundi); kui ühenduskvaliteet on halvenenud või põhimetall ei talu kõrget temperatuuri, tuleb kasutada madalamat temperatuuri (1100–1150 ℃) ja lühemat aega (1–8 tundi). Vahekihi põhikoostiseks võetakse ühendatud põhimetalli koostis ja lisatakse erinevaid jahutuselemente, näiteks B, Si, Mn, Nb jne. Näiteks Udimet sulami koostis on ni-15cr-18,5co-4,3al-3,3ti-5mo ja ajutise vedelfaasiühenduse vahekihi koostis on b-ni62,5cr15co15mo5b2,5. Kõik need elemendid võivad NiCr- või NiCrCo-sulamite sulamistemperatuuri madalaimale tasemele viia, kuid B mõju on kõige ilmsem. Lisaks võib B kõrge difusioonikiirus vahekihi sulami ja põhimetalli kiiresti homogeniseerida.