Penyambungan paduan super
(1) Karakteristik penyambungan paduan super dapat dibagi menjadi tiga kategori: berbasis nikel, berbasis besi, dan berbasis kobalt. Paduan ini memiliki sifat mekanik yang baik, ketahanan oksidasi, dan ketahanan korosi pada suhu tinggi. Paduan berbasis nikel adalah yang paling banyak digunakan dalam produksi praktis.
Paduan super mengandung lebih banyak Cr, dan lapisan oksida Cr2O3 yang sulit dihilangkan terbentuk di permukaan selama pemanasan. Paduan super berbasis nikel mengandung Al dan Ti, yang mudah teroksidasi saat dipanaskan. Oleh karena itu, mencegah atau mengurangi oksidasi paduan super selama pemanasan dan menghilangkan lapisan oksida merupakan masalah utama selama proses penyambungan. Karena boraks atau asam borat dalam fluks dapat menyebabkan korosi pada logam dasar pada suhu penyambungan, boron yang mengendap setelah reaksi dapat menembus logam dasar, mengakibatkan infiltrasi antar butir. Untuk paduan berbasis nikel cor dengan kandungan Al dan Ti yang tinggi, derajat vakum dalam keadaan panas tidak boleh kurang dari 10-2 ~ 10-3pa selama penyambungan untuk menghindari oksidasi pada permukaan paduan selama pemanasan.
Untuk paduan berbasis nikel yang diperkuat larutan dan diperkuat presipitasi, suhu penyambungan harus konsisten dengan suhu pemanasan perlakuan larutan untuk memastikan pelarutan penuh unsur-unsur paduan. Jika suhu penyambungan terlalu rendah, unsur-unsur paduan tidak dapat larut sepenuhnya; jika suhu penyambungan terlalu tinggi, butiran logam dasar akan tumbuh, dan sifat material tidak akan pulih bahkan setelah perlakuan panas. Suhu larutan padat paduan dasar cor tinggi, yang umumnya tidak akan memengaruhi sifat material karena suhu penyambungan yang terlalu tinggi.
Beberapa superpaduan berbasis nikel, terutama paduan yang diperkuat presipitasi, memiliki kecenderungan retak akibat tegangan. Sebelum proses penyambungan dengan patri, tegangan yang terbentuk selama proses harus dihilangkan sepenuhnya, dan tegangan termal harus diminimalkan selama proses penyambungan dengan patri.
(2) Bahan patri paduan berbasis nikel dapat dipatri dengan bahan berbasis perak, tembaga murni, bahan berbasis nikel, dan solder aktif. Bila suhu kerja sambungan tidak tinggi, bahan berbasis perak dapat digunakan. Ada banyak jenis solder berbasis perak. Untuk mengurangi tegangan internal selama pemanasan patri, sebaiknya pilih solder dengan suhu leleh rendah. Fluks Fb101 dapat digunakan untuk patri dengan logam pengisi berbasis perak. Fluks Fb102 digunakan untuk patri paduan super yang diperkuat presipitasi dengan kandungan aluminium tertinggi, dan ditambahkan 10% ~ 20% natrium silikat atau fluks aluminium (seperti fb201). Bila suhu patri melebihi 900 ℃, fluks fb105 harus dipilih.
Saat melakukan penyolderan dalam kondisi vakum atau atmosfer pelindung, tembaga murni dapat digunakan sebagai logam pengisi penyolderan. Suhu penyolderan adalah 1100 ~ 1150 ℃, dan sambungan tidak akan menghasilkan retak tegangan, tetapi suhu kerja tidak boleh melebihi 400 ℃.
Logam pengisi patri berbahan dasar nikel adalah logam pengisi patri yang paling umum digunakan dalam paduan super karena kinerja suhu tingginya yang baik dan tidak adanya retak tegangan selama proses patri. Unsur paduan utama dalam patri berbahan dasar nikel adalah Cr, Si, B, dan sejumlah kecil patri juga mengandung Fe, W, dll. Dibandingkan dengan ni-cr-si-b, logam pengisi patri b-ni68crwb dapat mengurangi infiltrasi intergranular B ke dalam logam dasar dan meningkatkan interval suhu leleh. Ini adalah logam pengisi patri untuk mematri bagian kerja suhu tinggi dan bilah turbin. Namun, fluiditas patri yang mengandung W menjadi lebih buruk dan celah sambungan sulit dikendalikan.
Logam pengisi patri difusi aktif tidak mengandung unsur Si dan memiliki ketahanan oksidasi dan ketahanan vulkanisasi yang sangat baik. Suhu patri dapat dipilih dari 1150 ℃ hingga 1218 ℃ sesuai dengan jenis solder. Setelah patri, sambungan patri dengan sifat yang sama seperti logam dasar dapat diperoleh setelah perlakuan difusi 1066 ℃.
(3) Proses penyambungan paduan berbasis nikel dapat dilakukan dengan penyambungan dalam tungku atmosfer pelindung, penyambungan vakum, dan penyambungan fase cair sementara. Sebelum penyambungan, permukaan harus dihilangkan lemak dan oksida dengan pengamplasan, pemolesan roda felt, penggosokan aseton, dan pembersihan kimia. Saat memilih parameter proses penyambungan, perlu diperhatikan bahwa suhu pemanasan tidak boleh terlalu tinggi dan waktu penyambungan harus singkat untuk menghindari reaksi kimia yang kuat antara fluks dan logam dasar. Untuk mencegah retaknya logam dasar, bagian yang diproses dingin harus dihilangkan tegangannya sebelum pengelasan, dan pemanasan pengelasan harus seuniform mungkin. Untuk superalloy yang diperkuat presipitasi, bagian tersebut harus terlebih dahulu diberi perlakuan larutan padat, kemudian disambung pada suhu yang sedikit lebih tinggi daripada perlakuan penguatan penuaan, dan akhirnya perlakuan penuaan.
1) Penyambungan dalam tungku atmosfer pelindung memerlukan gas pelindung dengan kemurnian tinggi. Untuk superalloy dengan w(AL) dan w(TI) kurang dari 0,5%, titik embun harus lebih rendah dari -54 ℃ ketika hidrogen atau argon digunakan. Ketika kandungan Al dan Ti meningkat, permukaan paduan masih teroksidasi saat dipanaskan. Langkah-langkah berikut harus diambil: Tambahkan sedikit fluks (seperti fb105) dan hilangkan lapisan oksida dengan fluks; Lapisi permukaan bagian dengan ketebalan 0,025 ~ 0,038 mm; Semprotkan solder pada permukaan material yang akan disambung terlebih dahulu; Tambahkan sedikit fluks gas, seperti boron trifluorida.
2) Pengelasan vakum Pengelasan vakum banyak digunakan untuk mendapatkan efek perlindungan dan kualitas pengelasan yang lebih baik. Lihat tabel 15 untuk sifat mekanik sambungan paduan super berbasis nikel yang umum. Untuk paduan super dengan w (AL) dan w (TI) kurang dari 4%, lebih baik melapisi permukaan dengan lapisan nikel 0,01 ~ 0,015 mm, meskipun pembasahan solder dapat dipastikan tanpa perlakuan awal khusus. Ketika w (AL) dan w (TI) melebihi 4%, ketebalan lapisan nikel harus 0,02 ~ 0,03 mm. Lapisan yang terlalu tipis tidak memiliki efek perlindungan, dan lapisan yang terlalu tebal akan mengurangi kekuatan sambungan. Bagian yang akan dilas juga dapat ditempatkan di dalam kotak untuk pengelasan vakum. Kotak tersebut harus diisi dengan getter. Misalnya, Zr menyerap gas pada suhu tinggi, yang dapat membentuk vakum lokal di dalam kotak, sehingga mencegah oksidasi permukaan paduan.
Tabel 15 Sifat mekanik sambungan yang disolder vakum dari superalloy berbasis nikel tipikal
Mikrostruktur dan kekuatan sambungan las paduan super berubah seiring dengan celah las, dan perlakuan difusi setelah las akan semakin meningkatkan nilai maksimum celah sambungan yang diizinkan. Mengambil paduan Inconel sebagai contoh, celah maksimum sambungan Inconel yang dilas dengan b-ni82crsib dapat mencapai 90um setelah perlakuan difusi pada suhu 1000 ℃ selama 1 jam; Namun, untuk sambungan yang dilas dengan b-ni71crsib, celah maksimumnya sekitar 50um setelah perlakuan difusi pada suhu 1000 ℃ selama 1 jam.
3) Sambungan fase cair transien Sambungan fase cair transien menggunakan paduan lapisan antara (ketebalan sekitar 2,5 ~ 100 µm) yang titik lelehnya lebih rendah daripada logam dasar sebagai logam pengisi. Di bawah tekanan kecil (0 ~ 0,007 mpa) dan suhu yang sesuai (1100 ~ 1250 ℃), material lapisan antara pertama-tama meleleh dan membasahi logam dasar. Karena difusi elemen yang cepat, pembekuan isotermal terjadi pada sambungan untuk membentuk sambungan. Metode ini sangat mengurangi persyaratan pencocokan permukaan logam dasar dan mengurangi tekanan pengelasan. Parameter utama sambungan fase cair transien adalah tekanan, suhu, waktu penahanan, dan komposisi lapisan antara. Berikan tekanan yang lebih rendah untuk menjaga permukaan sambungan las tetap bersentuhan dengan baik. Suhu dan waktu pemanasan sangat berpengaruh pada kinerja sambungan. Jika sambungan harus sekuat logam dasar dan tidak memengaruhi kinerja logam dasar, parameter proses penyambungan suhu tinggi (seperti ≥ 1150 ℃) dan waktu lama (seperti 8 ~ 24 jam) harus digunakan; Jika kualitas sambungan berkurang atau logam dasar tidak dapat menahan suhu tinggi, suhu yang lebih rendah (1100 ~ 1150 ℃) dan waktu yang lebih singkat (1 ~ 8 jam) harus digunakan. Lapisan perantara harus menggunakan komposisi logam dasar yang disambung sebagai komposisi dasar, dan menambahkan elemen pendingin yang berbeda, seperti B, Si, Mn, Nb, dll. Misalnya, komposisi paduan Udimet adalah ni-15cr-18.5co-4.3al-3.3ti-5mo, dan komposisi lapisan perantara untuk sambungan fase cair transien adalah b-ni62.5cr15co15mo5b2.5. Semua unsur ini dapat menurunkan suhu leleh paduan Ni Cr atau Ni Cr Co hingga serendah mungkin, tetapi efek B adalah yang paling jelas. Selain itu, laju difusi B yang tinggi dapat dengan cepat menghomogenkan paduan antar lapisan dan logam dasar.
Waktu posting: 13 Juni 2022