Brasatura di superleghe

Brasatura di superleghe

(1) E caratteristiche di brasatura di e superleghe ponu esse divise in trè categurie: à basa di nichelu, à basa di ferru è à basa di cobaltu. Anu bone proprietà meccaniche, resistenza à l'ossidazione è resistenza à a corrosione à alte temperature. A lega à basa di nichelu hè a più aduprata in a pruduzzione pratica.

A superlega cuntene più Cr, è una pellicola d'ossidu Cr2O3 chì hè difficiule da rimuovere si forma nantu à a superficia durante u riscaldamentu. E superleghe à basa di nichelu cuntenenu Al è Ti, chì sò faciuli da ossidà quandu sò riscaldati. Dunque, u prublema principale durante a brasatura hè di prevene o riduce l'ossidazione di e superleghe durante u riscaldamentu è di rimuovere a pellicola d'ossidu. Siccomu u borace o l'acidu boricu in u flussu pò causà a corrosione di u metallu di basa à a temperatura di brasatura, u boru precipitatu dopu a reazione pò penetrà in u metallu di basa, risultendu in infiltrazione intergranulare. Per e leghe à basa di nichelu fusu cù un altu cuntenutu di Al è Ti, u gradu di vacuum in statu caldu ùn deve esse inferiore à 10-2 ~ 10-3pa durante a brasatura per evità l'ossidazione nantu à a superficia di a lega durante u riscaldamentu.

Per e leghe à basa di nichel rinforzate per soluzione è rinforzate per precipitazione, a temperatura di brasatura deve esse coerente cù a temperatura di riscaldamentu di u trattamentu in soluzione per assicurà a dissoluzione cumpleta di l'elementi di lega. A temperatura di brasatura hè troppu bassa, è l'elementi di lega ùn ponu esse cumpletamente dissolti; Se a temperatura di brasatura hè troppu alta, u granu di u metallu di basa crescerà, è e proprietà di u materiale ùn saranu micca restaurate ancu dopu u trattamentu termicu. A temperatura di soluzione solida di e leghe à basa colate hè alta, ciò chì generalmente ùn influenzerà micca e proprietà di u materiale per via di una temperatura di brasatura troppu alta.

Certe superleghe à basa di nichel, in particulare e leghe rinforzate per precipitazione, anu a tendenza à a frattura da stress. Prima di a brasatura, u stress furmatu in u prucessu deve esse cumpletamente eliminatu, è u stress termicu deve esse minimizatu durante a brasatura.

(2) U materiale di brasatura in lega à basa di nichel pò esse brasatu cù una basa d'argentu, rame puru, una basa di nichel è una saldatura attiva. Quandu a temperatura di travagliu di a giunzione ùn hè micca alta, si ponu aduprà materiali à basa d'argentu. Ci sò parechji tippi di saldature à basa d'argentu. Per riduce a tensione interna durante u riscaldamentu di a brasatura, hè megliu sceglie a saldatura cù una bassa temperatura di fusione. U flussu Fb101 pò esse adupratu per a brasatura cù metallu d'apportu à basa d'argentu. U flussu Fb102 hè adupratu per a brasatura di superlega rinfurzata per precipitazione cù u più altu cuntenutu d'aluminiu, è si aghjusta 10% ~ 20% di silicatu di sodiu o flussu d'aluminiu (cum'è fb201). Quandu a temperatura di brasatura supera i 900 ℃, si deve sceglie u flussu fb105.

Quandu si face a brasatura in u vacuum o in atmosfera prutettiva, u rame puru pò esse adupratu cum'è metallu d'apportu per a brasatura. A temperatura di brasatura hè 1100 ~ 1150 ℃, è a giuntura ùn pruducerà micca crepe per stress, ma a temperatura di travagliu ùn deve micca superà i 400 ℃.

U metallu d'apportu per a brasatura à basa di nichelu hè u metallu d'apportu più cumunamente utilizatu in e superleghe per via di e so bone prestazioni à alta temperatura è di l'assenza di cricche da stress durante a brasatura. I principali elementi di lega in a saldatura à basa di nichelu sò Cr, Si, B, è una piccula quantità di saldatura cuntene ancu Fe, W, ecc. In paragone cù ni-cr-si-b, u metallu d'apportu per a brasatura b-ni68crwb pò riduce l'infiltrazione intergranulare di B in u metallu di basa è aumentà l'intervallu di temperatura di fusione. Hè un metallu d'apportu per a brasatura di pezzi di travagliu à alta temperatura è pale di turbine. Tuttavia, a fluidità di a saldatura chì cuntene W peghjura è u spaziu di u giuntu hè difficiule da cuntrullà.

U metallu d'apportu per brasatura à diffusione attiva ùn cuntene micca elementu Si è hà una eccellente resistenza à l'ossidazione è à a vulcanizazione. A temperatura di brasatura pò esse scelta trà 1150 ℃ è 1218 ℃ secondu u tipu di saldatura. Dopu a brasatura, u giuntu brasatu cù e stesse proprietà di u metallu di basa pò esse ottenutu dopu un trattamentu di diffusione à 1066 ℃.

(3) U prucessu di brasatura in lega à basa di nichel pò aduttà a brasatura in un fornu à atmosfera protettiva, a brasatura à vuoto è a cunnessione in fase liquida transitoria. Prima di a brasatura, a superficia deve esse sgrassata è l'ossidu eliminatu per lucidatura cù carta vetrata, lucidatura cù mola di feltro, scrubbatura cù acetone è pulizia chimica. Quandu si selezziunanu i parametri di u prucessu di brasatura, si deve nutà chì a temperatura di riscaldamentu ùn deve esse troppu alta è u tempu di brasatura deve esse cortu per evità una forte reazione chimica trà u flussu è u metallu di basa. Per impedisce chì u metallu di basa si crepi, e parti trattate à fretu devenu esse alleviate da a tensione prima di a saldatura, è u riscaldamentu di a saldatura deve esse u più uniforme pussibule. Per e superleghe rinforzate per precipitazione, e parti devenu esse prima sottumesse à un trattamentu di soluzione solida, poi brasate à una temperatura ligeramente superiore à u trattamentu di rinforzu di l'invecchiamento, è infine à un trattamentu di invecchiamento.

1) Brasatura in fornu cù atmosfera protettiva A brasatura in fornu cù atmosfera protettiva richiede una alta purezza di gas di prutezzione. Per e superleghe cù w (AL) è w (TI) menu di 0,5%, u puntu di rugiada deve esse inferiore à -54 ℃ quandu si usa idrogenu o argon. Quandu u cuntenutu di Al è Ti aumenta, a superficia di a lega si ossida sempre quandu hè riscaldata. Devenu esse pigliate e seguenti misure; Aghjunghje una piccula quantità di flussu (cum'è fb105) è caccià u film d'ossidu cù u flussu; Un rivestimentu di 0,025 ~ 0,038 mm di spessore hè placcatu nantu à a superficia di e parte; Spruzzà a saldatura nantu à a superficia di u materiale da brasà in anticipu; Aghjunghje una piccula quantità di flussu di gas, cum'è u trifluoruru di boru.

2) Brasatura à u vacuum A brasatura à u vacuum hè largamente aduprata per ottene un megliu effettu di prutezzione è una qualità di brasatura megliu. Vede a tavula 15 per e proprietà meccaniche di i giunti tipici di superleghe à basa di nichel. Per e superleghe cù w (AL) è w (TI) menu di 4%, hè megliu galvanizà un stratu di nichel di 0,01 ~ 0,015 mm nantu à a superficia, ancu s'è a bagnatura di a saldatura pò esse assicurata senza pretrattamentu speciale. Quandu w (AL) è w (TI) superanu u 4%, u spessore di u rivestimentu di nichel deve esse 0,020,03 mm. Un rivestimentu troppu finu ùn hà micca effettu protettivu, è un rivestimentu troppu grossu riducerà a resistenza di u giuntu. I pezzi da saldà ponu ancu esse posti in a scatula per a brasatura à u vacuum. A scatula deve esse piena di getter. Per esempiu, Zr assorbe u gasu à alta temperatura, chì pò furmà un vacuum lucale in a scatula, impedendu cusì l'ossidazione di a superficia di a lega.

Tavula 15 proprietà meccaniche di giunti brasati à vuoto di superleghe tipiche à basa di nichel

A microstruttura è a resistenza di u giuntu brasatu di Superalloy cambianu cù u spaziu di brasatura, è u trattamentu di diffusione dopu a brasatura aumenterà ulteriormente u valore massimu permessu di u spaziu di u giuntu. Pigliendu a lega Inconel cum'è esempiu, u spaziu massimu di u giuntu Inconel brasatu cù b-ni82crsib pò ghjunghje à 90um dopu u trattamentu di diffusione à 1000 ℃ per 1H; Tuttavia, per i giunti brasati cù b-ni71crsib, u spaziu massimu hè di circa 50um dopu u trattamentu di diffusione à 1000 ℃ per 1H.

3) Cunnessione di fase liquida transitoria A cunnessione di fase liquida transitoria usa a lega interstrato (circa 2,5 ~ 100um di spessore) chì u so puntu di fusione hè più bassu di quellu di u metallu di basa cum'è metallu di riempimentu. Sottu una piccula pressione (0 ~ 0,007mpa) è una temperatura adatta (1100 ~ 1250 ℃), u materiale interstrato prima fonde è umidifica u metallu di basa. A causa di a rapida diffusione di l'elementi, a solidificazione isotermica si verifica à u giuntu per furmà u giuntu. Stu metudu riduce assai i requisiti di currispundenza di a superficia di u metallu di basa è riduce a pressione di saldatura. I parametri principali di a cunnessione di fase liquida transitoria sò a pressione, a temperatura, u tempu di mantenimentu è a cumpusizione di l'interstrato. Applica menu pressione per mantene a superficia di accoppiamentu di a saldatura in bon cuntattu. A temperatura è u tempu di riscaldamentu anu un grande impattu nantu à e prestazioni di u giuntu. Sè a giunzione deve esse forte cum'è u metallu di basa è ùn affetta micca e prestazioni di u metallu di basa, i parametri di u prucessu di cunnessione di alta temperatura (cum'è ≥ 1150 ℃) è longu tempu (cum'è 8 ~ 24h) devenu esse aduttati; Sè a qualità di cunnessione di a giunzione hè ridutta o u metallu di basa ùn pò micca sustene temperature elevate, una temperatura più bassa (1100 ~ 1150 ℃) è un tempu più cortu (1 ~ 8h) devenu esse aduprati. U stratu intermediu deve piglià a cumpusizione di u metallu di basa cunnessu cum'è a cumpusizione di basa, è aghjunghje diversi elementi di raffreddamentu, cum'è B, Si, Mn, Nb, ecc. Per esempiu, a cumpusizione di a lega Udimet hè ni-15cr-18.5co-4.3al-3.3ti-5mo, è a cumpusizione di u stratu intermediu per a cunnessione di fase liquida transitoria hè b-ni62.5cr15co15mo5b2.5. Tutti questi elementi ponu riduce a temperatura di fusione di e leghe NiCr o NiCr Co à u più bassu, ma l'effettu di B hè u più evidente. Inoltre, l'alta velocità di diffusione di B pò omogeneizà rapidamente a lega interstrata è u metallu di basa.