Ako skúsený dodávateľ Super zliatiny sa často stretávam s klientmi týkajúcimi sa zvárateľnosti týchto pozoruhodných materiálov. Super zliatiny sú známe svojou výnimočnou vysokou teplotou, odolnosťou proti korózii a odporom tečenia, vďaka čomu sú nevyhnutné v rôznych aplikáciách s vysokým výkonom, ako napríkladČepele turbínyaVodič dýzy. Ich jedinečné vlastnosti však tiež predstavujú výzvy, pokiaľ ide o zváranie.
Pochopenie super zliatiny
Super zliatiny môžu byť široko rozdelené do troch hlavných kategórií: nikel - založené na kobalte - založených na založení na železo a železo. Námorné super zliatiny sú najčastejšie používané kvôli ich vynikajúcej kombinácii pevnosti vysokej teploty, oxidačnej odolnosti a zvárateľnosti v porovnaní s ostatnými dvoma typmi. Super zliatiny založené na kobalte ponúkajú vynikajúcu odolnosť proti opotrebeniu a vysokú teplotu odolnosť proti korózii, ale vo všeobecnosti je ťažšie zvárať. Super zliatiny založené na železa sú náklady - efektívnejšie, ale majú relatívne nižší výkon pri extrémne vysokých teplotách.
Mikroštruktúra super zliatiny je zložitá. Typicky obsahujú vysokohorskú frakciu posilňovacích fáz, ako je gama Prime (γ ') v superlialoch založených na nikle. Tieto fázy sú zodpovedné za vynikajúce mechanické vlastnosti superzliat, ale môžu spôsobiť problémy počas zvárania. Napríklad rýchle rýchlosti zahrievania a chladenia spojené so zváraním môžu viesť k zrážaniu nežiaducich fáz, ktoré môžu degradovať mechanické vlastnosti zváraného kĺbu.
Faktory ovplyvňujúce zvárateľnosť odliatkov super zliatiny
1. Chemické zloženie
Chemické zloženie super zliatiny zohráva rozhodujúcu úlohu v ich zvárateľnosti. Prvky ako uhlík, síra a fosfor môžu mať negatívny vplyv na zvárateľnosť. Vysoký obsah uhlíka môže viesť k tvorbe karbidov počas zvárania, čo môže spôsobiť praskanie v zóne ovplyvnenej teplom (HAG). Je známe, že síra a fosfor sa segregujú na hraniciach zŕn, znižujú ťažnosť materiálu a zvyšujú náchylnosť na horúce krakovanie.
Na druhej strane, prvky ako chróm, hliník a titán sú prospešné pre vysoké teplotné vlastnosti superzliarov, ale môžu tiež sťažiť zváranie. Chróm môže tvoriť stabilnú vrstvu oxidu na povrchu materiálu, ktorá môže zabrániť správnej fúzii počas zvárania. Hliník a titán môžu reagovať s kyslíkom a dusíkom v prostredí zvárania a tvoria krehké inklúzie vo zvarovom kovu.
2. Mikroštruktúra
Ako už bolo spomenuté, komplexná mikroštruktúra superzliat môže predstavovať problémy počas zvárania. Prítomnosť posilňovacích fáz môže spôsobiť, že materiál bude náchylnejší na praskanie. Napríklad v superlialoch založených na nikle môže gama hlavná fáza zrážať počas procesu chladenia po zváraní, čo vedie k zvýšeniu tvrdosti a zníženiu ťažnosti v HAZ. To môže mať za následok tvorbu trhlín, najmä pod vplyvom zvyškových napätí.
Veľkosť zŕn super zlúčeniny tiež ovplyvňuje jeho zvárateľnosť. Jemné - zrnité super zliatiny majú vo všeobecnosti lepšiu zvárateľnosť ako hrubé - zrnité. Hrubé zrná môžu podporovať rast trhlín počas zvárania, pretože poskytujú menej bariéry šírenia trhlín.
3. Proces zvárania
Výber procesu zvárania je rozhodujúci pre dosiahnutie úspešných zvarov v odliatkoch Superalloy. Rôzne zváracie procesy majú rôzne charakteristiky vstupu tepla, ktoré môžu významne ovplyvniť mikroštruktúru a vlastnosti zváraného kĺbu.
- Zváranie oblúka volfrámu volfrámu (GTAW): Známy tiež ako zváranie inertného plynu TIG (volfrámu), GTAW je obľúbenou voľbou pre zváranie super zliatiny. Ponúka presnú kontrolu nad tepelným vstupom a vytvára zvary vysokej kvality s minimálnym skreslením. Je to však relatívne pomalý proces a nemusí byť vhodný pre veľkú výrobu.
- Zváranie oblúka plynu (GMAW): Zváranie GMAW alebo MIG (kovový inertný plyn) je rýchlejší proces ako GTAW. V krátkom čase môže vložiť veľké množstvo kovu plniva, vďaka čomu je vhodný na zváranie hrubých odliatkov Super zlúčeniny. Je však ťažšie kontrolovať vstup tepla v porovnaní s GTAW a vo zvarnom kovu existuje vyššie riziko pórovitosti a ďalšie defekty.
- Zváranie elektrónových lúčov (EBW) a zváranie laserového lúča (LBW): Sú to procesy zvárania s vysokou energiou - hustota, ktoré ponúkajú niekoľko výhod pre zváranie super zliatiny. Majú veľmi úzku zónu ovplyvnenú teplo a môžu produkovať zvary s vysokou pevnosťou a vynikajúcimi únavovými vlastnosťami. Vyžadujú však špecializované vybavenie a kontrolované prostredie, ktoré môže zvýšiť náklady na zváranie.
Stratégie na zlepšenie zvárateľnosti odliatkov Super zliatiny
1. Pred - príprava zvárania
Správna príprava zvárania je nevyhnutná na zabezpečenie úspešných zvarov v odliatkoch Super zliatiny. To zahŕňa čistenie povrchu materiálu, aby sa odstránili všetky kontaminanty, ako je olej, tuk a oxidy. Na dosiahnutie čistého povrchu sa môžu použiť metódy chemického čistenia, ako je napríklad morenie a odmasťovanie.
Okrem toho, pred - zahrievanie super zliatiny pred zváraním môže pomôcť znížiť rýchlosť chladenia a minimalizovať tvorbu krakovania. Teplota pred zahrievaním závisí od typu super zliatiny a hrúbky materiálu. Napríklad pre niektoré super zliatiny založené na nikle môže predbežné zahrievanie na teplotu 200 - 300 ° C významne zlepšiť zvárateľnosť.
2. Výber kovu výplne
Výber príslušného kovu plniva je rozhodujúci pre dosiahnutie silného a defektu - voľného zvarového kĺbu. Kov výplne by mal mať podobné chemické zloženie ako základný kov, aby sa zabezpečila dobrá kompatibilita. Mal by mať tiež dobrú zvárateľnosť a mechanické vlastnosti.
Pre super zliatiny založené na nikle sa bežne používajú výplňové kovy ako Ernicr - 3 a Ernicrmo - 3. Tieto kovy plniva majú dobrú odolnosť voči korózii a praskaniu vysokej teploty. Pri zváraní kobaltových super zliatiny sa zvyčajne vyberú výplne kovy obsahujúce vysoké množstvá kobaltu a chrómu.
3. Post - zváracie tepelné ošetrenie
Po - zváracie tepelné spracovanie je často potrebné na zmiernenie zvyškového namáhania a zlepšenie mikroštruktúry a vlastností zváraného kĺbu. To môže zahŕňať procesy, ako je žíhanie, liečba roztoku a starnutie.
Žíhanie môže pomôcť znížiť tvrdosť a zvýšiť ťažnosť HAZ. Liečba roztoku môže rozpustiť posilňovacie fázy v materiáli, po ktorom nasleduje starnutie, aby sa tieto fázy znovu vyvolalo kontrolovanejším spôsobom. To môže obnoviť mechanické vlastnosti zváraného kĺbu na úroveň blízko úrovne základného kovu.
Záver
Záverom možno povedať, že zváracie super zvážne odliatky nie sú ľahkou úlohou. Unikátne chemické zloženie, zložitá mikroštruktúra a požiadavky na vysoké výkony super zliatiny predstavujú značné výzvy. S dôkladným porozumením faktorov ovplyvňujúcich zvárateľnosť a implementácie vhodných stratégií zvárania je však možné dosiahnuť vysoké kvalitné zvary v odliatkoch super zliatiny.
Ako dodávateľ Super zliatiny máme rozsiahle skúsenosti s riešením výziev zvárania týchto materiálov. Zaviazali sme sa, že našim klientom poskytuje nielen vysoko kvalitné odliatky Super zliatiny, ale aj technickú podporu a riešenia pre ich zváračské potreby. Ak máte záujem o naše produkty Super zliatiny alebo máte akékoľvek otázky týkajúce sa zvárateľnosti super zliatiny, neváhajte a kontaktujte nás a požiadajte o ďalšiu diskusiu a potenciálne príležitosti na obstarávanie. Tešíme sa, že s vami spolupracujeme, aby sme splnili vaše konkrétne požiadavky.
Odkazy
- Sims, CT, Stoloff, NS, & Hagel, WC (Eds.). (1987). Super zliatiny II. John Wiley & Sons.
- David, SA, & Vitek, JM (Eds.). (1995). Zváracia metalurgia. ASM International.
- Lippold, JC a Kotecki, DJ (2005). Zváranie metalurgie a zvárateľnosti zliatin niklu. John Wiley & Sons.