Συγκόλληση πυρίμαχων μετάλλων

1. Συγκόλληση

Όλα τα είδη συγκολλήσεων με θερμοκρασία χαμηλότερη από 3000 ℃ μπορούν να χρησιμοποιηθούν για συγκόλληση με W, και συγκολλήσεις με βάση τον χαλκό ή το άργυρο μπορούν να χρησιμοποιηθούν για εξαρτήματα με θερμοκρασία χαμηλότερη από 400 ℃. Τα μέταλλα πλήρωσης με βάση τον χρυσό, το μαγγάνιο, το μαγγάνιο, το παλλάδιο ή τα τρυπάνια χρησιμοποιούνται συνήθως για εξαρτήματα που χρησιμοποιούνται μεταξύ 400 ℃ και 900 ℃. Για εξαρτήματα που χρησιμοποιούνται πάνω από 1000 ℃, χρησιμοποιούνται κυρίως καθαρά μέταλλα όπως Nb, Ta, Ni, Pt, PD και Mo. Η θερμοκρασία λειτουργίας των εξαρτημάτων που συγκολλούνται με συγκόλληση με βάση την πλατίνα έχει φτάσει τους 2150 ℃. Εάν πραγματοποιηθεί επεξεργασία διάχυσης 1080 ℃ μετά τη συγκόλληση, η μέγιστη θερμοκρασία λειτουργίας μπορεί να φτάσει τους 3038 ℃.

Τα περισσότερα από τα συγκολλητικά υλικά που χρησιμοποιούνται για τη συγκόλληση w μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη συγκόλληση Mo, και τα συγκολλητικά υλικά με βάση τον χαλκό ή το άργυρο μπορούν να χρησιμοποιηθούν για εξαρτήματα Mo που λειτουργούν κάτω από 400 ℃. Για ηλεκτρονικές συσκευές και μη δομικά μέρη που λειτουργούν στους 400 ~ 650 ℃, μπορούν να χρησιμοποιηθούν συγκολλητικά υλικά Cu Ag, Au Ni, PD Ni ή Cu Ni. Για εξαρτήματα που λειτουργούν σε υψηλότερες θερμοκρασίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν μέταλλα πλήρωσης με βάση το τιτάνιο ή άλλα καθαρά μέταλλα με υψηλά σημεία τήξης. Πρέπει να σημειωθεί ότι τα μέταλλα πλήρωσης με βάση το μαγγάνιο, το κοβάλτιο και το νικέλιο γενικά δεν συνιστώνται για την αποφυγή σχηματισμού εύθραυστων μεσομεταλλικών ενώσεων στις ενώσεις συγκόλλησης.

Όταν χρησιμοποιούνται εξαρτήματα TA ή Nb κάτω από 1000 ℃, μπορούν να επιλεγούν ενέσεις με βάση τον χαλκό, το μαγγάνιο, το κοβάλτιο, το τιτάνιο, το νικέλιο, τον χρυσό και το παλλάδιο, συμπεριλαμβανομένων των συγκολλήσεων Cu Au, Au Ni, PD Ni και Pt Au_Ni και CuSn που έχουν καλή διαβρεξιμότητα σε TA και Nb, καλό σχηματισμό ραφών συγκόλλησης και υψηλή αντοχή στις αρθρώσεις. Καθώς τα μέταλλα πλήρωσης με βάση το άργυρο τείνουν να καθιστούν τα μέταλλα συγκόλλησης εύθραυστα, θα πρέπει να αποφεύγονται όσο το δυνατόν περισσότερο. Για εξαρτήματα που χρησιμοποιούνται μεταξύ 1000 ℃ και 1300 ℃, ως μέταλλα πλήρωσης συγκόλλησης θα πρέπει να επιλέγονται καθαρά μέταλλα Ti, V, Zr ή κράματα με βάση αυτά τα μέταλλα που σχηματίζουν άπειρα στερεά και υγρά μαζί τους. Όταν η θερμοκρασία λειτουργίας είναι υψηλότερη, μπορεί να επιλεγεί το μέταλλο πλήρωσης που περιέχει HF.

W. Βλέπε πίνακα 13 για τη συγκόλληση μετάλλων πλήρωσης για Mo, Ta και Nb σε υψηλή θερμοκρασία.

Πίνακας 13 μέταλλα πλήρωσης συγκόλλησης για συγκόλληση πυρίμαχων μετάλλων σε υψηλή θερμοκρασία

2. Τεχνολογία συγκόλλησης

Πριν από τη συγκόλληση, απαιτείται η προσεκτική αφαίρεση του οξειδίου από την επιφάνεια του πυρίμαχου μετάλλου. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί μηχανική λείανση, αμμοβολή, καθαρισμός με υπερήχους ή χημικός καθαρισμός. Η συγκόλληση πρέπει να πραγματοποιείται αμέσως μετά τη διαδικασία καθαρισμού.

Λόγω της εγγενούς ευθραυστότητας του W, τα εξαρτήματα w πρέπει να χειρίζονται προσεκτικά κατά τη συναρμολόγηση των εξαρτημάτων για να αποφευχθεί η θραύση. Για να αποφευχθεί ο σχηματισμός εύθραυστου καρβιδίου του βολφραμίου, πρέπει να αποφεύγεται η άμεση επαφή μεταξύ του W και του γραφίτη. Η προένταση λόγω της προ-συγκόλλησης ή της συγκόλλησης πρέπει να εξαλείφεται πριν από τη συγκόλληση. Το W οξειδώνεται πολύ εύκολα όταν αυξάνεται η θερμοκρασία. Ο βαθμός κενού πρέπει να είναι αρκετά υψηλός κατά τη συγκόλληση. Όταν η συγκόλληση πραγματοποιείται εντός του εύρους θερμοκρασίας 1000 ~ 1400 ℃, ο βαθμός κενού δεν πρέπει να είναι μικρότερος από 8 × 10-3Pa. Για να βελτιωθεί η θερμοκρασία επανατήξης και η θερμοκρασία λειτουργίας της σύνδεσης, η διαδικασία συγκόλλησης μπορεί να συνδυαστεί με την επεξεργασία διάχυσης μετά τη συγκόλληση. Για παράδειγμα, χρησιμοποιείται συγκολλητικό b-ni68cr20si10fel για τη συγκόλληση W στους 1180 ℃. Μετά από τρεις επεξεργασίες διάχυσης 1070 ℃ /4 ώρες, 1200 ℃ /3,5 ώρες και 1300 ℃ /2 ώρες μετά τη συγκόλληση, η θερμοκρασία λειτουργίας της συγκολλημένης σύνδεσης μπορεί να φτάσει πάνω από 2200 ℃.

Ο μικρός συντελεστής θερμικής διαστολής θα πρέπει να λαμβάνεται υπόψη κατά τη συναρμολόγηση της συγκολλημένης σύνδεσης Mo και το διάκενο της σύνδεσης πρέπει να είναι εντός του εύρους 0,05 ~ 0,13MM. Εάν χρησιμοποιείται εξάρτημα, επιλέξτε ένα υλικό με μικρό συντελεστή θερμικής διαστολής. Η ανακρυστάλλωση του Mo συμβαίνει όταν η συγκόλληση με φλόγα, ο φούρνος ελεγχόμενης ατμόσφαιρας, ο φούρνος κενού, ο φούρνος επαγωγής και η θέρμανση αντίστασης υπερβαίνουν τη θερμοκρασία ανακρυστάλλωσης ή η θερμοκρασία ανακρυστάλλωσης μειώνεται λόγω της διάχυσης των στοιχείων συγκόλλησης. Επομένως, όταν η θερμοκρασία συγκόλλησης είναι κοντά στη θερμοκρασία ανακρυστάλλωσης, όσο μικρότερος είναι ο χρόνος συγκόλλησης, τόσο το καλύτερο. Κατά τη συγκόλληση πάνω από τη θερμοκρασία ανακρυστάλλωσης του Mo, ο χρόνος συγκόλλησης και ο ρυθμός ψύξης πρέπει να ελέγχονται για να αποφευχθούν οι ρωγμές που προκαλούνται από την πολύ γρήγορη ψύξη. Όταν χρησιμοποιείται συγκόλληση με φλόγα οξυακετυλενίου, είναι ιδανικό να χρησιμοποιείται μικτή ροή, δηλαδή βιομηχανική ροή συγκόλλησης βορικού ή αργύρου συν ροή υψηλής θερμοκρασίας που περιέχει φθοριούχο ασβέστιο, η οποία μπορεί να επιτύχει καλή προστασία. Η μέθοδος είναι να επικαλυφθεί πρώτα ένα στρώμα ροής συγκόλλησης αργύρου στην επιφάνεια του Mo και στη συνέχεια να επικαλυφθεί η ροή υψηλής θερμοκρασίας. Η ροή συγκόλλησης αργύρου έχει δραστηριότητα σε χαμηλότερο εύρος θερμοκρασιών και η ενεργός θερμοκρασία της ροής υψηλής θερμοκρασίας μπορεί να φτάσει τους 1427 ℃.

Τα εξαρτήματα TA ή Nb συγκολλούνται κατά προτίμηση υπό κενό και ο βαθμός κενού δεν είναι μικρότερος από 1,33 × 10-2Pa. Εάν η συγκόλληση πραγματοποιείται υπό την προστασία αδρανούς αερίου, οι ακαθαρσίες αερίου όπως το μονοξείδιο του άνθρακα, η αμμωνία, το άζωτο και το διοξείδιο του άνθρακα πρέπει να απομακρύνονται αυστηρά. Όταν η συγκόλληση ή η συγκόλληση με αντίσταση πραγματοποιείται στον αέρα, πρέπει να χρησιμοποιείται ειδικό μέταλλο πλήρωσης συγκόλλησης και κατάλληλο συλλίπασμα. Για να αποφευχθεί η επαφή του TA ή του Nb με οξυγόνο σε υψηλή θερμοκρασία, μπορεί να επικαλυφθεί στην επιφάνεια ένα στρώμα μεταλλικού χαλκού ή νικελίου και να πραγματοποιηθεί αντίστοιχη επεξεργασία ανόπτησης με διάχυση.