Συγκόλληση από ανοξείδωτο χάλυβα

Συγκόλληση από ανοξείδωτο χάλυβα

1. Συγκολλησιμότητα

Το κύριο πρόβλημα στη συγκόλληση από ανοξείδωτο χάλυβα είναι ότι η μεμβράνη οξειδίου στην επιφάνεια επηρεάζει σοβαρά τη διαβροχή και την εξάπλωση της συγκόλλησης.Διάφοροι ανοξείδωτοι χάλυβες περιέχουν σημαντική ποσότητα Cr και μερικοί περιέχουν επίσης Ni, Ti, Mn, Mo, Nb και άλλα στοιχεία, τα οποία μπορούν να σχηματίσουν μια ποικιλία οξειδίων ή ακόμα και σύνθετων οξειδίων στην επιφάνεια.Μεταξύ αυτών, τα οξείδια Cr2O3 και TiO2 των Cr και Ti είναι αρκετά σταθερά και δύσκολα αφαιρούνται.Κατά τη συγκόλληση στον αέρα, πρέπει να χρησιμοποιείται ενεργή ροή για την αφαίρεσή τους.Κατά τη συγκόλληση σε προστατευτική ατμόσφαιρα, το φιλμ οξειδίου μπορεί να μειωθεί μόνο σε ατμόσφαιρα υψηλής καθαρότητας με χαμηλό σημείο δρόσου και αρκετά υψηλή θερμοκρασία.Στη συγκόλληση κενού, είναι απαραίτητο να υπάρχει αρκετό κενό και αρκετή θερμοκρασία για να επιτευχθεί καλό αποτέλεσμα συγκόλλησης.

Ένα άλλο πρόβλημα της συγκόλλησης από ανοξείδωτο χάλυβα είναι ότι η θερμοκρασία θέρμανσης έχει σοβαρή επίδραση στη δομή του βασικού μετάλλου.Η θερμοκρασία θέρμανσης συγκόλλησης του ωστενιτικού ανοξείδωτου χάλυβα δεν πρέπει να είναι υψηλότερη από 1150 ℃, διαφορετικά ο κόκκος θα αναπτυχθεί σοβαρά.Εάν ο ωστενιτικός ανοξείδωτος χάλυβας δεν περιέχει σταθερό στοιχείο Ti ή Nb και έχει υψηλή περιεκτικότητα σε άνθρακα, η συγκόλληση εντός της θερμοκρασίας ευαισθητοποίησης (500 ~ 850 ℃) θα πρέπει επίσης να αποφεύγεται.Για να αποφευχθεί η μείωση της αντοχής στη διάβρωση λόγω της καθίζησης καρβιδίου του χρωμίου.Η επιλογή της θερμοκρασίας συγκόλλησης για τον μαρτενσιτικό ανοξείδωτο χάλυβα είναι πιο αυστηρή.Το ένα είναι να ταιριάξουμε τη θερμοκρασία συγκόλλησης με τη θερμοκρασία σβέσης, έτσι ώστε να συνδυαστεί η διαδικασία συγκόλλησης με τη διαδικασία θερμικής επεξεργασίας.Το άλλο είναι ότι η θερμοκρασία συγκόλλησης πρέπει να είναι χαμηλότερη από τη θερμοκρασία σκλήρυνσης για να αποτραπεί η μαλάκυνση του βασικού μετάλλου κατά τη συγκόλληση.Η αρχή επιλογής θερμοκρασίας συγκόλλησης του ανοξείδωτου χάλυβα σκλήρυνσης καθίζησης είναι η ίδια με αυτή του μαρτενσιτικού ανοξείδωτου χάλυβα, δηλαδή, η θερμοκρασία συγκόλλησης πρέπει να ταιριάζει με το σύστημα θερμικής επεξεργασίας για να επιτευχθούν οι καλύτερες μηχανικές ιδιότητες.

Εκτός από τα παραπάνω δύο βασικά προβλήματα, υπάρχει μια τάση ρωγμάτωσης λόγω τάσης κατά τη συγκόλληση ωστενιτικού ανοξείδωτου χάλυβα, ειδικά κατά τη συγκόλληση με μεταλλικό πληρωτικό ψευδάργυρο χαλκού.Προκειμένου να αποφευχθεί η δημιουργία ρωγμών λόγω τάσης, το τεμάχιο εργασίας θα πρέπει να ανόπτεται χωρίς τάση πριν από τη συγκόλληση και το τεμάχιο εργασίας θα πρέπει να θερμαίνεται ομοιόμορφα κατά τη συγκόλληση.

2. Υλικό συγκόλλησης

(1) Σύμφωνα με τις απαιτήσεις χρήσης των συγκολλήσεων από ανοξείδωτο χάλυβα, τα κοινά χρησιμοποιούμενα μέταλλα πλήρωσης συγκόλλησης για συγκολλήσεις από ανοξείδωτο χάλυβα περιλαμβάνουν μέταλλο πλήρωσης συγκόλλησης από κασσίτερο μόλυβδο, μέταλλο πλήρωσης συγκόλλησης με βάση το ασήμι, μέταλλο πλήρωσης μπρουτζοποίησης με βάση το χαλκό, μέταλλο πλήρωσης συγκόλλησης με βάση το μαγγάνιο, μέταλλο πλήρωσης με βάση το νικέλιο μέταλλο πλήρωσης συγκόλλησης και μέταλλο πλήρωσης συγκόλλησης πολύτιμων μετάλλων.

Η συγκόλληση μολύβδου από κασσίτερο χρησιμοποιείται κυρίως για συγκόλληση από ανοξείδωτο χάλυβα και είναι κατάλληλη για υψηλή περιεκτικότητα σε κασσίτερο.Όσο υψηλότερη είναι η περιεκτικότητα σε κασσίτερο της κόλλησης, τόσο καλύτερη είναι η διαβρεξιμότητα της σε ανοξείδωτο χάλυβα.Η αντοχή στη διάτμηση των αρμών από ανοξείδωτο χάλυβα 1Cr18Ni9Ti που συγκολλούνται με πολλές κοινές κολλήσεις μολύβδου από κασσίτερο παρατίθεται στον Πίνακα 3. Λόγω της χαμηλής αντοχής των αρμών, χρησιμοποιούνται μόνο για συγκόλληση εξαρτημάτων με μικρή φέρουσα ικανότητα.

Πίνακας 3 αντοχή στη διάτμηση του αρμού από ανοξείδωτο χάλυβα 1Cr18Ni9Ti με συγκόλληση με μόλυβδο κασσίτερου

Τα μέταλλα πλήρωσης με βάση το ασήμι είναι τα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα μέταλλα πλήρωσης για τη συγκόλληση ανοξείδωτου χάλυβα.Μεταξύ αυτών, ο άργυρος χαλκός ψευδάργυρος και τα μέταλλα πληρωτικού αργύρου χαλκού ψευδάργυρου καδμίου χρησιμοποιούνται ευρέως επειδή η θερμοκρασία συγκόλλησης έχει μικρή επίδραση στις ιδιότητες του βασικού μετάλλου.Η αντοχή των αρμών από ανοξείδωτο χάλυβα ICr18Ni9Ti που συγκολλούνται με πολλές κοινές κολλήσεις με βάση το ασήμι παρατίθεται στον Πίνακα 4. Οι σύνδεσμοι από ανοξείδωτο χάλυβα που συγκολλούνται με συγκολλήσεις με βάση το ασήμι χρησιμοποιούνται σπάνια σε εξαιρετικά διαβρωτικά μέσα και η θερμοκρασία εργασίας των αρμών γενικά δεν υπερβαίνει τους 300 ℃ .Κατά τη συγκόλληση ανοξείδωτου χάλυβα χωρίς νικέλιο, προκειμένου να αποφευχθεί η διάβρωση της συγκολλημένης άρθρωσης σε υγρό περιβάλλον, πρέπει να χρησιμοποιείται συγκόλληση μετάλλου πλήρωσης με περισσότερο νικέλιο, όπως b-ag50cuzncdni.Κατά τη συγκόλληση μαρτενσιτικού ανοξείδωτου χάλυβα, προκειμένου να αποφευχθεί η μαλάκυνση του βασικού μετάλλου, πρέπει να χρησιμοποιείται πληρωτικό μέταλλο συγκόλλησης με θερμοκρασία συγκόλλησης που δεν υπερβαίνει τους 650 ℃, όπως b-ag40cuzncd.Κατά τη συγκόλληση ανοξείδωτου χάλυβα σε προστατευτική ατμόσφαιρα, προκειμένου να αφαιρεθεί το φιλμ οξειδίου στην επιφάνεια, μπορεί να χρησιμοποιηθεί αυτοκόλλητη ροή που περιέχει λίθιο, όπως b-ag92culi και b-ag72culi.Κατά τη συγκόλληση ανοξείδωτου χάλυβα σε κενό, προκειμένου το μέταλλο πληρωτικού να εξακολουθεί να έχει καλή διαβροχή όταν δεν περιέχει στοιχεία όπως Zn και CD που εξατμίζονται εύκολα, το ασήμι πληρωτικό μέταλλο που περιέχει στοιχεία όπως Mn, Ni και RD μπορεί να είναι επιλεγμένο.

Πίνακας 4 αντοχής του αρμού από ανοξείδωτο χάλυβα ICr18Ni9Ti που έχει συγκολληθεί με πληρωτικό μέταλλο με βάση το ασήμι

Τα μέταλλα πλήρωσης χαλκού που χρησιμοποιούνται για τη συγκόλληση διαφορετικών χάλυβων είναι κυρίως καθαρός χαλκός, χαλκόνικέλιο και μέταλλα πλήρωσης κοβαλτίου με χαλκό μαγγάνιο.Το καθαρό μέταλλο πλήρωσης συγκόλλησης χαλκού χρησιμοποιείται κυρίως για συγκόλληση υπό προστασία αερίου ή υπό κενό.Η θερμοκρασία εργασίας του αρμού από ανοξείδωτο χάλυβα δεν είναι μεγαλύτερη από 400 ℃, αλλά ο σύνδεσμος έχει κακή αντίσταση στην οξείδωση.Το μέταλλο πλήρωσης χαλκού νικελίου χρησιμοποιείται κυρίως για τη συγκόλληση με φλόγα και τη συγκόλληση επαγωγής.Η αντοχή του συγκολλημένου αρμού από ανοξείδωτο χάλυβα 1Cr18Ni9Ti φαίνεται στον Πίνακα 5. Μπορεί να φανεί ότι ο σύνδεσμος έχει την ίδια αντοχή με το βασικό μέταλλο και η θερμοκρασία εργασίας είναι υψηλή.Το μέταλλο πλήρωσης συγκόλλησης Cu Mn χρησιμοποιείται κυρίως για τη συγκόλληση μαρτενσιτικού ανοξείδωτου χάλυβα σε προστατευτική ατμόσφαιρα.Η αντοχή της άρθρωσης και η θερμοκρασία εργασίας είναι συγκρίσιμες με εκείνες που συγκολλούνται με μέταλλο πλήρωσης με βάση το χρυσό.Για παράδειγμα, ο σύνδεσμος από ανοξείδωτο χάλυβα 1Cr13 που έχει συγκολληθεί με συγκόλληση b-cu58mnco έχει την ίδια απόδοση με τον ίδιο σύνδεσμο από ανοξείδωτο χάλυβα που συγκολλάται με συγκόλληση b-au82ni (βλ. Πίνακα 6), αλλά το κόστος παραγωγής μειώνεται σημαντικά.

Πίνακας 5 αντοχή στη διάτμηση του αρμού από ανοξείδωτο χάλυβα 1Cr18Ni9Ti που συγκολλάται με μεταλλικό πλήρωσης βάσης από χαλκό υψηλής θερμοκρασίας

Πίνακας 6 Αντοχή σε διάτμηση του συγκολλημένου αρμού από ανοξείδωτο χάλυβα 1Cr13

Τα μέταλλα πλήρωσης συγκόλλησης με βάση το μαγγάνιο χρησιμοποιούνται κυρίως για τη συγκόλληση με θωράκιση αερίου και η καθαρότητα του αερίου απαιτείται να είναι υψηλή.Προκειμένου να αποφευχθεί η ανάπτυξη κόκκων του βασικού μετάλλου, θα πρέπει να επιλεγεί το αντίστοιχο μέταλλο πλήρωσης συγκόλλησης με θερμοκρασία συγκόλλησης χαμηλότερη από 1150 ℃.Ικανοποιητικό αποτέλεσμα συγκόλλησης μπορεί να επιτευχθεί για αρμούς από ανοξείδωτο χάλυβα που έχουν συγκολληθεί με συγκόλληση με βάση το μαγγάνιο, όπως φαίνεται στον Πίνακα 7. Η θερμοκρασία εργασίας του συνδέσμου μπορεί να φτάσει τους 600 ℃.

Πίνακας 7 αντοχή σε διάτμηση του αρμού από ανοξείδωτο χάλυβα lcr18ni9fi που έχει συγκολληθεί με πληρωτικό μέταλλο με βάση το μαγγάνιο

Όταν ο ανοξείδωτος χάλυβας συγκολλάται με μέταλλο πλήρωσης βάσης νικελίου, ο σύνδεσμος έχει καλή απόδοση σε υψηλή θερμοκρασία.Αυτό το μέταλλο πλήρωσης χρησιμοποιείται γενικά για τη συγκόλληση με θωράκιση αερίου ή τη συγκόλληση κενού.Προκειμένου να ξεπεραστεί το πρόβλημα ότι παράγονται περισσότερες εύθραυστες ενώσεις στην συγκολλημένη άρθρωση κατά τον σχηματισμό της άρθρωσης, γεγονός που μειώνει σοβαρά την αντοχή και την πλαστικότητα της άρθρωσης, το διάκενο της άρθρωσης θα πρέπει να ελαχιστοποιηθεί για να διασφαλιστεί ότι τα στοιχεία που σχηματίζονται εύκολα εύθραυστη φάση στην Η συγκόλληση διαχέεται πλήρως στο βασικό μέταλλο.Προκειμένου να αποφευχθεί η εμφάνιση κόκκων βασικού μετάλλου λόγω μεγάλης διάρκειας διατήρησης στη θερμοκρασία χαλκοσυγκόλλησης, μπορούν να ληφθούν τα μέτρα διεργασίας βραχυχρόνιας συγκράτησης και επεξεργασίας διάχυσης σε χαμηλότερη θερμοκρασία (σε σύγκριση με τη θερμοκρασία συγκόλλησης) μετά τη συγκόλληση.

Τα μέταλλα πλήρωσης για τη συγκόλληση ευγενών μετάλλων που χρησιμοποιούνται για τη συγκόλληση ανοξείδωτου χάλυβα περιλαμβάνουν κυρίως μέταλλα πλήρωσης με βάση το χρυσό και μέταλλα πλήρωσης που περιέχουν παλλάδιο, από τα οποία τα πιο χαρακτηριστικά είναι τα b-au82ni, b-ag54cupd και b-au82ni, τα οποία έχουν καλή διαβρεξιμότητα.Ο συγκολλημένος σύνδεσμος από ανοξείδωτο χάλυβα έχει αντοχή σε υψηλή θερμοκρασία και αντοχή στην οξείδωση και η μέγιστη θερμοκρασία εργασίας μπορεί να φτάσει τους 800 ℃.Το B-ag54cupd έχει παρόμοια χαρακτηριστικά με το b-au82ni και η τιμή του είναι χαμηλή, επομένως τείνει να αντικαταστήσει το b-au82ni.

(2) Η επιφάνεια του ανοξείδωτου χάλυβα σε ατμόσφαιρα ροής και κλιβάνου περιέχει οξείδια όπως Cr2O3 και TiO2, τα οποία μπορούν να αφαιρεθούν μόνο με τη χρήση ροής με ισχυρή δραστηριότητα.Όταν ο ανοξείδωτος χάλυβας συγκολλάται με συγκόλληση μολύβδου από κασσίτερο, η κατάλληλη ροή είναι υδατικό διάλυμα φωσφορικού οξέος ή διάλυμα υδροχλωρικού οξέος οξειδίου ψευδαργύρου.Ο χρόνος δραστικότητας του υδατικού διαλύματος φωσφορικού οξέος είναι σύντομος, επομένως πρέπει να υιοθετηθεί η μέθοδος ταχείας θέρμανσης συγκόλλησης.Οι ροές Fb102, fb103 ή fb104 μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη συγκόλληση ανοξείδωτου χάλυβα με μέταλλα πλήρωσης με βάση το ασήμι.Κατά τη συγκόλληση ανοξείδωτου χάλυβα με πληρωτικό μέταλλο με βάση τον χαλκό, χρησιμοποιείται ροή fb105 λόγω της υψηλής θερμοκρασίας συγκόλλησης.

Κατά τη συγκόλληση ανοξείδωτου χάλυβα στον κλίβανο, χρησιμοποιείται συχνά ατμόσφαιρα κενού ή προστατευτική ατμόσφαιρα όπως υδρογόνο, αργό και αμμωνία αποσύνθεσης.Κατά τη συγκόλληση υπό κενό, η πίεση κενού πρέπει να είναι μικρότερη από 10-2Pa.Κατά τη συγκόλληση σε προστατευτική ατμόσφαιρα, το σημείο δρόσου του αερίου δεν πρέπει να είναι υψηλότερο από -40 ℃ Εάν η καθαρότητα του αερίου δεν είναι αρκετή ή η θερμοκρασία συγκόλλησης δεν είναι υψηλή, μια μικρή ποσότητα ροής συγκόλλησης αερίου, όπως το τριφθοριούχο βόριο, μπορεί να προστεθεί στην ατμόσφαιρα.

2. Τεχνολογία συγκόλλησης

Ο ανοξείδωτος χάλυβας πρέπει να καθαρίζεται πιο αυστηρά πριν από τη συγκόλληση για να αφαιρεθεί τυχόν φιλμ γράσου και λαδιού.Είναι καλύτερα να κολλήσετε αμέσως μετά τον καθαρισμό.

Η συγκόλληση από ανοξείδωτο χάλυβα μπορεί να υιοθετήσει μεθόδους θέρμανσης με φλόγα, επαγωγή και φούρνο.Ο κλίβανος για τη συγκόλληση στον κλίβανο πρέπει να έχει καλό σύστημα ελέγχου θερμοκρασίας (η απόκλιση της θερμοκρασίας συγκόλλησης πρέπει να είναι ± 6 ℃) και να μπορεί να ψύχεται γρήγορα.Όταν χρησιμοποιείται υδρογόνο ως αέριο θωράκισης για τη συγκόλληση, οι απαιτήσεις για το υδρογόνο εξαρτώνται από τη θερμοκρασία συγκόλλησης και τη σύνθεση του βασικού μετάλλου, δηλαδή όσο χαμηλότερη είναι η θερμοκρασία συγκόλλησης, τόσο περισσότερο το βασικό μέταλλο περιέχει σταθεροποιητή και τόσο χαμηλότερη είναι η δροσιά απαιτείται σημείο υδρογόνου.Για παράδειγμα, για μαρτενσιτικούς ανοξείδωτους χάλυβες όπως 1Cr13 και cr17ni2t, κατά τη συγκόλληση στους 1000 ℃, το σημείο δρόσου του υδρογόνου απαιτείται να είναι χαμηλότερο από -40 ℃.Για ανοξείδωτο χάλυβα νικελίου 18-8 χρωμίου χωρίς σταθεροποιητή, το σημείο δρόσου του υδρογόνου πρέπει να είναι χαμηλότερο από 25 ℃ κατά τη συγκόλληση στους 1150 ℃.Ωστόσο, για τον ανοξείδωτο χάλυβα 1Cr18Ni9Ti που περιέχει σταθεροποιητή τιτανίου, το σημείο δρόσου υδρογόνου πρέπει να είναι χαμηλότερο από -40 ℃ κατά τη συγκόλληση στους 1150 ℃.Κατά τη συγκόλληση με προστασία αργού, η καθαρότητα του αργού απαιτείται να είναι υψηλότερη.Εάν επιστρωθεί χαλκός ή νικέλιο στην επιφάνεια από ανοξείδωτο χάλυβα, η απαίτηση για την καθαρότητα του προστατευτικού αερίου μπορεί να μειωθεί.Προκειμένου να εξασφαλιστεί η αφαίρεση του φιλμ οξειδίου στην επιφάνεια του ανοξείδωτου χάλυβα, μπορεί επίσης να προστεθεί ροή αερίου BF3 και μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί συγκόλληση αυτοροής που περιέχει λίθιο ή βόριο.Κατά τη συγκόλληση ανοξείδωτου χάλυβα υπό κενό, οι απαιτήσεις για βαθμό κενού εξαρτώνται από τη θερμοκρασία συγκόλλησης.Με την αύξηση της θερμοκρασίας συγκόλλησης, το απαιτούμενο κενό μπορεί να μειωθεί.

Η κύρια διαδικασία του ανοξείδωτου χάλυβα μετά τη συγκόλληση είναι ο καθαρισμός της υπολειπόμενης ροής και του αναστολέα υπολειπόμενης ροής και η εκτέλεση θερμικής επεξεργασίας μετά τη συγκόλληση εάν είναι απαραίτητο.Ανάλογα με τη μέθοδο ροής και συγκόλλησης που χρησιμοποιείται, η υπολειμματική ροή μπορεί να πλυθεί με νερό, να καθαριστεί μηχανικά ή χημικά.Εάν χρησιμοποιείται λειαντικό για τον καθαρισμό της υπολειπόμενης μεμβράνης ροής ή οξειδίου στη θερμαινόμενη περιοχή κοντά στον σύνδεσμο, θα χρησιμοποιείται άμμος ή άλλα μη μεταλλικά λεπτά σωματίδια.Μέρη από μαρτενσιτικό ανοξείδωτο χάλυβα και ανοξείδωτο χάλυβα σκλήρυνσης καθίζησης χρειάζονται θερμική επεξεργασία σύμφωνα με τις ειδικές απαιτήσεις του υλικού μετά τη συγκόλληση.Οι αρμοί από ανοξείδωτο χάλυβα που συγκολλούνται με μέταλλα πλήρωσης Ni Cr B και Ni Cr Si συχνά υποβάλλονται σε επεξεργασία με θερμική επεξεργασία διάχυσης μετά τη συγκόλληση για να μειωθούν οι απαιτήσεις για το κενό συγκόλλησης και να βελτιωθούν η μικροδομή και οι ιδιότητες των αρμών.