من به عنوان یک تامین کننده فصلی از بازیگران Superalloy ، من اغلب در مورد جوشکاری این مواد قابل توجه با مشتری ها با سوالات روبرو می شوم. SuperAlloys به دلیل قدرت استثنایی درجه حرارت بالا ، مقاومت در برابر خوردگی و مقاومت در برابر خزش مشهور هستند و آنها را در برنامه های مختلف با عملکرد بالا مانند آنها ضروری می کندتیغه های توربینوتراهنمای نازلبشر با این حال ، خصوصیات منحصر به فرد آنها همچنین هنگام جوشکاری چالش هایی را ایجاد می کند.
درک سوپر آلای ها
SuperAlloys را می توان به طور گسترده ای به سه دسته اصلی طبقه بندی کرد: نیکل مبتنی بر ، کبالت مبتنی بر و مبتنی بر آهن. سوپر آلوهای مبتنی بر نیکل به دلیل ترکیب عالی آنها از استحکام درجه حرارت بالا ، مقاومت اکسیداسیون و جوشکاری در مقایسه با دو نوع دیگر ، بیشترین استفاده را دارند. SuperAlloys مبتنی بر کبالت مقاومت به سایش برتر و مقاومت در برابر خوردگی درجه حرارت بالا را ارائه می دهد ، اما به طور کلی جوشکاری آنها دشوارتر است. سوپر آلوهای مبتنی بر آهن هزینه بیشتری دارند اما عملکرد نسبتاً کمتری در دماهای بسیار بالا دارند.
ریزساختار Superalloys پیچیده است. آنها به طور معمول حاوی کسری از حجم بالایی از مراحل تقویت ، مانند گاما نخست (γ ') در سوپر آلوهای مبتنی بر نیکل هستند. این مراحل مسئول خاصیت مکانیکی برجسته سوپر آلویه ها هستند اما می توانند در هنگام جوشکاری مشکلاتی ایجاد کنند. به عنوان مثال ، میزان گرمایش و سرمایش سریع مرتبط با جوش می تواند منجر به بارش مراحل ناخواسته شود که می تواند خصوصیات مکانیکی مفصل جوش داده شده را تخریب کند.
عوامل مؤثر بر قابلیت جوشکاری ریخته گری های Superalloy
1. ترکیب شیمیایی
ترکیب شیمیایی Superalloys نقش مهمی در جوشکاری آنها دارد. عناصری مانند کربن ، گوگرد و فسفر می توانند تأثیر منفی بر قابلیت جوشکاری داشته باشند. میزان زیاد کربن می تواند منجر به تشکیل کاربیدها در هنگام جوشکاری شود که می تواند باعث ترک خوردگی در منطقه تحت تأثیر گرما (HAZ) شود. گوگرد و فسفر شناخته شده است که در مرزهای دانه از هم جدا می شوند و باعث کاهش انعطاف پذیری مواد و افزایش حساسیت به ترک خوردگی می شوند.
از طرف دیگر ، عناصری مانند کروم ، آلومینیوم و تیتانیوم برای خواص درجه حرارت بالا سوپر آلوها مفید هستند اما می توانند جوشکاری را دشوارتر کنند. کروم می تواند یک لایه اکسید پایدار را روی سطح مواد تشکیل دهد ، که می تواند از همجوشی مناسب در هنگام جوش جلوگیری کند. آلومینیوم و تیتانیوم می توانند با اکسیژن و نیتروژن در محیط جوش واکنش نشان دهند و اجزاء شکننده در فلز جوش ایجاد کنند.
2. ریزساختار
همانطور که قبلاً ذکر شد ، ریزساختار پیچیده Superalloys می تواند در هنگام جوشکاری چالش هایی را ایجاد کند. وجود مراحل تقویت می تواند باعث شود که مواد بیشتر در معرض ترک خوردگی باشند. به عنوان مثال ، در SuperAlloys مبتنی بر نیکل ، مرحله نخست گاما می تواند در طی مراحل خنک کننده پس از جوشکاری رسوب کند و منجر به افزایش سختی و کاهش انعطاف پذیری در HAZ شود. این می تواند منجر به تشکیل ترک ها شود ، به ویژه تحت تأثیر تنش های باقیمانده.
اندازه دانه Superalloy همچنین بر جوشکاری آن تأثیر می گذارد. سوپر آلوهای ریز و ریز به طور کلی از جوشکاری بهتر نسبت به دانه های درشت برخوردار هستند. دانه های درشت می توانند رشد ترک ها را در هنگام جوشکاری تقویت کنند ، زیرا آنها موانع کمتری برای انتشار ترک فراهم می کنند.
3. فرآیند جوشکاری
انتخاب فرآیند جوشکاری برای دستیابی به جوش های موفق در ریخته گری های Superalloy بسیار مهم است. فرآیندهای مختلف جوشکاری دارای ویژگی های گرمای متفاوتی هستند ، که می تواند به طور قابل توجهی بر ریزساختار و خواص مفصل جوش داده شده تأثیر بگذارد.
- جوش قوس تنگستن گاز (GTAW): همچنین به عنوان جوشکاری TIG (گاز تونگستن) شناخته می شود ، GTAW یک انتخاب محبوب برای جوشکاری SuperAlloys است. این کنترل دقیق بر روی ورودی گرما را ارائه می دهد و جوش های با کیفیت بالا و با حداقل اعوجاج تولید می کند. با این حال ، این یک فرایند نسبتاً کند است و ممکن است برای تولید مقیاس بزرگ مناسب نباشد.
- جوش قوس فلزی گاز (GMAW): GMAW یا MIG (گاز بی اثر فلزی) جوشکاری ، یک فرآیند سریعتر از GTAW است. این ماده می تواند مقدار زیادی از فلز پرکننده را در مدت زمان کوتاهی واریز کند ، و آن را برای جوشکاری ضخیم - بخش های Superalloy Superalloy مناسب می کند. با این حال ، کنترل ورودی گرما در مقایسه با GTAW دشوارتر است و خطر تخلخل و سایر نقایص در فلز جوش نیز بیشتر است.
- جوش پرتوی الکترونی (EBW) و جوشکاری پرتو لیزر (LBW): اینها فرآیندهای جوشکاری چگالی بالا هستند که چندین مزیت برای جوشکاری سوپرآلیاژها را ارائه می دهند. آنها دارای یک منطقه گرمای بسیار باریک هستند و می توانند جوش هایی با استحکام بالا و خاصیت خستگی عالی تولید کنند. با این حال ، آنها به تجهیزات تخصصی و یک محیط کنترل شده نیاز دارند که می تواند هزینه جوشکاری را افزایش دهد.
استراتژی هایی برای بهبود قابلیت جوشکاری بازیگران Superalloy
1. آماده سازی قبل از جوشکاری
آماده سازی مناسب قبل از جوشکاری برای اطمینان از جوش های موفق در ریخته گری های Superalloy ضروری است. این شامل تمیز کردن سطح مواد برای از بین بردن هرگونه آلودگی مانند روغن ، گریس و اکسیدها است. از روشهای تمیز کردن شیمیایی ، مانند ترشی و ترشی ، می توان برای دستیابی به یک سطح تمیز استفاده کرد.
علاوه بر این ، قبل از گرم کردن ریخته گری SuperAlloy قبل از جوشکاری می تواند به کاهش سرعت خنک کننده و به حداقل رساندن تشکیل ترک خوردگی کمک کند. دمای گرمایش قبل از نوع سوپر و ضخامت مواد بستگی دارد. به عنوان مثال ، برای برخی از سوپریالی های مبتنی بر نیکل ، قبل از گرم شدن تا دمای 200 - 300 درجه سانتیگراد می تواند قابلیت جوشکاری را به میزان قابل توجهی بهبود بخشد.
2. انتخاب فلز پرکننده
انتخاب فلز پرکننده مناسب برای دستیابی به یک مفصل جوش قوی و نقص بسیار مهم است. فلز پرکننده باید از ترکیب شیمیایی مشابه با فلز پایه برخوردار باشد تا از سازگاری خوب اطمینان حاصل شود. همچنین باید از جوشکاری و خاصیت مکانیکی خوبی برخوردار باشد.
برای SuperAlloys مبتنی بر نیکل ، فلزات پرکننده مانند ERNICR - 3 و ERNICRMO - 3 معمولاً استفاده می شود. این فلزات پرکننده مقاومت خوبی در برابر خوردگی و ترک خوردگی درجه حرارت بالا دارند. هنگام جوشکاری سوپر آلوهای مبتنی بر کبالت ، فلزات پرکننده حاوی مقادیر زیادی کبالت و کروم به طور معمول انتخاب می شوند.
3. پس از - عملیات حرارتی جوشکاری
عملیات حرارتی پس از جوشکاری اغلب برای تسکین تنش های باقیمانده و بهبود ریزساختار و خواص مفصل جوش داده شده ضروری است. این می تواند شامل فرایندهایی مانند بازپخت ، درمان محلول و پیری باشد.
بازپرداخت می تواند به کاهش سختی و افزایش انعطاف پذیری HAZ کمک کند. درمان محلول می تواند مراحل تقویت کننده مواد را حل کند و به دنبال آن پیری برای رسمیت مجدد این مراحل به روشی کنترل شده تر شود. این می تواند خواص مکانیکی مفصل جوش داده شده را به سطح نزدیک به فلز پایه بازگرداند.
پایان
در پایان ، جوشکاری ریخته گری SuperAlloy کار آسانی نیست. ترکیب شیمیایی منحصر به فرد ، ریزساختار پیچیده و الزامات عملکردی بالا از SuperAlloys چالش های مهمی را ایجاد می کند. با این حال ، با درک کامل از عوامل مؤثر در جوشکاری و اجرای استراتژی های جوشکاری مناسب ، می توان به جوش های با کیفیت بالا در ریخته گری های Superalloy دست یافت.
ما به عنوان تأمین کننده بازیگران Superalloy ، ما تجربه گسترده ای در مقابله با چالش های جوشکاری این مواد داریم. ما متعهد هستیم که نه تنها بازیگران فوق العاده با کیفیت بالا ، بلکه پشتیبانی فنی و راه حل هایی را برای نیازهای جوشکاری خود در اختیار مشتریان خود قرار دهیم. اگر به محصولات ریخته گری SuperAlloy ما علاقه دارید یا در مورد جوشکاری SuperAlloys سؤالی دارید ، لطفاً برای بحث بیشتر و فرصت های احتمالی تهیه ، با ما تماس بگیرید. ما مشتاقانه منتظر همکاری با شما هستیم تا نیازهای خاص خود را برآورده کنیم.
منابع
- Sims ، CT ، Stoloff ، NS ، & Hagel ، WC (Eds.). (1987). Superalloys II. جان ویلی و پسران.
- David ، SA ، & Vitek ، JM (Eds.). (1995). جوشکاری متالورژی. ASM International.
- Lippold ، JC ، & Kotecki ، DJ (2005). جوشکاری متالورژی و جوشکاری نیکل - آلیاژهای پایه. جان ویلی و پسران.