Kāds ir visgrūtākais sakausējums metināt?

Metināšana ir sarežģīts process, kas ietver materiālu kausēšanu un kausēšanu, un metināšanas grūtības dažādiem sakausējumiem ir ļoti atšķirīgas. Kaut arī daudzus izplatītus sakausējumus (piemēram, zemu leģēto tēraudu un alumīniju) var metināt ar standarta metodēm, dažiem sakausējumiem ir grūti metināt to ķīmiskās sastāva, fizikālās īpašības vai jutīguma pret karstumu dēļ. Novērtējot "visgrūtāko sakausējumu metināšanai", karstums - izturīgi superalloys -, it īpaši niķelis - bāzes superaloys, piemēram, Inconel 718, Hastelloy X un Waspaloy - konsekventi izceļas kā daži no sarežģītākajiem.
Šo superaloy metināšanas grūtības izriet no iekšējo īpašību un strukturālās jutības kombinācijas, kas metināšanas procesa laikā rada vairākus šķēršļus.
Pirmkārt, to ķīmiskais sastāvs ir ļoti sarežģīts. Siltums - izturīgi superaloys satur augstu leģējošu elementu, piemēram, niķeļa (bāzes elementa), hroma līmeni (oksidācijas pretestībai), kobaltu (augsta - temperatūras stiprībai) un refrakta metāliem, piemēram, molibdēna, tungsten vai niobium (uz uzlabo izturību). Šie elementi uzlabo augstu - temperatūras veiktspēju, bet metināšanas laikā sakausējumus ir pakļauti segregācijai. Segregācija notiek, ja leģētie elementi nevienmērīgi koncentrējas metinātajā baseinā, izraisot trauslu starpmetālisku fāžu veidošanos (piemēram, Laves fāzes Inconel 718). Šīs fāzes vājina metināto locītavu un palielina plaisāšanas risku stresa apstākļos.
Otrkārt, tie ir ārkārtīgi jutīgi pret siltuma ievadi. Atšķirībā no zema leģēta tērauda vai alumīnija, kas var panesēt mērenas siltuma variācijas, siltums - izturīgi superaloys slikti reaģē gan uz pārmērīgu, gan nepietiekamu karstumu. Pārmērīgs karstums izraisa graudu augšanu siltumā - ietekmētajā zonā (HAZ), samazinot izturību un izveidojot “mīksto zonu”, kas neizdodas augstās - temperatūras slodzēs. No otras puses, nepietiekams siltums noved pie nepilnīgas saplūšanas, atstājot metinātās spraugas vai tukšumus. Turklāt šo sakausējumu (bieži virs 1200 grādu) augstā kušanas temperatūra prasa intensīvus siltuma avotus, kas palielina kropļojumu un termiskās plaisāšanas risku.
Vēl viens kritisks izaicinājums ir viņu jutība pret karsto plaisāšanu. Karsta plaisāšana notiek metināto baseinā, kad tā sacietē, to vada zema - {- punktu elementu (piemēram, sēra, fosfora vai silīcija) segregācija pie graudu robežām. Siltums - izturīgi superaloys ir īpaši pakļauti tam, jo ​​to sarežģītais sakausējuma sastāvs rada vairāk iespēju šādai segregācijai. Piemēram, Inconel 718 satur niobium, kas var veidot trauslus starpmetālus, kas koncentrējas uz graudu robežām, padarot metinājumu neaizsargātu pret plaisāšanu, kad tas atdziest.
Oksidācija ir arī nozīmīga problēma. Šie sakausējumi ir izstrādāti, lai izturētu oksidāciju augstā temperatūrā, bet metināšanas laikā aizsargājošais oksīda slānis (veidots ar hromu vai alumīniju) var sadalīties, pakļaujot svaigu metālu skābeklim. Tas noved pie jaunu oksīdu veidošanās metināšanas fondā, kas darbojas kā ieslēgumi un vājina locītavu. Pat izsekojošie skābekļa vai slāpekļa daudzumi ekranējošajā gāzē var piesārņot metinājumu, prasot ultra - tīras ekranēšanas gāzes (piemēram, 99,999% argonu) un stingru atmosfēras kontroli -, pievienojot sarežģītību un izmaksas procesam.
Salīdzinot ar citiem sarežģītiem - līdz - metināto sakausējumiem (piemēram, titāns vai augsts - oglekļa tērauds), siltums - izturīgi superalēli rada unikālu izaicinājumu kombināciju. Titāns, kaut arī reaģē uz skābekli, var veiksmīgi metināt ar pareizu ekranēšanu. Augsts - oglekļa tērauds ir pakļauts aukstai plaisāšanai, bet to var pārvaldīt ar iepriekš sildīšanu un zemu - ūdeņraža pildvielām. Turpretī superaloys prasa precizitāti katrā posmā: no aizpildīšanas metālu atlases (kuriem jāsaskaņo sakausējuma ķīmija, lai izvairītos no fāzes veidošanās) ar siltuma ievades kontroli (bieži tām ir vajadzīgas uzlabotas metodes, piemēram, lāzera metināšana vai elektronu staru metināšanas metināšana) un pēc - metināšanas siltuma apstrādes (lai samazinātu atlikušo spriegumu un atjaunot mehāniskos īpašumus).
Lai metinātu siltumu - izturīgi superaloys, nepieciešami specializēti paņēmieni:
• Papildu metināšanas procesi: lāzera staru metināšanas vai elektronu staru metināšanas, kas nodrošina koncentrētu siltumu ar minimālu HAZ, ir priekšroka, salīdzinot ar tradicionālo MIG vai TIG plānām sekcijām.
• Stingra ekranēšana: metinātās zonas (ieskaitot locītavas aizmuguri) jāaizsargā ar inertu gāzi, līdz tās atdziest zem 300 grādiem, lai novērstu oksidāciju.
• Pildījuma metāla inženierija: pielāgoti pildvielas (piemēram, Inconel 625 par pievienošanos Inconel 718) tiek izmantoti, lai samazinātu segregācijas un plaisāšanas risku.
?
Noslēgumā siltums - izturīgi superalloys - it īpaši niķelis - balstītas pakāpes, piemēram, Inconel 718-ir starp vissmagākajiem sakausējumiem metināt. Viņu sarežģītais sastāvs, jutība pret karstumu un jutība pret plaisāšanu un oksidāciju rada perfektu izaicinājumu vētru, kas prasa progresīvas metodes, stingru procesa kontroli un specializētu kompetenci. Kamēr citi sakausējumi rada metināšanas grūtības, neviens neatbilst šo superaloys piedāvāto šķēršļu kombinācijai, padarot tos par etalonu "visgrūtāk metināt" rūpnieciskos lietojumos.