Как опытный поставщик суперсплавных отливок, я часто сталкиваюсь с запросами от клиентов относительно сварки этих замечательных материалов. Суперпладолисты известны своей исключительной высокой силой температуры, коррозионной стойкостью и сопротивлением ползучести, что делает их незаменимыми в различных приложениях с высокой производительности, таких какТурбинные лезвияиРуководство для насадкиПолем Тем не менее, их уникальные свойства также создают проблемы, когда дело доходит до сварки.
Понимание суперсплавов
Суперсплавы могут быть широко классифицированы на три основные категории: никель - основанный, кобальт и на основе железа. На основе никеля суперсплавы наиболее широко используются из -за их превосходной комбинации высокой прочности температуры, устойчивости к окислению и сварки по сравнению с двумя другими типами. На основе кобальта суперсплавы обеспечивают превосходную износостойкость и высокую температурную коррозионную стойкость, но их, как правило, труднее сварки. Сверхедосплавы на основе железа - это более затрат - эффективные, но имеют относительно более низкую производительность при чрезвычайно высоких температурах.
Микроструктура суперсплавов сложна. Обычно они содержат большую долю фаз укрепления, такую как Gamma Prime (γ ') в никелевых на основе суперсплавов. Эти фазы отвечают за выдающиеся механические свойства суперсплавов, но также могут вызвать проблемы во время сварки. Например, быстрые скорости нагрева и охлаждения, связанные с сваркой, могут привести к осаждению нежелательных фаз, которые могут ухудшить механические свойства сварного соединения.
Факторы, влияющие на сварку кастинга суперсплавов
1. Химический состав
Химический состав суперсплавов играет решающую роль в их свариваемости. Такие элементы, как углерод, сера и фосфор, могут оказывать негативное влияние на сварку. Высокое содержание углерода может привести к образованию карбидов во время сварки, что может вызвать растрескивание в зоне воздействия тепла (HAZ). Известно, что сера и фосфор разделяют на границах зерна, снижая пластичность материала и увеличивая восприимчивость к горячим растрескиванию.
С другой стороны, такие элементы, как хром, алюминий и титан, полезны для высоких температурных свойств суперсплавов, но также могут усложнить сварку. Хром может образовывать стабильный оксидный слой на поверхности материала, что может предотвратить правильное слияние во время сварки. Алюминий и титан могут реагировать с кислородом и азотом в сварочной среде, образуя хрупкие включения в металле сварного шва.
2. Микроструктура
Как упоминалось ранее, сложная микроструктура суперсплавов может создавать проблемы во время сварки. Наличие фаз укрепления может привести к тому, что материал будет более подверженным растрескиванию. Например, в никелевых суперсплавиях гамма -основная фаза может осадить во время процесса охлаждения после сварки, что приводит к увеличению твердости и снижению пластичности в HAC. Это может привести к формированию трещин, особенно под воздействием остаточных напряжений.
Размер зерна суперплава также влияет на его сварку. Прекрасные - зерновые суперплава, как правило, имеют лучшую сварку, чем грубые - зерновые. Грубые зерна могут способствовать росту трещин во время сварки, поскольку они обеспечивают меньше барьеров для распространения трещин.
3. Сварка процесса
Выбор процесса сварки имеет решающее значение для достижения успешных сварных швов в кастингах суперсплавы. Различные процессы сварки имеют различные входные характеристики тепла, которые могут значительно повлиять на микроструктуру и свойства сварного соединения.
- Газовая вольфрамовая дуговая сварка (GTAW): Также известная как сварка TIG (вольфрамовый инертный газ), GTAW является популярным выбором для сварки суперсплавов. Он предлагает точный контроль над тепловым входом и производит высокие качественные сварные швы с минимальным искажением. Тем не менее, это относительно медленный процесс и может не подходить для крупномасштабного производства.
- Сварка газовой металлической дуги (GMAW): GMAW, или MIG (металлический инертный газ) сварки, является более быстрым процессом, чем GTAW. Он может в течение короткого времени внести большой объем металла наполнителя, что делает его подходящим для сварки густых суперсплавных отливок. Тем не менее, более трудно контролировать входные тепло ввода по сравнению с GTAW, и в металлическом сварке наблюдается более высокий риск пористости и других дефектов.
- Электронная сварка луча (EBW) и сварка лазерной луча (LBW): Это высокие процессы энергии - сварка плотности, которые предлагают несколько преимуществ для сварки суперплат. Они имеют очень узкую жару - пораженную зону и могут производить сварные швы с высокой прочностью и превосходными усталостными свойствами. Тем не менее, они требуют специализированного оборудования и контролируемой среды, которая может увеличить стоимость сварки.
Стратегии для улучшения сварки кастинга суперсплавов
1. Pre - Подготовка сварки
Правильная предварительная сварная подготовка имеет важное значение для обеспечения успешных сварных швов в кастингах суперсплавы. Это включает в себя очистку поверхности материала для удаления любых загрязняющих веществ, таких как масло, смазка и оксиды. Методы химической очистки, такие как маринация и обезжиривание, могут быть использованы для достижения чистой поверхности.
Кроме того, предварительное нагревание литья суперсплавы перед сваркой может помочь снизить скорость охлаждения и минимизировать образование растрескивания. Предварительная температура нагрева зависит от типа суперплава и толщины материала. Например, для некоторых суперсплавов на основе никеля, предварительное нагрев до температуры 200 - 300 ° C может значительно улучшить сварку.
2. Выбор металла наполнителя
Выбор соответствующего металла наполнителя имеет решающее значение для достижения сильного и дефекта - свободный шварный соединение. Металл наполнителя должен иметь аналогичную химическую композицию с основным металлом, чтобы обеспечить хорошую совместимость. Он также должен иметь хорошую сварку и механические свойства.
Для на основе никелевых суперсплавов наполнители, такие как Ernicr - 3 и Ernicrmo - 3 обычно используются. Эти металлы наполнителя имеют хорошее сопротивление коррозии и высокой температурной растрескивании. При сварке кобальтовых суперсплавов обычно выбираются металлы наполнителя, содержащие высокое количество кобальта и хрома.
3. post - сварная термообработка
После - сварная термообработка часто необходима для снятия остаточных напряжений и улучшения микроструктуры и свойств сварного сустава. Это может включать в себя такие процессы, как отжиг, лечение раствора и старение.
Отжиг может помочь уменьшить твердость и увеличить пластичность HAC. Обработка раствора может растворить фазы укрепления в материале, за которым следует старение, чтобы ускорить эти фазы более контролируемым образом. Это может восстановить механические свойства сварного соединения до уровня, близкого к уровню основного металла.
Заключение
В заключение, сварки суперсплавительных отливок не простая задача. Уникальная химическая композиция, сложная микроструктура и высокие требования к производительности в суперсплавы создают серьезные проблемы. Тем не менее, с тщательным пониманием факторов, влияющих на сварку и реализацию соответствующих стратегий сварки, можно достичь высококачественных сварных швов в литьях суперсплавы.
Будучи поставщиком отливок Superalloy, мы имеем большой опыт работы с проблемами сварки этих материалов. Мы стремимся предоставить нашим клиентам не только высокие качественные кастинги с суперплава, но и техническую поддержку и решения для их потребностей в свароме. Если вы заинтересованы в наших продуктах Superloy Casting или у вас есть какие -либо вопросы, касающиеся сварки суперсплавов, пожалуйста, не стесняйтесь обращаться к нам для дальнейшего обсуждения и потенциальных возможностей для закупок. Мы с нетерпением ждем возможности сотрудничать с вами в соответствии с вашими конкретными требованиями.
Ссылки
- Sims, CT, Stoloff, NS, & Hagel, WC (Eds.). (1987). Суперплавление II. Джон Уайли и сыновья.
- Дэвид, SA, & Vitek, JM (Eds.). (1995). Сварка металлургия. ASM International.
- Lippold, JC, & Kotecki, DJ (2005). Сварка металлургия и сварка никелевых сплавов. Джон Уайли и сыновья.