Ako kontrolovať kvalitu zvárania výkovkov zo superzliatiny?

Výkovky zo superzliatiny sa vyznačujú vynikajúcimi mechanickými vlastnosťami pri vysokých teplotách a slúžia ako nosné komponenty pre energetické zariadenia. Napriek tomu, že obsahujú prvky ako hliník, titán, niób a molybdén, sú náchylné na praskanie v oblasti tepelne ovplyvnenej zváraním a sú klasifikované ako ťažko zvárateľné materiály. Letecké plynové turbíny kladú vysoké požiadavky na spoľahlivosť komponentov.

 

 

1. GTAW/TIG

Ako najbežnejšie používaná metóda poskytuje stabilné elektrické oblúky a regulovateľný prívod tepla. Vzťahuje sa na koreňové zváranie, viacprechodové zváranie hrubých častí a opravy výkovkov na báze niklu vrátane GH4169 a GH536. Použitá kladná elektróda jednosmerného prúdu a argónové tienenie na prednej aj zadnej strane. Jeho zváracia účinnosť je relatívne nízka a v tepelne ovplyvnenej zóne majú tendenciu sa vyskytovať likvačné trhliny.

 

2.PAW

Môže sa pochváliť koncentrovanou energiou a veľkou hĺbkou prieniku s menším vyhorením zliatiny v porovnaní so zváraním TIG. Pri stredne hrubých obrobkoch môže dosiahnuť úplnú penetráciu jedným prechodom. Vyžaduje si však vysokú presnosť montáže a má úzke procesné okno. Nesprávny prísun tepla môže vyvolať trhliny na hraniciach zŕn. Je vhodný pre sériovú výrobu.

 

3. Zváranie laserom / elektrónovým lúčom

Vyznačuje sa vysokou hustotou energie a nízkym skreslením zvárania, môže inhibovať likvačné trhliny a pasuje na presné tenkostenné komponenty. Zváranie elektrónovým lúčom realizuje zváranie bez oxidácie vo vákuu, zatiaľ čo laserové zváranie uľahčuje automatickú prevádzku. Nevýhody zahŕňajú vysoké náklady na vybavenie a prísne požiadavky na montážne medzery; vo zvarových švoch ľahko vzniká pórovitosť. Pred zváraním je potrebné dôkladne vyčistiť povrch.

 

4. Solid-State Welding

Pri zváraní zotrvačným trením zostáva základný kov neroztavený, takže sa predíde defektom, ako sú praskliny pri tuhnutí a Lavesova fáza. Je to preferovaný proces pre výkovky turbínových diskov a rotujúcich hriadeľov. Difúzne zváranie je použiteľné pre rôzne zliatiny a presné tenké súčiastky bez zvarov prídavného kovu, napriek tomu sa vyznačuje dlhými cyklami spracovania a extrémne vysokými požiadavkami na kvalitu opracovania povrchu.

 

5. Oblúkové zváranie kovov s ochranným plynom a ručné oblúkové zváranie kovov

Oblúkové zváranie kovov v ochrannej atmosfére plynu ponúka vysokú účinnosť a používa sa v nekritických oblastiach. Ručné zváranie kovovým oblúkom umožňuje pohodlnú opravu na mieste, ale trpí slabým tieniacim účinkom a vysokým rizikom defektov. Jeho použitie je obmedzené na primárne nosné výkovky leteckých plynových turbín a namiesto toho sa uprednostňuje zváranie TIG.

 

 

1. Likčné trhliny

Pri tepelných cykloch zvárania sa fázy s nízkou teplotou topenia na hraniciach zŕn v tepelne ovplyvnenej zóne roztavia na tekuté filmy. Pri namáhaní pri zváraní dochádza k medzikryštalickému praskaniu. Je to bežná chyba v superzliatinách na báze niklu spevnených precipitáciou.

 

2. Opätovne zahrejte trhliny

Počas tepelného spracovania po zváraní alebo vysokoteplotnej prevádzky sa spevňujúce fázy vyzrážajú vo vnútri zŕn a vytvárajú napätie. Nedostatočná pevnosť na hranici zŕn spôsobuje vznik medzikryštalických trhlín.

 

3. Pórovitosť a troskové inklúzie

Pórovitosť vzniká, keď sa vodík a dusík absorbujú do roztavených bazénov, čo je spôsobené neadekvátnym odstránením olejových škvŕn, oxidových šupín a vlhkosti na povrchoch drážok, nečistým ochranným plynom alebo zlyhaným tienením zadnej strany. Oxidové troskové inklúzie vznikajú z neúplného medziprechodového odstraňovania trosky.

 

4. Zrážanie v krehkej fáze

Napríklad segregácia nióbu počas zvárania GH4169 generuje Lavesovu fázu, ktorá zhoršuje ťažnosť, húževnatosť a únavové vlastnosti zvarových spojov. Je to spôsobené najmä nadmerným príkonom tepla a pomalými rýchlosťami ochladzovania.

 

5. Zhrubnutie zrna

Zrná kovaného základného kovu zušľachteného kovaním zhrubnú v tepelne ovplyvnenej zóne pri dlhšom vystavení vysokej teplote pri zváraní, čo zhoršuje mechanické vlastnosti zvarových spojov.

 

 

1. Predzváranie

Overte špecifikácie materiálu a vnútorné chyby výkovkov. Vyberte si vhodné prídavné kovy odolné voči prasknutiu a udržujte ich odolné voči vlhkosti. Zvárajte drážky a odstráňte nečistoty, ako sú olejové škvrny a vrstvy oxidu, do vzdialenosti najmenej 20 mm na oboch stranách drážok. Dokončite kvalifikáciu postupu zvárania a zabezpečte, aby zvárači mali platné certifikáty.

 

2. Proces zvárania

Zvárajte úzkymi guľôčkami s miernou osciláciou elektródy. Ovládajte vstup tepla a teplotu medzi jednotlivými prechodmi, aby ste zmiernili segregáciu prvkov a skvapalňovanie hraníc zŕn. Po dokončení každého zvaru vyčistite oxidové filmy a vykonajte vizuálnu kontrolu. Zaznamenajte parametre zvárania, aby ste dosiahli sledovateľnosť.

 

3. Tepelné spracovanie po zváraní

Znížte zvyškové napätie zvárania a obnovte mechanické vlastnosti zvarových spojov. Vykonajte ošetrenie roztokom plus ošetrenie starnutím podľa špecifikácií zliatiny. Prísne kontrolujte parametre zahrievania, ochladzovania a udržiavania, aby ste predišli zhrubnutiu zrna alebo nedostatočnému uvoľneniu napätia.

 

4. Kontrola po zváraní

Vykonajte vizuálnu kontrolu tvorby zvaru a povrchových chýb. Kombinujte penetračné testovanie (PT), testovanie magnetickými časticami (MT), ultrazvukové testovanie (UT) a rádiografické testovanie (RT) pre nedeštruktívnu kontrolu. V prípade kritických komponentov sa vykonajú dodatočné metalografické skúšky, skúšky ťahom a skúšky na medzu pevnosti. Zmerajte deformáciu zvárania a v prípade potreby vykonajte korekciu.

 

 

Ruihang, ako priamy výrobca titánových produktov, dodáva suroviny optimálnej kvality pre vašu výrobu presných komponentov. Ak máte nejaké nákupné potreby týkajúce sa tyčí/platní z titánovej zliatiny, neváhajte nás kontaktovať prostredníctvom e-mailu:Sam.Rui@bjrh-titanium.com