Spájkovanie nehrdzavejúcej ocele

Spájkovanie nehrdzavejúcej ocele

1. Spájkovateľnosť

Primárnym problémom pri spájkovaní nehrdzavejúcej ocele je, že oxidový film na povrchu vážne ovplyvňuje zmáčanie a rozširovanie spájky.Rôzne nehrdzavejúce ocele obsahujú značné množstvo Cr a niektoré obsahujú aj Ni, Ti, Mn, Mo, Nb a ďalšie prvky, ktoré môžu na povrchu vytvárať rôzne oxidy alebo dokonca zložené oxidy.Medzi nimi oxidy Cr2O3 a Ti02 Cr a Ti sú celkom stabilné a ťažko sa odstraňujú.Pri spájkovaní na vzduchu sa na ich odstránenie musí použiť aktívne tavidlo;Pri spájkovaní v ochrannej atmosfére môže byť oxidový film redukovaný iba v atmosfére vysokej čistoty s nízkym rosným bodom a dostatočne vysokou teplotou;Pri vákuovom spájkovaní je potrebné mať dostatočné vákuum a dostatočnú teplotu na dosiahnutie dobrého efektu spájkovania.

Ďalším problémom spájkovania nehrdzavejúcej ocele je, že teplota ohrevu má vážny vplyv na štruktúru základného kovu.Teplota ohrevu austenitickej nehrdzavejúcej ocele natvrdo nesmie byť vyššia ako 1150 ℃, inak zrno vážne porastie;Ak austenitická nehrdzavejúca oceľ neobsahuje stabilný prvok Ti alebo Nb a má vysoký obsah uhlíka, treba sa tiež vyhnúť spájkovaniu v rámci senzibilizačnej teploty (500 ~ 850 ℃).Aby sa zabránilo zníženiu odolnosti proti korózii v dôsledku zrážania karbidu chrómu.Výber teploty spájkovania pre martenzitickú nehrdzavejúcu oceľ je prísnejší.Jedným z nich je zosúladiť teplotu spájkovania s teplotou kalenia, aby sa spojil proces spájkovania s procesom tepelného spracovania;Druhým je, že teplota spájkovania by mala byť nižšia ako teplota popúšťania, aby sa zabránilo zmäknutiu základného kovu počas spájkovania.Princíp výberu teploty spájkovania pri precipitačnom kalení nehrdzavejúcej ocele je rovnaký ako pri martenzitickej nehrdzavejúcej oceli, to znamená, že teplota spájkovania musí zodpovedať systému tepelného spracovania, aby sa dosiahli najlepšie mechanické vlastnosti.

Okrem vyššie uvedených dvoch hlavných problémov existuje tendencia k praskaniu pod napätím pri spájkovaní austenitickej nehrdzavejúcej ocele, najmä pri spájkovaní medenozinkovým prídavným kovom.Aby sa predišlo vzniku trhlín pri namáhaní, pred spájkovaním musí byť obrobok žíhaný na uvoľnenie napätia a počas spájkovania musí byť obrobok rovnomerne zahrievaný.

2. Spájkovací materiál

(1) Podľa požiadaviek na použitie zvarencov z nehrdzavejúcej ocele medzi bežne používané spájkovacie kovy pre zvarence z nehrdzavejúcej ocele patria spájkovací kov na báze cínu a olova, prídavný kov na tvrdé spájkovanie na báze striebra, prídavný kov na spájkovanie na báze medi, prídavný kov na tvrdé spájkovanie na báze niklu prídavný kov na tvrdé spájkovanie a prídavný kov na tvrdé kovy.

Cínová olovená spájka sa používa hlavne na spájkovanie nehrdzavejúcej ocele a je vhodné mať vysoký obsah cínu.Čím vyšší je obsah cínu v spájke, tým lepšia je jej zmáčavosť na nehrdzavejúcej oceli.Pevnosť v šmyku spojov z nehrdzavejúcej ocele 1Cr18Ni9Ti spájkovaných niekoľkými bežnými cínovými olovenými spájkami je uvedená v tabuľke 3. Kvôli nízkej pevnosti spojov sa používajú len na spájkovanie dielov s malou únosnosťou.

Tabuľka 3 pevnosť v šmyku spoja z nehrdzavejúcej ocele 1Cr18Ni9Ti spájkovaného cínovou olovenou spájkou

Prídavné kovy na báze striebra sú najbežnejšie používané prídavné kovy na spájkovanie nehrdzavejúcej ocele.Spomedzi nich sa najrozšírenejšie používajú strieborná meď zinok a strieborná meď zinok kadmium, pretože teplota spájkovania má malý vplyv na vlastnosti základného kovu.Pevnosť spojov z nehrdzavejúcej ocele ICr18Ni9Ti spájkovaných niekoľkými bežnými spájkami na báze striebra je uvedená v tabuľke 4. Spoje z nehrdzavejúcej ocele spájkované spájkami na báze striebra sa zriedka používajú vo vysoko korozívnych médiách a pracovná teplota spojov vo všeobecnosti nepresahuje 300 ℃ .Pri spájkovaní nehrdzavejúcej ocele bez niklu, aby sa zabránilo korózii spájkovaného spoja vo vlhkom prostredí, sa musí použiť spájkovací kov s väčším množstvom niklu, ako napríklad b-ag50cuzncdni.Pri spájkovaní martenzitickej nehrdzavejúcej ocele, aby sa zabránilo zmäknutiu základného kovu, sa musí použiť spájkovací prídavný kov s teplotou spájkovania nepresahujúcou 650 ℃, ako napríklad b-ag40cuzncd.Pri spájkovaní nehrdzavejúcej ocele v ochrannej atmosfére sa na odstránenie oxidového filmu na povrchu môže použiť samospájkovacie tavidlo obsahujúce lítium, ako napríklad b-ag92culi a b-ag72culi.Pri spájkovaní nehrdzavejúcej ocele vo vákuu, aby mal prídavný kov stále dobrú zmáčavosť, keď neobsahuje prvky ako Zn a CD, ktoré sa ľahko odparujú, môže byť strieborný prídavný kov obsahujúci prvky ako Mn, Ni a RD vybraný.

Tabuľka 4 pevnosť spoja z nehrdzavejúcej ocele ICr18Ni9Ti spájkovaného prídavným kovom na báze striebra

Spájkovacie kovy na báze medi používané na spájkovanie rôznych ocelí sú hlavne čistá meď, meď, nikel a meď-mangán, kobalt ako prídavné kovy.Spájkovací kov z čistej medi sa používa hlavne na spájkovanie pod ochranou plynu alebo vo vákuu.Pracovná teplota spoja z nehrdzavejúcej ocele nie je väčšia ako 400 ℃, ale spoj má zlú odolnosť proti oxidácii.Medený niklový prídavný kov sa používa hlavne na spájkovanie plameňom a indukčné spájkovanie.Pevnosť spájkovaného spoja z nehrdzavejúcej ocele 1Cr18Ni9Ti je uvedená v tabuľke 5. Je vidieť, že spoj má rovnakú pevnosť ako základný kov a pracovná teplota je vysoká.Cu Mn ko spájkovací kov sa používa hlavne na spájkovanie martenzitickej nehrdzavejúcej ocele v ochrannej atmosfére.Pevnosť spoja a pracovná teplota sú porovnateľné so spájkovaním s prídavným kovom na báze zlata.Napríklad spoj z nehrdzavejúcej ocele 1Cr13 spájkovaný spájkou b-cu58mnco má rovnaký výkon ako rovnaký spoj z nehrdzavejúcej ocele spájkovaný spájkou b-au82ni (pozri tabuľku 6), ale výrobné náklady sa výrazne znížia.

Tabuľka 5 Pevnosť v šmyku spoja z nehrdzavejúcej ocele 1Cr18Ni9Ti spájkovaného vysokoteplotnou medenou základnou výplňou

Tabuľka 6 pevnosť v šmyku spájkovaného spoja z nehrdzavejúcej ocele 1Cr13

Spájkovacie kovy na báze mangánu sa používajú hlavne na spájkovanie v chránenom plyne a vyžaduje sa vysoká čistota plynu.Aby sa zabránilo rastu zŕn základného kovu, mal by sa zvoliť zodpovedajúci spájkovací kov s teplotou spájkovania nižšou ako 1150 ℃.Uspokojivý efekt spájkovania možno dosiahnuť pre spoje z nehrdzavejúcej ocele spájkované spájkou na báze mangánu, ako je uvedené v tabuľke 7. Pracovná teplota spoja môže dosiahnuť 600 ℃.

Tabuľka 7 pevnosť v šmyku spoja z nehrdzavejúcej ocele lcr18ni9fi spájkovaného prídavným kovom na báze mangánu

Keď je nehrdzavejúca oceľ spájkovaná s prídavným kovom na báze niklu, spoj má dobrý výkon pri vysokých teplotách.Tento prídavný kov sa všeobecne používa na spájkovanie v chránenom plyne alebo vákuové spájkovanie.Aby sa prekonal problém, že sa v spájkovanom spoji počas vytvárania spoja vytvára viac krehkých zlúčenín, čo vážne znižuje pevnosť a plasticitu spoja, medzera spoja by sa mala minimalizovať, aby sa zabezpečilo, že prvky, ktoré sa ľahko vytvárajú v krehkej fáze v spoji. spájky sú plne rozptýlené do základného kovu.Aby sa predišlo rastu zŕn základného kovu v dôsledku dlhej doby zdržania pri teplote spájkovania, môžu sa prijať procesné opatrenia krátkodobého udržiavania a difúzneho spracovania pri nižšej teplote (v porovnaní s teplotou spájkovania) po zváraní.

Spájkovacie kovy ušľachtilých kovov používané na tvrdé spájkovanie nehrdzavejúcej ocele zahŕňajú najmä prídavné kovy na báze zlata a prídavné kovy obsahujúce paládium, z ktorých najtypickejšie sú b-au82ni, b-ag54cupd a b-au82ni, ktoré majú dobrú zmáčavosť.Spájkovaný spoj z nehrdzavejúcej ocele má vysokú pevnosť pri vysokej teplote a odolnosť proti oxidácii a maximálna pracovná teplota môže dosiahnuť 800 ℃.B-ag54cupd má podobné vlastnosti ako b-au82ni a jeho cena je nízka, takže má tendenciu nahrádzať b-au82ni.

(2) Povrch nehrdzavejúcej ocele v atmosfére taviva a pece obsahuje oxidy ako Cr2O3 a TiO2, ktoré je možné odstrániť iba použitím taviva so silnou aktivitou.Keď je nehrdzavejúca oceľ spájkovaná cínovou olovenou spájkou, vhodným tavivom je vodný roztok kyseliny fosforečnej alebo roztok oxidu zinočnatého a kyseliny chlorovodíkovej.Doba aktivity vodného roztoku kyseliny fosforečnej je krátka, preto je potrebné použiť metódu rýchleho zahriatia.Tavivá Fb102, fb103 alebo fb104 možno použiť na spájkovanie nehrdzavejúcej ocele prídavnými kovmi na báze striebra.Pri spájkovaní nehrdzavejúcej ocele prídavným kovom na báze medi sa používa tavivo fb105 kvôli vysokej teplote spájkovania.

Pri spájkovaní nehrdzavejúcej ocele v peci sa často používa vákuová atmosféra alebo ochranná atmosféra, ako je vodík, argón a rozkladný amoniak.Počas vákuového spájkovania musí byť podtlak nižší ako 10-2Pa.Pri spájkovaní natvrdo v ochrannej atmosfére nesmie byť rosný bod plynu vyšší ako -40 ℃ Ak čistota plynu nie je dostatočná alebo teplota spájkovania nie je vysoká, malé množstvo spájkovacieho taviva, ako je fluorid boritý, môže pridať do atmosféry.

2. Technológia spájkovania

Nehrdzavejúca oceľ sa musí pred spájkovaním dôkladnejšie vyčistiť, aby sa odstránil mastný a olejový film.Je lepšie spájkovať ihneď po vyčistení.

Spájkovanie z nehrdzavejúcej ocele môže používať metódy ohrevu plameňom, indukciou a pecou.Pec na tvrdé spájkovanie v peci musí mať dobrý systém regulácie teploty (požaduje sa, aby odchýlka teploty spájkovania bola ± 6 °C) a môže sa rýchlo ochladiť.Keď sa vodík používa ako ochranný plyn na tvrdé spájkovanie, požiadavky na vodík závisia od teploty spájkovania a zloženia základného kovu, to znamená, že čím nižšia je teplota spájkovania, tým viac obsahuje základný kov stabilizátora a tým nižšia je rosa. je potrebný bod vodíka.Napríklad pre martenzitické nehrdzavejúce ocele, ako je 1Cr13 a cr17ni2t, pri spájkovaní na tvrdo pri 1000 ℃ sa vyžaduje, aby bol rosný bod vodíka nižší ako -40 ℃;Pre 18-8 chrómniklovú nehrdzavejúcu oceľ bez stabilizátora musí byť rosný bod vodíka nižší ako 25 ℃ počas spájkovania pri 1150 ℃;Avšak v prípade nehrdzavejúcej ocele 1Cr18Ni9Ti obsahujúcej titánový stabilizátor musí byť rosný bod vodíka nižší ako -40 ℃ pri spájkovaní pri 1150 ℃.Pri spájkovaní s argónovou ochranou sa vyžaduje vyššia čistota argónu.Ak je povrch nehrdzavejúcej ocele pokovovaný meďou alebo niklom, môže sa znížiť požiadavka na čistotu ochranného plynu.Aby sa zabezpečilo odstránenie oxidového filmu na povrchu nehrdzavejúcej ocele, môže sa pridať aj plynové tavidlo BF3 a môže sa použiť aj samotaviaca spájka obsahujúca lítium alebo bór.Pri vákuovom spájkovaní nehrdzavejúcej ocele požiadavky na stupeň vákua závisia od teploty spájkovania.So zvýšením teploty spájkovania je možné znížiť požadované vákuum.

Hlavným procesom nehrdzavejúcej ocele po spájkovaní je čistenie zvyškového toku a zvyškového inhibítora prúdenia a v prípade potreby tepelné spracovanie po spájkovaní.V závislosti od použitého taviva a spôsobu spájkovania je možné zvyškové tavidlo umývať vodou, mechanicky alebo chemicky čistiť.Ak sa na čistenie zvyškového taviva alebo filmu oxidu vo vyhrievanej oblasti v blízkosti spoja používa abrazíva, musí sa použiť piesok alebo iné jemné nekovové častice.Diely vyrobené z martenzitickej nehrdzavejúcej ocele a precipitačne kalenej nehrdzavejúcej ocele potrebujú po spájkovaní tepelné spracovanie podľa špeciálnych požiadaviek na materiál.Spoje z nehrdzavejúcej ocele spájkované výplňovými kovmi Ni Cr B a Ni Cr Si sa po spájkovaní často upravujú difúznym tepelným spracovaním, aby sa znížili požiadavky na spájkovaciu medzeru a zlepšila sa mikroštruktúra a vlastnosti spojov.