सुपरअलॉयचे ब्रेझिंग

सुपरअलॉयचे ब्रेझिंग

(1) ब्रेझिंग वैशिष्ट्ये: सुपरअलॉयचे निकेल बेस, लोह बेस आणि कोबाल्ट बेस अशा तीन श्रेणींमध्ये वर्गीकरण करता येते. त्यांच्यामध्ये उत्तम यांत्रिक गुणधर्म, ऑक्सिडेशन प्रतिरोध आणि उच्च तापमानात क्षरण प्रतिरोध असतो. व्यावहारिक उत्पादनात निकेल बेस अलॉयचा सर्वाधिक वापर केला जातो.

सुपरअलॉयमध्ये क्रोमियमचे (Cr) प्रमाण जास्त असते आणि तापवताना पृष्ठभागावर Cr2O3 ऑक्साईडचा थर तयार होतो, जो काढणे कठीण असते. निकेल-आधारित सुपरअलॉयमध्ये ॲल्युमिनियम (Al) आणि टायटॅनियम (Ti) असतात, जे तापवल्यावर सहजपणे ऑक्सिडाइज होतात. त्यामुळे, तापवताना सुपरअलॉयचे ऑक्सिडेशन रोखणे किंवा कमी करणे आणि ऑक्साईडचा थर काढून टाकणे ही ब्रेझिंगमधील प्राथमिक समस्या आहे. फ्लक्समधील बोरॅक्स किंवा बोरिक ॲसिडमुळे ब्रेझिंगच्या तापमानाला मूळ धातूचे क्षरण होऊ शकते, त्यामुळे अभिक्रियेनंतर अवक्षेपित झालेला बोरॉन मूळ धातूमध्ये प्रवेश करू शकतो, ज्यामुळे आंतरकणीय अंतःप्रवेश (intergranular infiltration) होतो. उच्च ॲल्युमिनियम आणि टायटॅनियम सामग्री असलेल्या कास्ट निकेल-आधारित अलॉयसाठी, ब्रेझिंग दरम्यान गरम अवस्थेतील व्हॅक्यूमची पातळी 10-2 ~ 10-3pa पेक्षा कमी नसावी, जेणेकरून तापवताना अलॉयच्या पृष्ठभागावर ऑक्सिडेशन टाळता येईल.

सोल्युशन स्ट्रेंग्थन्ड आणि प्रेसिपिटेशन स्ट्रेंग्थन्ड निकेल बेस अॅलॉयसाठी, अॅलॉय घटकांचे पूर्ण विरघळणे सुनिश्चित करण्यासाठी ब्रेझिंग तापमान हे सोल्युशन ट्रीटमेंटच्या तापवण्याच्या तापमानाशी सुसंगत असले पाहिजे. ब्रेझिंग तापमान खूप कमी असल्यास, अॅलॉय घटक पूर्णपणे विरघळू शकत नाहीत; जर ब्रेझिंग तापमान खूप जास्त असेल, तर बेस मेटलचे कण वाढतील आणि उष्णता उपचारानंतरही पदार्थाचे गुणधर्म पूर्ववत होणार नाहीत. कास्ट बेस अॅलॉयचे सॉलिड सोल्युशन तापमान जास्त असते, ज्यामुळे सामान्यतः खूप जास्त ब्रेझिंग तापमानामुळे पदार्थाच्या गुणधर्मांवर परिणाम होत नाही.

काही निकेल-आधारित सुपरअलॉय, विशेषतः अवक्षेपण-प्रबलित अलॉयमध्ये, ताण-तडे जाण्याची प्रवृत्ती असते. ब्रेझिंग करण्यापूर्वी, प्रक्रियेत निर्माण झालेला ताण पूर्णपणे काढून टाकला पाहिजे आणि ब्रेझिंग दरम्यान औष्णिक ताण कमीत कमी ठेवला पाहिजे.

(२) निकेल-आधारित मिश्रधातूचे ब्रेझिंग सिल्व्हर-आधारित, शुद्ध तांबे, निकेल-आधारित आणि सक्रिय सोल्डरने केले जाऊ शकते. जेव्हा जोडाचे कार्यकारी तापमान जास्त नसते, तेव्हा सिल्व्हर-आधारित सामग्री वापरली जाऊ शकते. सिल्व्हर-आधारित सोल्डरचे अनेक प्रकार आहेत. ब्रेझिंग तापवण्याच्या प्रक्रियेदरम्यान अंतर्गत ताण कमी करण्यासाठी, कमी वितळणबिंदू असलेला सोल्डर निवडणे उत्तम. सिल्व्हर-आधारित फिलर मेटलसोबत ब्रेझिंगसाठी Fb101 फ्लक्स वापरला जाऊ शकतो. सर्वाधिक ॲल्युमिनियम सामग्री असलेल्या अवक्षेपण-प्रबलित सुपरअलॉयच्या ब्रेझिंगसाठी Fb102 फ्लक्स वापरला जातो आणि त्यात १०% ते २०% सोडियम सिलिकेट किंवा ॲल्युमिनियम फ्लक्स (जसे की fb201) मिसळले जाते. जेव्हा ब्रेझिंग तापमान ९०० ℃ पेक्षा जास्त असते, तेव्हा fb105 फ्लक्स निवडला पाहिजे.

निर्वात किंवा संरक्षक वातावरणात ब्रेझिंग करताना, ब्रेझिंग फिलर मेटल म्हणून शुद्ध तांब्याचा वापर केला जाऊ शकतो. ब्रेझिंगचे तापमान ११०० ~ ११५० ℃ असते आणि जोडावर ताणामुळे तडे जात नाहीत, परंतु कार्यरत तापमान ४०० ℃ पेक्षा जास्त नसावे.

निकेल-आधारित ब्रेझिंग फिलर मेटल हे सुपरअलॉयमध्ये सर्वाधिक वापरले जाणारे ब्रेझिंग फिलर मेटल आहे, कारण त्याची उच्च तापमानातील कामगिरी चांगली असते आणि ब्रेझिंग दरम्यान त्यात स्ट्रेस क्रॅकिंग होत नाही. निकेल-आधारित सोल्डरमधील मुख्य मिश्रधातू घटक Cr, Si, B आहेत आणि सोल्डरमध्ये Fe, W इत्यादी घटकही अल्प प्रमाणात असतात. ni-cr-si-b च्या तुलनेत, b-ni68crwb ब्रेझिंग फिलर मेटल मूळ धातूमध्ये B चा आंतरकणीय अंतःप्रवेश कमी करू शकते आणि वितळण तापमानाचा पल्ला वाढवू शकते. हे उच्च-तापमानातील कार्यरत भाग आणि टर्बाइन ब्लेड्सच्या ब्रेझिंगसाठी वापरले जाणारे एक ब्रेझिंग फिलर मेटल आहे. तथापि, W-युक्त सोल्डरची तरलता खालावते आणि जोडातील फट नियंत्रित करणे कठीण होते.

सक्रिय डिफ्यूजन ब्रेझिंग फिलर मेटलमध्ये Si घटक नसतो आणि त्यात उत्कृष्ट ऑक्सिडेशन प्रतिरोध आणि व्हल्कनायझेशन प्रतिरोध असतो. सोल्डरच्या प्रकारानुसार ब्रेझिंग तापमान ११५० ℃ ते १२१८ ℃ पर्यंत निवडले जाऊ शकते. ब्रेझिंगनंतर, १०६६ ℃ डिफ्यूजन ट्रीटमेंट केल्यावर मूळ धातूसारखेच गुणधर्म असलेला ब्रेझ्ड जोड मिळवता येतो.

(3) निकेल-आधारित मिश्रधातूसाठी ब्रेझिंग प्रक्रियेमध्ये संरक्षक वातावरण भट्टी, व्हॅक्यूम ब्रेझिंग आणि क्षणिक द्रव-अवस्था जोडणी यांचा अवलंब केला जाऊ शकतो. ब्रेझिंग करण्यापूर्वी, सँडपेपर पॉलिशिंग, फेल्ट व्हील पॉलिशिंग, ॲसिटोन स्क्रबिंग आणि रासायनिक स्वच्छतेद्वारे पृष्ठभागावरील ग्रीस आणि ऑक्साईड काढून टाकणे आवश्यक आहे. ब्रेझिंग प्रक्रियेचे पॅरामीटर्स निवडताना, हे लक्षात घेतले पाहिजे की फ्लक्स आणि मूळ धातू यांच्यातील तीव्र रासायनिक अभिक्रिया टाळण्यासाठी उष्णतेचे तापमान खूप जास्त नसावे आणि ब्रेझिंगचा कालावधी कमी असावा. मूळ धातूला तडे जाण्यापासून रोखण्यासाठी, कोल्ड-प्रोसेस्ड भागांना वेल्डिंग करण्यापूर्वी स्ट्रेस-रिलीव्ह केले पाहिजे आणि वेल्डिंगची उष्णता शक्य तितकी एकसमान असावी. प्रेसिपिटेशन-स्ट्रेंग्थन्ड सुपरअलॉयसाठी, भागांवर प्रथम सॉलिड सोल्युशन ट्रीटमेंट केली पाहिजे, त्यानंतर एजिंग स्ट्रेंग्थनिंग ट्रीटमेंटपेक्षा किंचित जास्त तापमानावर ब्रेझिंग केले पाहिजे आणि शेवटी एजिंग ट्रीटमेंट केली पाहिजे.

१) संरक्षक वातावरण भट्टीमध्ये ब्रेझिंग करण्यासाठी उच्च शुद्धतेच्या शिल्डिंग गॅसची आवश्यकता असते. ०.५% पेक्षा कमी w (AL) आणि w (TI) असलेल्या सुपरअलॉयसाठी, हायड्रोजन किंवा आर्गॉन वापरताना दवबिंदू -५४ ℃ पेक्षा कमी असावा. जेव्हा Al आणि Ti चे प्रमाण वाढते, तेव्हा उष्णता दिल्यावर अलॉयच्या पृष्ठभागाचे ऑक्सिडेशन होते. खालील उपाययोजना करणे आवश्यक आहे; थोड्या प्रमाणात फ्लक्स (जसे की fb105) टाका आणि फ्लक्सने ऑक्साईड फिल्म काढून टाका; भागांच्या पृष्ठभागावर ०.०२५ ~ ०.०३८ मिमी जाडीचा थर चढवा; ब्रेझिंग करायच्या पदार्थाच्या पृष्ठभागावर सोल्डरची फवारणी आगाऊ करा; थोड्या प्रमाणात गॅस फ्लक्स, जसे की बोरॉन ट्रायफ्ल्युओराइड, टाका.

२) व्हॅक्यूम ब्रेझिंग: उत्तम संरक्षण परिणाम आणि ब्रेझिंगची गुणवत्ता मिळवण्यासाठी व्हॅक्यूम ब्रेझिंगचा मोठ्या प्रमाणावर वापर केला जातो. ठराविक निकेल-आधारित सुपरअलॉय जोडांच्या यांत्रिक गुणधर्मांसाठी तक्ता १५ पहा. ज्या सुपरअलॉयमध्ये w (AL) आणि w (TI) ४% पेक्षा कमी असतात, त्यांच्या पृष्ठभागावर ०.०१ ~ ०.०१५ मिमी जाडीचा निकेलचा थर इलेक्ट्रोप्लेट करणे चांगले असते, जरी कोणत्याही विशेष पूर्व-उपचारांशिवाय सोल्डरचे वेटिंग सुनिश्चित केले जाऊ शकते. जेव्हा w (AL) आणि w (TI) ४% पेक्षा जास्त असतात, तेव्हा निकेल कोटिंगची जाडी ०.०२ ते ०.०३ मिमी असावी. खूप पातळ कोटिंगचा कोणताही संरक्षणात्मक परिणाम होत नाही आणि खूप जाड कोटिंगमुळे जोडाची मजबुती कमी होते. वेल्ड करायचे भाग व्हॅक्यूम ब्रेझिंगसाठी बॉक्समध्ये देखील ठेवले जाऊ शकतात. बॉक्स गेटरने भरलेला असावा. उदाहरणार्थ, Zr उच्च तापमानात वायू शोषून घेतो, ज्यामुळे बॉक्समध्ये स्थानिक व्हॅक्यूम तयार होऊ शकतो, आणि अशा प्रकारे अलॉयच्या पृष्ठभागाचे ऑक्सिडेशन रोखले जाते.

तक्ता १५ ठराविक निकेल आधारित सुपरअलॉयच्या व्हॅक्यूम ब्रेझ्ड जोडांचे यांत्रिक गुणधर्म

सुपरअलॉयच्या ब्रेझ केलेल्या जोडाची सूक्ष्म-संरचना आणि मजबुती ब्रेझिंग गॅपनुसार बदलते, आणि ब्रेझिंगनंतरची डिफ्यूजन ट्रीटमेंट जोडाच्या गॅपचे कमाल स्वीकार्य मूल्य आणखी वाढवते. इनकॉनेल अलॉयचे उदाहरण घेतल्यास, b-ni82crsib वापरून ब्रेझ केलेल्या इनकॉनेल जोडाची कमाल गॅप, १००० ℃ तापमानावर १ तास डिफ्यूजन ट्रीटमेंट केल्यानंतर ९० मायक्रॉनपर्यंत पोहोचू शकते; तथापि, b-ni71crsib वापरून ब्रेझ केलेल्या जोडाची कमाल गॅप, १००० ℃ तापमानावर १ तास डिफ्यूजन ट्रीटमेंट केल्यानंतर सुमारे ५० मायक्रॉन असते.

३) क्षणिक द्रव प्रावस्था जोडणी (ट्रान्झिएंट लिक्विड फेज कनेक्शन) मध्ये, फिलर मेटल म्हणून इंटरलेअर मिश्रधातूचा (सुमारे २.५ ~ १०० मायक्रॉन जाडीचा) वापर केला जातो, ज्याचा वितळणांक मूळ धातूपेक्षा कमी असतो. कमी दाबाखाली (० ~ ०.००७ एमपीए) आणि योग्य तापमानात (११०० ~ १२५० अंश सेल्सिअस), इंटरलेअर मटेरियल प्रथम वितळते आणि मूळ धातूला ओलसर करते. घटकांच्या जलद प्रसारामुळे, जोड तयार होण्यासाठी सांध्यावर समतापीय घनीकरण होते. ही पद्धत मूळ धातूच्या पृष्ठभागाच्या जुळवणीची आवश्यकता मोठ्या प्रमाणात कमी करते आणि वेल्डिंगचा दाब कमी करते. क्षणिक द्रव प्रावस्था जोडणीचे मुख्य मापदंड म्हणजे दाब, तापमान, धरून ठेवण्याचा वेळ आणि इंटरलेअरची रचना. वेल्डमेंटचा जुळणारा पृष्ठभाग चांगल्या संपर्कात ठेवण्यासाठी कमी दाब दिला जातो. तापवण्याचे तापमान आणि वेळेचा सांध्याच्या कार्यक्षमतेवर मोठा परिणाम होतो. जर जोड मूळ धातूइतकाच मजबूत असणे आवश्यक असेल आणि त्यामुळे मूळ धातूच्या कार्यक्षमतेवर परिणाम होत नसेल, तर उच्च तापमान (उदा. ≥ 1150 ℃) आणि जास्त वेळ (उदा. 8 ~ 24 तास) या जोडणी प्रक्रियेच्या मापदंडांचा अवलंब केला पाहिजे; जर जोडाच्या जोडणीची गुणवत्ता कमी होत असेल किंवा मूळ धातू उच्च तापमान सहन करू शकत नसेल, तर कमी तापमान (1100 ~ 1150 ℃) आणि कमी वेळ (1 ~ 8 तास) वापरला पाहिजे. मध्यवर्ती थरासाठी जोडलेल्या मूळ धातूची रचना मूलभूत रचना म्हणून घेतली पाहिजे आणि त्यात B, Si, Mn, Nb इत्यादींसारखे वेगवेगळे शीतकरण घटक जोडले पाहिजेत. उदाहरणार्थ, युडिमेट मिश्रधातूची रचना ni-15cr-18.5co-4.3al-3.3ti-5mo आहे, आणि क्षणिक द्रव अवस्था जोडणीसाठीच्या मध्यवर्ती थराची रचना b-ni62.5cr15co15mo5b2.5 आहे. हे सर्व घटक Ni Cr किंवा Ni Cr Co मिश्रधातूंचे वितळण तापमान सर्वात कमी करू शकतात, परंतु B चा प्रभाव सर्वात स्पष्ट आहे. याव्यतिरिक्त, B चा उच्च प्रसार दर आंतरस्तरीय मिश्रधातू आणि मूळ धातूला वेगाने एकजीव करू शकतो.