Kako kontrolirati kvalitetu zavarivanja za otkivke od superlegure?

Otkivci od superlegure imaju izvrsna mehanička svojstva pri visokim temperaturama i služe kao osnovne nosive komponente za energetsku opremu. Unatoč tome, budući da sadrže elemente kao što su aluminij, titan, niobij i molibden, skloni su pucanju u zoni utjecaja topline zavarivanja i klasificirani su kao materijali koji se teško zavaruju. Aeronautičke plinske turbine postavljaju visoke zahtjeve pouzdanosti na komponente.

 

 

1. GTAW/TIG

Kao najčešće korištena metoda, daje stabilan električni luk i kontrolirani unos topline. Primjenjuje se na korijensko zavarivanje, višeprolazno zavarivanje debelih presjeka i popravke za otkivke na bazi nikla uključujući GH4169 i GH536. Usvojena je pozitivna elektroda istosmjerne struje i argonska zaštita na prednjoj i stražnjoj strani. Njegova učinkovitost zavarivanja je relativno niska, a pukotine uslijed likvidacije obično se javljaju u zoni utjecaja topline.

 

2.ŠAPA

Može se pohvaliti koncentriranom energijom i velikom dubinom prodiranja, s manjim izgaranjem legure u usporedbi s TIG zavarivanjem. Može postići potpuno prodiranje u jednom prolazu za izratke srednje debljine. Međutim, zahtijeva visoku preciznost montaže i ima uzak procesni prozor. Neodgovarajući unos topline može izazvati likvidacijske pukotine na granicama zrna. Pogodan je za masovnu proizvodnju.

 

3. Laser / Electron Beam Welding

Karakteriziran visokom gustoćom energije i malim izobličenjem pri zavarivanju, može spriječiti pukotine nastale likvidacijom i pristaje preciznim komponentama tankih stijenki. Zavarivanje elektronskim snopom ostvaruje zavarivanje bez oksidacije u uvjetima vakuuma, dok lasersko zavarivanje olakšava automatski rad. Nedostaci uključuju visoku cijenu opreme i stroge zahtjeve za montažne praznine; poroznost se lako pojavljuje u zavarenim šavovima. Prije zavarivanja potrebno je temeljito čišćenje površine.

 

4. Zavarivanje u čvrstom stanju

Kod inercijskog zavarivanja trenjem, osnovni metal ostaje nestopljen, tako da se izbjegavaju nedostaci kao što su pukotine skrućivanja i Lavesova faza. To je preferirani postupak za otkivke turbinskih diskova i rotirajućih osovina. Difuzijsko zavarivanje primjenjivo je na različite legure i precizne tanke komponente bez zavarenih spojeva dodatnog metala, ali ima duge cikluse obrade i iznimno visoke zahtjeve za kvalitetu površinske obrade.

 

5. Metalnolučno zavarivanje u zaštiti plina i ručno metalnolučno zavarivanje

Elektrolučno zavarivanje u zaštiti plina nudi visoku učinkovitost i koristi se za nekritična područja. Ručno elektrolučno zavarivanje omogućuje praktičan popravak na licu mjesta, ali ima slab učinak zaštite i visok rizik od kvarova. Njegova je primjena ograničena za primarne nosive otkivke zrakoplovnih plinskih turbina, a umjesto toga prioritet ima TIG zavarivanje.

 

 

1. Likvacijske pukotine

Pod toplinskim ciklusima zavarivanja, faze s niskim talištem na granicama zrna unutar zone utjecaja topline tope se u tekuće filmove. Podvrgnuti naprezanju zavarivanja, dolazi do međukristalnih pukotina. To je čest nedostatak u superlegurama na bazi nikla ojačanim taloženjem.

 

2. Ponovno zagrijte pukotine

Tijekom toplinske obrade nakon zavarivanja ili rada na visokim temperaturama, faze ojačavanja talože se unutar zrna i stvaraju stres. Nedovoljna čvrstoća granica zrna uzrokuje međuzrnske pukotine.

 

3. Poroznost i uključci troske

Poroznost se stvara kada se vodik i dušik apsorbiraju u rastaljene bazene, uzrokovano neadekvatnim uklanjanjem mrlja od ulja, oksidnih naslaga i vlage na površinama utora, nečistim zaštitnim plinom ili neuspješnom zaštitom stražnje strane. Uključci oksidne troske nastaju zbog nepotpunog uklanjanja troske između prolaza.

 

4. Taloženje krhke faze

Na primjer, segregacija niobija stvara Lavesovu fazu tijekom zavarivanja GH4169, koja degradira duktilnost, žilavost i učinak zamora zavarenih spojeva. To je uglavnom izazvano prekomjernim unosom topline i sporim brzinama hlađenja.

 

5. Grubljenje zrna

Zrna kovanog osnovnog metala pročišćena kovanjem postaju gruba u zoni utjecaja topline pod dugotrajnom izloženošću visokim temperaturama tijekom zavarivanja, što pogoršava mehanička svojstva zavarenih spojeva.

 

 

1. Prethodno zavarivanje

Provjerite specifikacije materijala i inherentne nedostatke otkovaka. Odaberite odgovarajuće metale za punjenje otporne na pucanje i održavajte ih otpornima na vlagu. Strojno zavarite utore i uklonite nečistoće kao što su mrlje od ulja i oksidni slojevi unutar najmanje 20 mm s obje strane utora. Dovršite kvalifikaciju postupka zavarivanja i osigurajte da zavarivači posjeduju važeće certifikate.

 

2. Postupak zavarivanja

Zavarivanje uskim zrncima izvodite uz lagano osciliranje elektrode. Kontrolirajte ulaz topline i međuprolaznu temperaturu kako biste ublažili segregaciju elemenata i likvaciju granica zrna. Očistite oksidne filmove i provedite vizualni pregled nakon završetka svakog prolaska zavarivanjem. Bilježite parametre zavarivanja kako biste postigli sljedivost.

 

3. Toplinska obrada nakon zavarivanja

Ublažavaju zaostala naprezanja pri zavarivanju i vraćaju mehanička svojstva zavarenih spojeva. Provedite tretman otopinom plus tretman starenjem prema specifikacijama legure. Strogo kontrolirajte parametre zagrijavanja, hlađenja i držanja kako biste izbjegli zgrubljivanje zrna ili nedovoljno smanjenje naprezanja.

 

4. Inspekcija nakon zavarivanja

Provedite vizualnu provjeru formiranja zavara i površinskih nedostataka. Kombinirajte penetrantsko ispitivanje (PT), ispitivanje magnetskim česticama (MT), ultrazvučno ispitivanje (UT) i radiografsko ispitivanje (RT) za inspekciju bez razaranja. Za kritične komponente potrebno je provesti dodatna metalografska ispitivanja, vlačna ispitivanja i ispitivanja pucanja naprezanja. Izmjerite distorziju zavarivanja i po potrebi ispravite ponašanje.

 

 

Ruihang, kao izravni proizvođač proizvoda od titana, opskrbljuje sirovine optimalne kvalitete za vašu proizvodnju preciznih komponenti. Ako imate bilo kakvih potreba za kupnjom šipki/pločica od legure titana, slobodno nas kontaktirajte putem e-pošte:Sam.Rui@bjrh-titanium.com