सुपरअलॉयज़ का ब्रेज़िंग

सुपरअलॉयज़ का ब्रेज़िंग

(1) ब्रेज़िंग विशेषताएँ: सुपरअलॉयज़ को तीन श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है: निकल-आधारित, लौह-आधारित और कोबाल्ट-आधारित। इनमें अच्छे यांत्रिक गुण, ऑक्सीकरण-प्रतिरोध और उच्च तापमान पर संक्षारण-प्रतिरोध होते हैं। व्यावहारिक उत्पादन में निकल-आधारित मिश्रधातु का सबसे अधिक उपयोग किया जाता है।

सुपरअलॉय में अधिक Cr होता है, और गर्म करने पर सतह पर Cr2O3 ऑक्साइड फिल्म बन जाती है, जिसे हटाना मुश्किल होता है। निकल आधारित सुपरअलॉय में Al और Ti होते हैं, जो गर्म करने पर आसानी से ऑक्सीकृत हो जाते हैं। इसलिए, गर्म करने पर सुपरअलॉय के ऑक्सीकरण को रोकना या कम करना और ऑक्साइड फिल्म को हटाना ब्रेज़िंग के दौरान प्राथमिक समस्या है। चूँकि फ्लक्स में बोरेक्स या बोरिक एसिड ब्रेज़िंग तापमान पर आधार धातु के क्षरण का कारण बन सकता है, इसलिए प्रतिक्रिया के बाद अवक्षेपित बोरॉन आधार धातु में प्रवेश कर सकता है, जिसके परिणामस्वरूप अंतर-दानेदार घुसपैठ हो सकती है। उच्च Al और Ti सामग्री वाले कास्ट निकल आधारित मिश्र धातुओं के लिए, गर्म अवस्था में वैक्यूम की मात्रा ब्रेज़िंग के दौरान 10-2 ~ 10-3pa से कम नहीं होनी चाहिए ताकि गर्म करने पर मिश्र धातु की सतह पर ऑक्सीकरण से बचा जा सके।

विलयन सुदृढ़ीकरण और अवक्षेपण सुदृढ़ीकरण वाले निकल-आधारित मिश्रधातुओं के लिए, मिश्रधातु तत्वों के पूर्ण विघटन को सुनिश्चित करने के लिए, ब्रेज़िंग तापमान, विलयन उपचार के तापन तापमान के अनुरूप होना चाहिए। ब्रेज़िंग तापमान बहुत कम होने पर, मिश्रधातु तत्व पूरी तरह से नहीं घुल सकते; यदि ब्रेज़िंग तापमान बहुत अधिक हो, तो आधार धातु के कण बढ़ जाएँगे, और ऊष्मा उपचार के बाद भी भौतिक गुण बहाल नहीं होंगे। ढली हुई आधार मिश्रधातुओं का ठोस विलयन तापमान अधिक होता है, जो सामान्यतः बहुत अधिक ब्रेज़िंग तापमान के कारण भौतिक गुणों को प्रभावित नहीं करेगा।

कुछ निकल आधारित सुपरअलॉयज़, विशेष रूप से अवक्षेपण-प्रबलित मिश्रधातुओं में प्रतिबल दरार की प्रवृत्ति होती है। ब्रेज़िंग से पहले, प्रक्रिया में उत्पन्न प्रतिबल को पूरी तरह से हटा दिया जाना चाहिए, और ब्रेज़िंग के दौरान तापीय प्रतिबल को न्यूनतम किया जाना चाहिए।

(2) टांकना सामग्री: निकल-आधारित मिश्रधातु को चांदी-आधारित, शुद्ध तांबा, निकल-आधारित और सक्रिय सोल्डर के साथ टांकित किया जा सकता है। जब जोड़ का कार्य तापमान अधिक न हो, तो चांदी-आधारित सामग्रियों का उपयोग किया जा सकता है। चांदी-आधारित सोल्डर कई प्रकार के होते हैं। टांकना तापन के दौरान आंतरिक तनाव को कम करने के लिए, कम गलनांक वाले सोल्डर का चयन करना सर्वोत्तम होता है। चांदी-आधारित भराव धातु के साथ टांकना के लिए Fb101 फ्लक्स का उपयोग किया जा सकता है। उच्चतम एल्युमीनियम सामग्री वाले अवक्षेपण सुदृढ़ीकृत सुपर-मिश्रधातु को टांकने के लिए Fb102 फ्लक्स का उपयोग किया जाता है, और 10% ~ 20% सोडियम सिलिकेट या एल्युमीनियम फ्लक्स (जैसे fb201) मिलाया जाता है। जब टांकना तापमान 900 ℃ से अधिक हो, तो fb105 फ्लक्स का चयन किया जाना चाहिए।

निर्वात या सुरक्षात्मक वातावरण में टांकना करते समय, शुद्ध तांबे का उपयोग टांकना भराव धातु के रूप में किया जा सकता है। टांकना तापमान 1100 ~ 1150 ℃ है, और जोड़ में तनाव दरार उत्पन्न नहीं होगी, लेकिन कार्य तापमान 400 ℃ से अधिक नहीं होना चाहिए।

निकल-आधारित ब्रेज़िंग फ़िलर धातु, सुपरअलॉयज़ में सबसे अधिक इस्तेमाल की जाने वाली ब्रेज़िंग फ़िलर धातु है क्योंकि इसका उच्च तापमान प्रदर्शन अच्छा होता है और ब्रेज़िंग के दौरान कोई तनाव दरार नहीं होती। निकल-आधारित सोल्डर में मुख्य मिश्रधातु तत्व Cr, Si, B होते हैं, और सोल्डर की थोड़ी मात्रा में Fe, W आदि भी होते हैं। ni-cr-si-b की तुलना में, b-ni68crwb ब्रेज़िंग फ़िलर धातु, आधार धातु में B के अंतर-कणीय घुसपैठ को कम कर सकती है और गलनांक अंतराल को बढ़ा सकती है। यह उच्च तापमान वाले कार्यशील पुर्जों और टरबाइन ब्लेडों को ब्रेज़ करने के लिए एक ब्रेज़िंग फ़िलर धातु है। हालाँकि, W-युक्त सोल्डर की तरलता कम हो जाती है और जोड़ अंतराल को नियंत्रित करना मुश्किल हो जाता है।

सक्रिय विसरण ब्रेज़िंग भराव धातु में Si तत्व नहीं होता है और इसमें उत्कृष्ट ऑक्सीकरण प्रतिरोध और वल्कनीकरण प्रतिरोध होता है। सोल्डर के प्रकार के अनुसार ब्रेज़िंग तापमान 1150 ℃ से 1218 ℃ तक चुना जा सकता है। ब्रेज़िंग के बाद, 1066 ℃ विसरण उपचार के बाद आधार धातु के समान गुणों वाला ब्रेज़्ड जोड़ प्राप्त किया जा सकता है।

(3) ब्रेज़िंग प्रक्रिया: निकल-आधारित मिश्रधातुओं को सुरक्षात्मक वातावरण भट्टी, निर्वात ब्रेज़िंग और क्षणिक द्रव-चरण संयोजन में ब्रेज़िंग के रूप में अपनाया जा सकता है। ब्रेज़िंग से पहले, सतह को डीग्रीज़ किया जाना चाहिए और सैंडपेपर पॉलिशिंग, फेल्ट व्हील पॉलिशिंग, एसीटोन स्क्रबिंग और रासायनिक सफाई द्वारा ऑक्साइड हटाया जाना चाहिए। ब्रेज़िंग प्रक्रिया के मापदंडों का चयन करते समय, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि तापन तापमान बहुत अधिक नहीं होना चाहिए और ब्रेज़िंग का समय कम होना चाहिए ताकि फ्लक्स और आधार धातु के बीच तीव्र रासायनिक प्रतिक्रिया से बचा जा सके। आधार धातु को टूटने से बचाने के लिए, वेल्डिंग से पहले शीत-प्रसंस्कृत भागों को तनाव मुक्त किया जाना चाहिए, और वेल्डिंग तापन यथासंभव एकसमान होना चाहिए। अवक्षेपण-प्रबलित सुपर-मिश्रधातुओं के लिए, भागों को पहले ठोस विलयन उपचार से गुजरना चाहिए, फिर आयु-प्रबलन उपचार से थोड़ा अधिक तापमान पर ब्रेज़ किया जाना चाहिए, और अंत में आयु-प्रबंधन उपचार किया जाना चाहिए।

1) सुरक्षात्मक वातावरण भट्टी में ब्रेज़िंग के लिए उच्च शुद्धता वाली परिरक्षण गैस की आवश्यकता होती है। w (AL) और w (TI) 0.5% से कम वाले सुपरअलॉय के लिए, हाइड्रोजन या आर्गन का उपयोग करने पर ओसांक -54 °C से कम होना चाहिए। जब ​​Al और Ti की मात्रा बढ़ जाती है, तब भी मिश्र धातु की सतह गर्म होने पर ऑक्सीकृत हो जाती है। निम्नलिखित उपाय किए जाने चाहिए: थोड़ी मात्रा में फ्लक्स (जैसे fb105) मिलाएँ और फ्लक्स के साथ ऑक्साइड फिल्म को हटा दें; भागों की सतह पर 0.025 ~ 0.038 मिमी मोटी परत चढ़ाएँ; पहले से ब्रेज़ की जाने वाली सामग्री की सतह पर सोल्डर स्प्रे करें; थोड़ी मात्रा में गैस फ्लक्स, जैसे बोरॉन ट्राइफ्लोराइड मिलाएँ।

2) वैक्यूम ब्रेज़िंग वैक्यूम ब्रेज़िंग का उपयोग बेहतर सुरक्षा प्रभाव और ब्रेज़िंग गुणवत्ता प्राप्त करने के लिए व्यापक रूप से किया जाता है। विशिष्ट निकल आधारित सुपरअलॉय जोड़ों के यांत्रिक गुणों के लिए तालिका 15 देखें। w (AL) और w (TI) 4% से कम वाले सुपरअलॉय के लिए, सतह पर 0.01 ~ 0.015 मिमी निकल की एक परत इलेक्ट्रोप्लेट करना बेहतर होता है, हालांकि विशेष पूर्व उपचार के बिना सोल्डर का गीलापन सुनिश्चित किया जा सकता है। जब w (AL) और w (TI) 4% से अधिक हो, तो निकल कोटिंग की मोटाई 0.020.03 मिमी होगी। बहुत पतली कोटिंग का कोई सुरक्षात्मक प्रभाव नहीं होता है, और बहुत मोटी कोटिंग जोड़ की ताकत को कम कर देगी। वेल्ड किए जाने वाले हिस्सों को वैक्यूम ब्रेज़िंग के लिए बॉक्स में भी रखा जा सकता है

तालिका 15 विशिष्ट निकल आधारित सुपर मिश्रधातुओं के वैक्यूम ब्रेज़्ड जोड़ों के यांत्रिक गुण

सुपरअलॉय के ब्रेज़्ड जोड़ की सूक्ष्म संरचना और मजबूती ब्रेज़िंग गैप के साथ बदलती है, और ब्रेज़िंग के बाद विसरण उपचार जोड़ के गैप के अधिकतम स्वीकार्य मान को और बढ़ा देगा। इनकोनेल मिश्रधातु को एक उदाहरण के रूप में लेते हुए, b-ni82crsib से ब्रेज़्ड इनकोनेल जोड़ का अधिकतम गैप 1 घंटे के लिए 1000 ℃ पर विसरण उपचार के बाद 90 माइक्रोन तक पहुँच सकता है; हालाँकि, b-ni71crsib से ब्रेज़्ड जोड़ों के लिए, 1 घंटे के लिए 1000 ℃ पर विसरण उपचार के बाद अधिकतम गैप लगभग 50 माइक्रोन होता है।

3) क्षणिक तरल चरण कनेक्शन क्षणिक तरल चरण कनेक्शन इंटरलेयर मिश्र धातु (लगभग 2.5 ~ 100 माइक्रोन मोटी) का उपयोग करता है जिसका पिघलने बिंदु आधार धातु से भराव धातु के रूप में कम होता है। एक छोटे दबाव (0 ~ 0.007mpa) और एक उपयुक्त तापमान (1100 ~ 1250 ℃) के तहत, इंटरलेयर सामग्री पहले आधार धातु को पिघलाती है और नम करती है। तत्वों के तेजी से प्रसार के कारण, संयुक्त बनाने के लिए संयुक्त पर आइसोथर्मल जमना होता है। यह विधि आधार धातु की सतह की मिलान आवश्यकताओं को बहुत कम कर देती है और वेल्डिंग के दबाव को कम कर देती है। क्षणिक तरल चरण कनेक्शन के मुख्य पैरामीटर दबाव, तापमान, होल्डिंग समय और इंटरलेयर की संरचना हैं। यदि जोड़ को आधार धातु जितना मज़बूत होना आवश्यक है और आधार धातु के प्रदर्शन को प्रभावित नहीं करता है, तो उच्च तापमान (जैसे ≥ 1150 ℃) और लंबे समय (जैसे 8 ~ 24 घंटे) के कनेक्शन प्रक्रिया मापदंडों को अपनाया जाएगा; यदि जोड़ की कनेक्शन गुणवत्ता कम हो जाती है या आधार धातु उच्च तापमान का सामना नहीं कर सकता है, तो कम तापमान (1100 ~ 1150 ℃) और कम समय (1 ~ 8 घंटे) का उपयोग किया जाएगा। मध्यवर्ती परत को मूल संरचना के रूप में जुड़े आधार धातु संरचना को लेना चाहिए, और विभिन्न शीतलन तत्वों, जैसे कि B, Si, Mn, Nb, आदि को जोड़ना चाहिए। उदाहरण के लिए, उडिमेट मिश्र धातु की संरचना ni-15cr-18.5co-4.3al-3.3ti-5mo है, और क्षणिक तरल चरण कनेक्शन के लिए मध्यवर्ती परत की संरचना b-ni62.5cr15co15mo5b2.5 है। ये सभी तत्व Ni Cr या Ni Cr Co मिश्रधातुओं के गलनांक को न्यूनतम स्तर तक कम कर सकते हैं, लेकिन B का प्रभाव सबसे स्पष्ट है। इसके अलावा, B की उच्च विसरण दर अंतरपरत मिश्रधातु और आधार धातु को तेज़ी से समरूप बना सकती है।