सुपरअलॉय की ब्रेज़िंग

सुपरअलॉय की ब्रेज़िंग

(1) ब्रेज़िंग विशेषताओं वाले सुपरअलॉय को तीन श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है: निकेल आधारित, आयरन आधारित और कोबाल्ट आधारित। इनमें उच्च तापमान पर अच्छे यांत्रिक गुण, ऑक्सीकरण प्रतिरोध और संक्षारण प्रतिरोध होते हैं। निकेल आधारित मिश्रधातु व्यावहारिक उत्पादन में सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाती है।

सुपरअलॉय में क्रोमियम (Cr) की मात्रा अधिक होती है, और गर्म करने पर सतह पर Cr₂O₃ ऑक्साइड की एक परत बन जाती है जिसे हटाना मुश्किल होता है। निकेल आधारित सुपरअलॉय में एल्युमिनियम (Al) और टाइटेनियम (Ti) होते हैं, जो गर्म करने पर आसानी से ऑक्सीकृत हो जाते हैं। इसलिए, गर्म करने के दौरान सुपरअलॉय के ऑक्सीकरण को रोकना या कम करना और ऑक्साइड परत को हटाना ब्रेज़िंग के दौरान प्राथमिक समस्या है। फ्लक्स में बोरेक्स या बोरिक एसिड ब्रेज़िंग तापमान पर बेस मेटल का क्षरण कर सकते हैं, और प्रतिक्रिया के बाद अवक्षेपित बोरॉन बेस मेटल में प्रवेश कर सकता है, जिसके परिणामस्वरूप अंतरकणीय अंतर्प्रवेश होता है। उच्च एल्युमिनियम (Al) और टाइटेनियम (Ti) सामग्री वाले कास्ट निकेल आधारित मिश्र धातुओं के लिए, गर्म अवस्था में निर्वात का स्तर ब्रेज़िंग के दौरान 10⁻² ~ 10⁻³ Pa से कम नहीं होना चाहिए ताकि गर्म करने के दौरान मिश्र धातु की सतह पर ऑक्सीकरण से बचा जा सके।

सॉल्यूशन स्ट्रेंथेड और प्रेसिपिटेशन स्ट्रेंथेड निकल बेस मिश्र धातुओं के लिए, मिश्र धातु तत्वों के पूर्ण विघटन को सुनिश्चित करने के लिए ब्रेज़िंग तापमान सॉल्यूशन ट्रीटमेंट के हीटिंग तापमान के अनुरूप होना चाहिए। यदि ब्रेज़िंग तापमान बहुत कम है, तो मिश्र धातु तत्व पूरी तरह से घुल नहीं पाते हैं; यदि ब्रेज़िंग तापमान बहुत अधिक है, तो बेस मेटल के कण बढ़ जाते हैं, और हीट ट्रीटमेंट के बाद भी सामग्री के गुण बहाल नहीं होते हैं। कास्ट बेस मिश्र धातुओं का सॉलिड सॉल्यूशन तापमान उच्च होता है, जो आमतौर पर बहुत अधिक ब्रेज़िंग तापमान के कारण सामग्री के गुणों को प्रभावित नहीं करता है।

कुछ निकल आधारित सुपरअलॉय, विशेष रूप से प्रेसिपिटेशन स्ट्रेंग्थन्ड अलॉय, में तनाव दरार पड़ने की प्रवृत्ति होती है। ब्रेज़िंग से पहले, प्रक्रिया में उत्पन्न तनाव को पूरी तरह से दूर किया जाना चाहिए, और ब्रेज़िंग के दौरान थर्मल तनाव को कम से कम किया जाना चाहिए।

(2) ब्रेज़िंग सामग्री: निकल आधारित मिश्रधातु को सिल्वर आधारित, शुद्ध तांबा, निकल आधारित और सक्रिय सोल्डर के साथ ब्रेज़ किया जा सकता है। जब जोड़ का कार्य तापमान अधिक न हो, तो सिल्वर आधारित सामग्री का उपयोग किया जा सकता है। सिल्वर आधारित सोल्डर कई प्रकार के होते हैं। ब्रेज़िंग के दौरान आंतरिक तनाव को कम करने के लिए, कम गलनांक वाले सोल्डर का चयन करना सर्वोत्तम होता है। सिल्वर आधारित फिलर धातु के साथ ब्रेज़िंग के लिए Fb101 फ्लक्स का उपयोग किया जा सकता है। Fb102 फ्लक्स का उपयोग उच्चतम एल्यूमीनियम सामग्री वाले अवक्षेपण प्रबलित सुपरअलॉय की ब्रेज़िंग के लिए किया जाता है, जिसमें 10% से 20% सोडियम सिलिकेट या एल्यूमीनियम फ्लक्स (जैसे Fb201) मिलाया जाता है। जब ब्रेज़िंग तापमान 900 ℃ से अधिक हो, तो Fb105 फ्लक्स का चयन किया जाना चाहिए।

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

सुपरअलॉय में निकेल आधारित ब्रेज़िंग फिलर मेटल सबसे अधिक उपयोग किया जाता है क्योंकि यह उच्च तापमान पर अच्छा प्रदर्शन करता है और ब्रेज़िंग के दौरान इसमें तनाव के कारण दरारें नहीं पड़तीं। निकेल आधारित सोल्डर में मुख्य मिश्रधातु तत्व Cr, Si, B हैं, और थोड़ी मात्रा में Fe, W आदि भी होते हैं। Ni-Cr-Si-B की तुलना में, B-Ni68CRWB ब्रेज़िंग फिलर मेटल बेस मेटल में B के अंतरकणीय अंतर्प्रवेश को कम कर सकता है और गलनांक तापमान अंतराल को बढ़ा सकता है। यह उच्च तापमान पर काम करने वाले पुर्जों और टरबाइन ब्लेडों की ब्रेज़िंग के लिए एक उपयुक्त फिलर मेटल है। हालांकि, W युक्त सोल्डर की तरलता कम हो जाती है और जोड़ के अंतर को नियंत्रित करना मुश्किल हो जाता है।

सक्रिय विसरण ब्रेज़िंग फिलर धातु में सिलिकॉन (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) निकल आधारित मिश्रधातुओं की ब्रेज़िंग प्रक्रिया में सुरक्षात्मक वातावरण भट्टी में ब्रेज़िंग, वैक्यूम ब्रेज़िंग और क्षणिक तरल अवस्था कनेक्शन को अपनाया जा सकता है। ब्रेज़िंग से पहले, सतह को सैंडपेपर पॉलिशिंग, फेल्ट व्हील पॉलिशिंग, एसीटोन स्क्रबिंग और रासायनिक सफाई द्वारा चिकनाई रहित और ऑक्साइड रहित किया जाना चाहिए। ब्रेज़िंग प्रक्रिया मापदंडों का चयन करते समय, यह ध्यान रखना 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 में दरार पड़ने से बचाने के लिए, वेल्डिंग से पहले कोल्ड प्रोसेस्ड भागों को तनाव मुक्त किया जाना चाहिए, और वेल्डिंग तापन यथासंभव एकसमान होना चाहिए। अवक्षेपण प्रबलित सुपरअलॉय के लिए, भागों को पहले ठोस विलयन उपचार से गुजारा जाना चाहिए, फिर एजिंग सुदृढ़ीकरण उपचार से थोड़ा अधिक तापमान पर ब्रेज़ किया जाना चाहिए, और अंत में एजिंग उपचार किया जाना चाहिए।

1) सुरक्षात्मक वातावरण भट्टी में ब्रेज़िंग के लिए उच्च शुद्धता वाली परिरक्षण गैस की आवश्यकता होती है। 0.5% से कम w (AL) और w (TI) वाले सुपरअलॉय के लिए, हाइड्रोजन या आर्गन का उपयोग करने पर ओस बिंदु -54 ℃ से कम होना चाहिए। Al और Ti की मात्रा बढ़ने पर, मिश्र धातु की सतह गर्म करने पर ऑक्सीकृत हो जाती है। निम्नलिखित उपाय किए जाने चाहिए: थोड़ी मात्रा में फ्लक्स (जैसे fb105) मिलाएं और फ्लक्स की सहायता से ऑक्साइड परत को हटा दें; पुर्जों की सतह पर 0.025 ~ 0.038 मिमी मोटी कोटिंग चढ़ाएं; ब्रेज़िंग की जाने वाली सामग्री की सतह पर पहले से सोल्डर का छिड़काव करें; बोरोन ट्राइफ्लोराइड जैसे गैस फ्लक्स की थोड़ी मात्रा मिलाएं।

2) वैक्यूम ब्रेज़िंग: बेहतर सुरक्षा प्रभाव और ब्रेज़िंग गुणवत्ता प्राप्त करने के लिए वैक्यूम ब्रेज़िंग का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। विशिष्ट निकल आधारित सुपरएलॉय जोड़ों के यांत्रिक गुणों के लिए तालिका 15 देखें। 4% से कम w (AL) और w (TI) वाले सुपरएलॉय के लिए, सतह पर 0.01 ~ 0.015 मिमी निकल की परत चढ़ाना बेहतर होता है, हालांकि विशेष पूर्व-उपचार के बिना भी सोल्डर की वेटिंग सुनिश्चित की जा सकती है। जब w (AL) और w (TI) 4% से अधिक हो, तो निकल कोटिंग की मोटाई 0.02 से 0.03 मिमी होनी चाहिए। बहुत पतली कोटिंग का कोई सुरक्षात्मक प्रभाव नहीं होता है, और बहुत मोटी कोटिंग जोड़ की मजबूती को कम कर देती है। वेल्ड किए जाने वाले भागों को वैक्यूम ब्रेज़िंग के लिए बॉक्स में भी रखा जा सकता है। बॉक्स को गेटर से भरा होना चाहिए। उदाहरण के लिए, Zr उच्च तापमान पर गैस को अवशोषित करता है, जिससे बॉक्स में स्थानीय वैक्यूम बन सकता है, इस प्रकार मिश्र धातु की सतह के ऑक्सीकरण को रोका जा सकता है।

तालिका 15 में विशिष्ट निकल आधारित सुपरअलॉय के वैक्यूम ब्रेज़्ड जोड़ों के यांत्रिक गुणधर्म दर्शाए गए हैं।

सुपरअलॉय के ब्रेज़्ड जोड़ की सूक्ष्म संरचना और मजबूती, ब्रेज़िंग गैप के साथ बदलती है, और ब्रेज़िंग के बाद डिफ्यूजन ट्रीटमेंट से जोड़ के गैप का अधिकतम स्वीकार्य मान और भी बढ़ जाता है। इनकॉनेल मिश्र धातु को उदाहरण के तौर पर लें, तो b-ni82crsib से ब्रेज़्ड इनकॉनेल जोड़ का अधिकतम गैप 1000 ℃ पर 1 घंटे के डिफ्यूजन ट्रीटमेंट के बाद 90um तक पहुंच सकता है; जबकि b-ni71crsib से ब्रेज़्ड जोड़ों के लिए, 1000 ℃ पर 1 घंटे के डिफ्यूजन ट्रीटमेंट के बाद अधिकतम गैप लगभग 50um होता है।

3) क्षणिक द्रव-चरण कनेक्शन: क्षणिक द्रव-चरण कनेक्शन में आधार धातु की तुलना में कम गलनांक वाली अंतःपरत मिश्र धातु (लगभग 2.5 ~ 100um मोटी) का उपयोग भराव धातु के रूप में किया जाता है। कम दबाव (0 ~ 0.007mpa) और उपयुक्त तापमान (1100 ~ 1250 ℃) पर, अंतःपरत सामग्री पहले पिघलती है और आधार धातु को नम करती है। तत्वों के तीव्र प्रसार के कारण, जोड़ पर समतापी ठोसकरण होता है जिससे जोड़ बनता है। यह विधि आधार धातु की सतह की मिलान आवश्यकताओं को काफी कम कर देती है और वेल्डिंग दबाव को भी कम करती है। क्षणिक द्रव-चरण कनेक्शन के मुख्य मापदंड दबाव, तापमान, धारण समय और अंतःपरत की संरचना हैं। वेल्ड की मिलान सतहों को अच्छे संपर्क में रखने के लिए कम दबाव का प्रयोग करें। तापन तापमान और समय का जोड़ के प्रदर्शन पर बहुत प्रभाव पड़ता है। यदि जोड़ को आधार धातु के समान मजबूत होना आवश्यक है और आधार धातु के प्रदर्शन को प्रभावित नहीं करना है, तो उच्च तापमान (जैसे ≥ 1150 ℃) और लंबे समय (जैसे 8 ~ 24 घंटे) के कनेक्शन प्रक्रिया मापदंडों को अपनाया जाना चाहिए; यदि जोड़ की गुणवत्ता कम हो जाती है या आधार धातु उच्च तापमान सहन नहीं कर सकती है, तो कम तापमान (1100 ~ 1150 ℃) और कम समय (1 ~ 8 घंटे) का उपयोग किया जाना चाहिए। मध्यवर्ती परत में कनेक्टेड आधार धातु की संरचना को मूल संरचना के रूप में लिया जाना चाहिए, और इसमें विभिन्न शीतलन तत्व, जैसे B, Si, Mn, Nb, आदि मिलाए जाने 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 मिश्र धातुओं के गलनांक को न्यूनतम स्तर तक कम कर सकते हैं, लेकिन B का प्रभाव सबसे अधिक स्पष्ट है। इसके अलावा, B की उच्च प्रसार दर अंतर-परत मिश्र धातु और आधार धातु को तेजी से समरूप बना सकती है।