Làm thế nào để kiểm soát chất lượng hàn đối với vật rèn siêu hợp kim?

Vật liệu rèn siêu hợp kim có các đặc tính cơ học ở nhiệt độ cao tuyệt vời và đóng vai trò là bộ phận chịu tải lõi cho thiết bị điện. Tuy nhiên, chứa các nguyên tố như nhôm, titan, niobi và molypden nên chúng dễ bị nứt trong vùng chịu ảnh hưởng nhiệt khi hàn và được xếp vào loại vật liệu khó hàn. Tua bin khí hàng không đặt ra yêu cầu về độ tin cậy cao đối với các bộ phận.

 

 

1. GTAW/TIG

Là phương pháp được sử dụng phổ biến nhất, nó mang lại hồ quang điện ổn định và lượng nhiệt đầu vào có thể kiểm soát được. Tiêu chuẩn này áp dụng cho hàn đường gốc, hàn nhiều đường cho các phần dày và công việc sửa chữa các vật liệu rèn gốc niken bao gồm GH4169 và GH536. Sử dụng tấm chắn điện cực dương và argon dòng điện trực tiếp ở cả mặt trước và mặt sau. Hiệu suất hàn của nó tương đối thấp và các vết nứt hóa lỏng có xu hướng xảy ra ở vùng chịu ảnh hưởng nhiệt.

 

2.CHÂN

Nó có năng lượng tập trung và độ sâu thâm nhập lớn, ít bị cháy hợp kim hơn so với hàn TIG. Nó có thể đạt được độ xuyên thấu hoàn toàn trong một lần đối với phôi có độ dày trung bình. Tuy nhiên, nó đòi hỏi độ chính xác lắp ráp cao và có khoảng thời gian xử lý hẹp. Lượng nhiệt đầu vào không phù hợp có thể gây ra các vết nứt ở ranh giới hạt. Nó phù hợp cho sản xuất hàng loạt.

 

3. Hàn tia Laser/Điện tử

Được đặc trưng bởi mật độ năng lượng cao và độ biến dạng hàn thấp, nó có thể ngăn chặn các vết nứt hóa lỏng và phù hợp với các thành phần có thành mỏng chính xác. Hàn chùm tia điện tử thực hiện hàn không bị oxy hóa trong điều kiện chân không, trong khi hàn laser tạo điều kiện cho hoạt động tự động. Những nhược điểm bao gồm chi phí thiết bị cao và yêu cầu khắt khe về khoảng cách lắp ráp; độ xốp dễ dàng xuất hiện ở các mối hàn. Cần làm sạch bề mặt kỹ lưỡng trước khi hàn.

 

4. Hàn trạng thái rắn

Đối với hàn ma sát quán tính, kim loại cơ bản vẫn không được sử dụng, do đó tránh được các khuyết tật như vết nứt đông đặc và pha Laves. Đây là quy trình ưa thích để rèn đĩa tuabin và trục quay. Hàn khuếch tán có thể áp dụng cho các hợp kim khác nhau và các bộ phận mỏng có độ chính xác cao không có mối hàn kim loại phụ, nhưng nó có chu trình xử lý dài và yêu cầu cực kỳ cao về chất lượng gia công bề mặt.

 

5. Hàn hồ quang kim loại được bảo vệ bằng khí và hàn hồ quang kim loại thủ công

Hàn hồ quang kim loại được bảo vệ bằng khí mang lại hiệu quả cao và được sử dụng cho các khu vực không quan trọng. Hàn hồ quang kim loại thủ công cho phép sửa chữa tại chỗ thuận tiện nhưng hiệu quả che chắn kém và rủi ro khuyết tật cao. Ứng dụng của nó bị hạn chế đối với việc rèn chịu lực chính của tuabin khí hàng không và thay vào đó, hàn TIG được ưu tiên.

 

 

1. Vết nứt hóa lỏng

Trong chu trình nhiệt hàn, các pha có điểm nóng chảy thấp ở ranh giới hạt trong vùng chịu ảnh hưởng nhiệt sẽ tan chảy thành màng chất lỏng. Dưới tác dụng của ứng suất hàn, vết nứt giữa các hạt xảy ra. Đó là một khiếm khuyết phổ biến trong các siêu hợp kim gốc niken được tăng cường kết tủa.

 

2. Hâm nóng lại vết nứt

Trong quá trình xử lý nhiệt sau hàn hoặc làm việc ở nhiệt độ cao, các giai đoạn tăng cường kết tủa bên trong hạt và tạo ra ứng suất. Độ bền ranh giới hạt không đủ sẽ dẫn đến các vết nứt giữa các hạt.

 

3. Độ xốp và tạp chất xỉ

Độ xốp hình thành khi hydro và nitơ được hấp thụ vào các bể nóng chảy, do loại bỏ không đủ các vết dầu, vảy oxit và độ ẩm trên bề mặt rãnh, khí bảo vệ không tinh khiết hoặc tấm chắn mặt sau không thành công. Các tạp chất xỉ oxit phát sinh từ việc loại bỏ xỉ giữa các bước không hoàn chỉnh.

 

4. Lượng mưa pha giòn

Ví dụ, sự phân tách niobi tạo ra pha Laves trong quá trình hàn GH4169, làm suy giảm độ dẻo, độ bền và hiệu suất mỏi của các mối hàn. Điều này chủ yếu được gây ra bởi lượng nhiệt đầu vào quá cao và tốc độ làm mát chậm.

 

5. Làm hạt to hơn

Các hạt kim loại cơ bản được rèn được tinh chế bằng cách rèn phát triển thô trong vùng chịu ảnh hưởng nhiệt khi tiếp xúc với nhiệt độ cao kéo dài trong quá trình hàn, làm suy yếu tính chất cơ học của mối hàn.

 

 

1. Hàn trước

Xác minh các thông số kỹ thuật của vật liệu và các khuyết tật vốn có của vật rèn. Chọn kim loại phụ phù hợp có khả năng chống nứt và giữ cho chúng chống ẩm. Hàn các rãnh bằng máy và loại bỏ các chất gây ô nhiễm như vết dầu và các lớp oxit trong phạm vi ít nhất 20 mm ở cả hai mặt của rãnh. Hoàn thành việc đánh giá quy trình hàn và đảm bảo thợ hàn có chứng chỉ hợp lệ.

 

2. Quá trình hàn

Tiến hành hàn hạt hẹp với dao động điện cực nhẹ. Kiểm soát nhiệt lượng đầu vào và nhiệt độ giữa các đường hàn để giảm thiểu sự phân tách phần tử và hiện tượng hóa lỏng ranh giới hạt. Làm sạch màng oxit và tiến hành kiểm tra trực quan sau khi hoàn thành mỗi đường hàn. Ghi lại các thông số hàn để đạt được khả năng truy xuất nguồn gốc.

 

3. Xử lý nhiệt sau hàn

Giảm ứng suất dư hàn và khôi phục tính chất cơ học của mối hàn. Thực hiện xử lý dung dịch cộng với xử lý lão hóa theo thông số kỹ thuật của hợp kim. Kiểm soát chặt chẽ các thông số làm nóng, làm nguội và giữ để tránh hiện tượng hạt bị thô hoặc giảm ứng suất không đủ.

 

4. Kiểm tra sau hàn

Tiến hành kiểm tra trực quan sự hình thành mối hàn và các khuyết tật bề mặt. Kết hợp thử nghiệm thẩm thấu (PT), thử nghiệm hạt từ tính (MT), thử nghiệm siêu âm (UT) và thử nghiệm chụp ảnh phóng xạ (RT) để kiểm tra không phá hủy. Đối với các bộ phận quan trọng, phải thực hiện kiểm tra kim loại bổ sung, thử kéo và thử đứt ứng suất. Đo biến dạng hàn và tiến hành hiệu chỉnh khi cần thiết.

 

 

Ruihang, với tư cách là nhà sản xuất trực tiếp các sản phẩm titan, cung cấp nguyên liệu thô chất lượng tối ưu cho hoạt động sản xuất linh kiện chính xác của bạn. Nếu bạn có bất kỳ nhu cầu mua hàng nào về thanh/tấm hợp kim titan, vui lòng liên hệ với chúng tôi qua email:Sam.Rui@bjrh-titanium.com