Lodding av rustfritt stål

Lodding av rustfritt stål

1. Loddbarhet

Hovedproblemet med lodding av rustfritt stål er at oksidfilmen på overflaten i alvorlig grad påvirker fuktingen og spredningen av loddetinn. Ulike rustfrie ståltyper inneholder en betydelig mengde Cr, og noen inneholder også Ni, Ti, Mn, Mo, Nb og andre elementer, som kan danne en rekke oksider eller til og med sammensatte oksider på overflaten. Blant disse er oksidene Cr2O3 og TiO2 av Cr og Ti ganske stabile og vanskelige å fjerne. Ved lodding i luft må aktiv fluss brukes for å fjerne dem. Ved lodding i beskyttende atmosfære kan oksidfilmen bare reduseres i en atmosfære med høy renhet med lavt duggpunkt og høy nok temperatur. Ved vakuumlodding er det nødvendig med nok vakuum og nok temperatur for å oppnå god loddeeffekt.

Et annet problem med lodding av rustfritt stål er at oppvarmingstemperaturen har en alvorlig effekt på strukturen til basismetallet. Loddingstemperaturen for austenittisk rustfritt stål skal ikke være høyere enn 1150 ℃, ellers vil kornet vokse betydelig. Hvis austenittisk rustfritt stål ikke inneholder stabile elementer Ti eller Nb og har høyt karboninnhold, bør lodding innenfor sensibiliseringstemperaturen (500 ~ 850 ℃) også unngås. For å forhindre at korrosjonsmotstanden reduseres på grunn av utfelling av kromkarbid. Valget av loddingstemperatur for martensittisk rustfritt stål er strengere. Det ene er å matche loddingstemperaturen med bråkjølingstemperaturen, for å kombinere loddingsprosessen med varmebehandlingsprosessen. Det andre er at loddingstemperaturen bør være lavere enn anløpingstemperaturen for å forhindre at basismetallet mykner under lodding. Prinsippet for valg av loddingstemperatur for utfellingsherding av rustfritt stål er det samme som for martensittisk rustfritt stål, det vil si at loddingstemperaturen må samsvare med varmebehandlingssystemet for å oppnå de beste mekaniske egenskapene.

I tillegg til de to hovedproblemene ovenfor, er det en tendens til spenningssprekker ved lodding av austenittisk rustfritt stål, spesielt ved lodding med kobber-sinkfyllmetall. For å unngå spenningssprekker, bør arbeidsstykket spenningsavlastes før lodding, og arbeidsstykket bør varmes jevnt opp under lodding.

2. Loddingsmateriale

(1) I henhold til brukskravene for sveisede materialer i rustfritt stål, inkluderer de vanligste loddetilsettmetallene for sveisede materialer i rustfritt stål loddetilsett av tinn, bly, sølvbasert loddetilsett, kobberbasert loddetilsett, manganbasert loddetilsett, nikkelbasert loddetilsett og edelmetallloddetilsett.

Tinnblylodde brukes hovedsakelig til lodding av rustfritt stål, og det er egnet for lodding med høyt tinninnhold. Jo høyere tinninnhold i loddet, desto bedre er dets fuktbarhet på rustfritt stål. Skjærfastheten til 1Cr18Ni9Ti-skjøter i rustfritt stål loddet med flere vanlige tinnblyloddemidler er listet opp i tabell 3. På grunn av skjøtenes lave styrke brukes de kun til lodding av deler med liten bæreevne.

Tabell 3 skjærstyrke for 1Cr18Ni9Ti rustfritt stålforbindelse loddet med tinnblylodding

Sølvbaserte tilsettmetaller er de mest brukte tilsettmetallene for lodding av rustfritt stål. Blant dem er sølv, kobber, sink og sølv, kobber, sink, kadmium tilsettmetaller mest brukt fordi loddetemperaturen har liten effekt på egenskapene til basismetallet. Styrken til ICr18Ni9Ti-skjøter i rustfritt stål loddet med flere vanlige sølvbaserte loddemetaller er listet opp i tabell 4. Skjøter i rustfritt stål loddet med sølvbaserte loddemetaller brukes sjelden i svært korrosive medier, og arbeidstemperaturen til skjøtene overstiger vanligvis ikke 300 ℃. Ved lodding av rustfritt stål uten nikkel, for å forhindre korrosjon av loddeforbindelsen i fuktige omgivelser, bør det brukes loddingsmetall med mer nikkel, for eksempel b-ag50cuzncdni. Ved lodding av martensittisk rustfritt stål, for å forhindre mykning av basismetallet, bør det brukes loddingsmetall med en loddingstemperatur som ikke overstiger 650 ℃, for eksempel b-ag40cuzncd. Ved lodding av rustfritt stål i beskyttende atmosfære kan litiumholdig selvloddende flussmiddel, som b-ag92culi og b-ag72culi, brukes for å fjerne oksidfilmen på overflaten. Ved lodding av rustfritt stål i vakuum kan man velge sølvfyllstoff som inneholder elementer som Mn, Ni og RD for å sikre at fyllstoffet fortsatt har god fuktbarhet selv om det ikke inneholder elementer som Zn og CD som lett fordamper.

Tabell 4 styrke til ICr18Ni9Ti rustfritt stålforbindelse loddet med sølvbasert fyllmateriale

Kobberbaserte loddetilsettmetaller som brukes til lodding av forskjellige ståltyper er hovedsakelig rent kobber, kobbernikkel og kobbermangan-kobolt. Rent kobberloddetilsettmetall brukes hovedsakelig til lodding under gassbeskyttelse eller vakuum. Arbeidstemperaturen for en skjøt i rustfritt stål er ikke høyere enn 400 ℃, men skjøten har dårlig oksidasjonsmotstand. Kobbernikkelloddetilsettmetall brukes hovedsakelig til flammelodding og induksjonslodding. Styrken til den loddede 1Cr18Ni9Ti-skjøten i rustfritt stål er vist i tabell 5. Det kan sees at skjøten har samme styrke som basismetallet, og arbeidstemperaturen er høy. CuMnco-loddetilsettmetall brukes hovedsakelig til lodding av martensittisk rustfritt stål i beskyttende atmosfære. Skjøtstyrken og arbeidstemperaturen er sammenlignbar med de som er loddet med gullbasert tilsettmetall. For eksempel har 1Cr13-skjøten i rustfritt stål loddet med b-cu58mnco-lodding samme ytelse som den samme skjøten i rustfritt stål loddet med b-au82ni-lodding (se tabell 6), men produksjonskostnadene er kraftig redusert.

Tabell 5 skjærstyrke for 1Cr18Ni9Ti rustfritt stålforbindelse loddet med høytemperatur kobberbasert fyllmateriale

Tabell 6 skjærstyrke for loddet skjøt i rustfritt stål 1Cr13

Manganbaserte loddetilsettmetaller brukes hovedsakelig til gassbeskyttet lodding, og det kreves høy gassrenhet. For å unngå kornvekst i basismetallet, bør det velges tilsvarende loddetilsettmetall med en loddetemperatur lavere enn 1150 ℃. Tilfredsstillende loddeeffekt kan oppnås for skjøter i rustfritt stål loddet med manganbasert loddetinn, som vist i tabell 7. Skjøtens arbeidstemperatur kan nå 600 ℃.

Tabell 7 skjærstyrke for LCR18NI9FI rustfritt stålforbindelse loddet med manganbasert fyllmateriale

Når rustfritt stål loddes med nikkelbasert fyllstoff, har skjøten god ytelse ved høye temperaturer. Dette fyllstoffet brukes vanligvis til gassbeskyttet lodding eller vakuumlodding. For å overvinne problemet med at det produseres mer sprø forbindelser i den loddede skjøten under skjøtdannelsen, noe som reduserer skjøtens styrke og plastisitet betydelig, bør skjøtgapet minimeres for å sikre at elementene som lett danner sprø fase i loddet, diffunderes fullstendig inn i basismetallet. For å forhindre kornvekst i basismetallet på grunn av lang holdetid ved loddetemperatur, kan prosesstiltak som korttidsholding og diffusjonsbehandling ved lavere temperatur (sammenlignet med loddetemperatur) etter sveising tas.

Edelmetalllodding som brukes til lodding av rustfritt stål, omfatter hovedsakelig gullbaserte tilsettmetaller og palladiumholdige tilsettmetaller. De mest typiske er b-au82ni, b-ag54cupd og b-au82ni, som har god fuktbarhet. Loddede skjøter i rustfritt stål har høy høytemperaturstyrke og oksidasjonsmotstand, og den maksimale arbeidstemperaturen kan nå 800 ℃. B-ag54cupd har lignende egenskaper som b-au82ni og er lav i prisen, så det har en tendens til å erstatte b-au82ni.

(2) Overflaten av rustfritt stål i flussmiddel og ovnsatmosfære inneholder oksider som Cr2O3 og TiO2, som bare kan fjernes ved bruk av flussmiddel med sterk aktivitet. Når rustfritt stål loddes med tinnblyloddetinn, er det passende flussmiddelet fosforsyre i vandig løsning eller sinkoksid i saltsyreløsning. Aktivitetstiden til fosforsyre i vandig løsning er kort, så loddingsmetoden med rask oppvarming må benyttes. Fb102-, fb103- eller fb104-flussmidler kan brukes til lodding av rustfritt stål med sølvbaserte fyllmaterialer. Ved lodding av rustfritt stål med kobberbasert fyllmateriale brukes fb105-flussmiddel på grunn av den høye loddetemperaturen.

Ved lodding av rustfritt stål i ovnen brukes ofte vakuumatmosfære eller beskyttende atmosfære som hydrogen, argon og dekomponeringsammoniakk. Under vakuumlodding skal vakuumtrykket være lavere enn 10⁻² Pa. Ved lodding i beskyttende atmosfære skal duggpunktet til gassen ikke være høyere enn -40 ℃. Hvis gassrenheten ikke er tilstrekkelig eller loddetemperaturen ikke er høy, kan en liten mengde gassloddeflussmiddel, som bortrifluorid, tilsettes atmosfæren.

2. Loddingsteknologi

Rustfritt stål må rengjøres grundigere før lodding for å fjerne fett- og oljefilm. Det er bedre å lodde umiddelbart etter rengjøring.

Lodding av rustfritt stål kan benytte flamme-, induksjons- og ovnsmediumoppvarmingsmetoder. Ovnen for lodding i ovnen må ha et godt temperaturkontrollsystem (avviket fra loddingstemperaturen må være ± 6 ℃) og kan kjøles ned raskt. Når hydrogen brukes som beskyttelsesgass for lodding, avhenger kravene til hydrogen av loddingstemperaturen og sammensetningen av basismetallet, det vil si at jo lavere loddingstemperaturen er, desto mer stabilisator inneholder basismetallet, og desto lavere kreves det for hydrogen duggpunkt. For eksempel, for martensittisk rustfritt stål som 1Cr13 og cr17ni2t, må hydrogen duggpunkt være lavere enn -40 ℃ ved lodding ved 1000 ℃; for 18-8 kromnikkel rustfritt stål uten stabilisator skal hydrogen duggpunkt være lavere enn 25 ℃ ved lodding ved 1150 ℃; For rustfritt stål med 1Cr18Ni9Ti som inneholder titanstabilisator, må imidlertid hydrogenduggpunktet være lavere enn -40 ℃ ved lodding ved 1150 ℃. Ved lodding med argonbeskyttelse kreves det en høyere renhet av argon. Hvis kobber eller nikkel er belagt på overflaten av rustfritt stål, kan kravet til renhet av beskyttelsesgassen reduseres. For å sikre fjerning av oksidfilm på overflaten av rustfritt stål, kan BF3-gassflussmiddel også tilsettes, og litium- eller borholdig selvflussmiddel kan også brukes. Ved vakuumlodding av rustfritt stål avhenger kravene til vakuumgrad av loddetemperaturen. Med økningen av loddetemperaturen kan det nødvendige vakuumet reduseres.

Hovedprosessen for rustfritt stål etter lodding er å rense gjenværende flussmiddel og gjenværende flytinhibitor, og utføre varmebehandling etter lodding om nødvendig. Avhengig av flussmiddel og loddemetode som brukes, kan gjenværende flussmiddel vaskes med vann, rengjøres mekanisk eller rengjøres kjemisk. Hvis slipemiddel brukes til å rengjøre gjenværende flussmiddel eller oksidfilm i det oppvarmede området nær skjøten, skal sand eller andre ikke-metalliske fine partikler brukes. Deler laget av martensittisk rustfritt stål og utskillelsesherdende rustfritt stål trenger varmebehandling i henhold til materialets spesielle krav etter lodding. Skjøter i rustfritt stål loddet med NiCrB- og NiCrSi-fyllmetaller behandles ofte med diffusjonsvarmebehandling etter lodding for å redusere kravene til loddegapet og forbedre mikrostrukturen og egenskapene til skjøtene.