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钎焊和焊接

钎焊

钎焊是指在液相线高于840的钎焊填充金属存在的情况下,通过将材料加热到钎焊温度来产生材料聚结的一组连接工艺°F(450)°C) 在母材的固相线以下,即母材不熔化。液相线或熔点是金属或合金完全液态的最低温度,固相线是金属或合金完全固态的最高温度。钎焊的特点是钎焊填充金属分布在紧密配合的接合面之间。在加热的作用下,钎料通过毛细管作用流动,熔化并重新凝固,在接头处的表面之间形成冶金结合。炉钎焊是钎焊Ni-/Co基合金的常用方法,特别是当使用高温钎焊钎料时,以下信息将集中在炉钎焊上。188bet金宝搏手机客户端下载

成功钎焊的Ni-/ Co-Bigal合金的关键是:188bet金宝搏手机客户端下载

  • 彻底清洁和贱金属表面的制备
  • 适当的填充金属选择用于预期应用
  • 在钎焊期间适当的拟合和自由克制
  • 钎焊期间适当的大气保护
  • 最小的热暴露,以避免贱金属中的二次沉淀

基础金属表面制备

必须在钎焊之前从部表面上除去灰尘,涂料,油墨,化学残留物,氧化物和鳞片等一切形式的污染物。否则,熔融的钎焊材料将难以“润湿”并沿着基金金属的表面流动。表面必须通过溶剂擦洗或脱脂,然后通过机械清洁或酸洗清洁表面。顽强的表面氧化物和鳞片可能需要研磨。清洁后,应尽快使用清洁手套来组装零件以防止随后的污染。值得注意的是,在钎焊之前,应在整个部件组件上使用适当的清洁技术,而不仅仅是钎焊的表面。

一些高温合金可从钎焊前施加薄镍闪光层,特别是188bet金宝搏手机客户端下载那些含有更高铝和钛含量的合金。该层通常通过电镀施加;不推荐使用镍磷合金的化学镍沉积物。188bet金宝搏手机客户端下载通常采用闪光层厚度高达约0.001英寸(0.025mm)的最大值,这取决于特定的贱金属合金和特定的关节几何形状。

钎焊填充金属选择

Proper selection of a brazing filler metal for the intended application depends upon a number of factors, including component design, base metal alloy(s), and 金宝搏appservice environment.钎料填料金属通常根据化学成分进行分类。Hastelloy®和Hayn金宝搏appes188bet金宝搏手机客户端下载®合金可以使用各种镍,钴,银,铜和金属填料金属成功钎焊;一些可能的钎焊填料金属列于表4中。钎焊填料金属的确切合金化含量决定了液相液和固体之间的温度范围,即熔化温度范围。熔融温度范围的幅度表示潜在的填充能力,并且具有较大熔化范围的钎填充金属通常更能填充更大的关节间隙。如果钎焊填料金属在特定温度下熔化,则将其称为共晶填充金属。结果,共晶填料金属具有较少的填充能力并且需要紧密的关节间隙。共晶填料金属的实例是AWS A5.8袋-8,BAU-4和BCU-1分类。

填料金属通常用作与液体粘合剂混合的粉末。钎料钎料也可以与水基凝胶悬浮剂混合以产生糊状物。填料金属也可作为箔和胶带提供。当非关节表面上的任何飞溅可能严重降低该位置时,应尽每一切努力将钎焊剂限制在关节区域,特别是如果它暴露于钎焊填充金属的熔点以上的服务温度,则可能会严重降低燃料的环境抵抗力金宝搏app。由于大多数钎焊金属不具有与Ni基腐蚀合金的耐腐蚀性相同的耐腐蚀性,因此钎焊仅在钎焊接接头与腐蚀环境中分离时仅用于连接。188bet金宝搏手机客户端下载

基于镍的钎焊填料金属可用于高温服务应用,高达2000°F(1093°C)。金宝搏app它们通常具有加入硼,硅和锰,以压下熔化范围并在各种温度下容纳钎焊。含硼的钎料填料金属用于航空航天和其他应用受到高温和胁迫条件的应用。然而,它们易于形成脆性硼化物的形成。这些钎焊金属还可含有铬,以提供更耐氧化的接头。

基于钴的钎焊填料金属通常用于实现与共碱合金的相容性,并获得良好的高温强度和抗氧化性。188bet金宝搏手机客户端下载

基于银的钎焊金属已成功地用于钎焊的钎焊耐钎焊合金,该抗耐腐蚀合金适用于大约400ºF(204ºC)的服务应用。金宝搏app188bet金宝搏手机客户端下载它们是以优异的流动特性和易用性而闻名。含有低温成分(如锌和锡)的填料金属对于炉钎焊难以使其难以在达到钎焊温度之前蒸发。大多数炉子钎焊与银基填料金属应在氩气氛中进行。应该注意,当暴露于富含熔融的银组合物时,大多数Ni碱基合金受到应力 - 腐蚀裂纹,188bet金宝搏手机客户端下载因此在利用银基填料金属时,贱金属在钎焊期间迫使基础金属在钎焊期间不存在粘附。这种液态金属脆化形式的裂化在钎焊温度下发生灾难性。

基于铜的钎焊填料金属倾向于用Ni碱基合金迅速地合金,提高液相用和减少流动性。188bet金宝搏手机客户端下载因此,它们应尽可能靠近关节放置,并且组件应迅速加热到钎焊温度。仅建议铜基钎焊金属用于在低于950°F(510°C)的维持服务温度下加入待使用的部件。金宝搏app含有大量磷的铜基钎焊金属应小心使用,因为它们倾向于在促进脆性骨折的粘合线处形成镍磷酸酯。铜基填料金属不应用于钎焊的辅助金属。188bet金宝搏手机客户端下载

由于其与基础金属的低相互作用而在加入薄的基础金属时,基于金基钎料主要使用。当良好的关节延展性和/或对氧化和腐蚀的抗性是主要问题时,它们也是有用的。

有关不同钎焊填充金属分类的更多详细信息,请参阅:AWS A5.8M / A5.8,钎焊和钎焊焊接规范,美国焊接协会。还有许多专有的钎焊金属和可商购的合金组合物。建议在为特定贱金属合金或应用选择填充金属时咨询钎料钎料。

拟合和固定

由于大多数钎焊合金在毛细血管作用的力下188bet金宝搏手机客户端下载流,因此钎焊的零件的适当拟合是至关重要的。为了促进熔融钎焊填充金属的均匀流过接合面积,必须在钎焊温度下保持0.001至0.005℃的接头间隙间隙(0.025至0.125mm)。在钎焊期间施加在钎焊关节上施加的过度的外部应力或菌株可能导致裂缝,尤其是当涉及钎焊的助熔剂时。如果可能,组件应钎焊在退火条件下(即,不冷的工作)。

利用适当的联合夹具也有帮助。熔炉钎焊的夹具必须具有良好的尺寸稳定性和通常低热质量,以便于快速冷却。金属夹具的能力受到通过重复的热循环保持近距离的能力,并且在热质量中相对较高。因此,石墨和陶瓷固定装置通常更适合于高温炉钎焊应用。石墨已广泛用于真空和惰性气体炉钎焊,并提供出色的效果。然而,石墨不应用于固定在没有合适的保护涂层的氢炉钎焊钎焊中,因为它将与氢气反应并可能产生钎焊部件的渗碳。还使用陶瓷,但通常用于较小的固定装置。

保护气氛和助熔剂

除了适当的清洁程序外,还在钎焊之前,炉子环境的控制和钎焊气氛的纯度对确保钎焊填充金属的适当流动特性是至关重要的。由于大多数Ni-/共碱基合金设计成形成顽固的氧188bet金宝搏手机客户端下载化膜,因此如果大气不严格地控制,则这些相同的氧化膜会在钎焊期间引起问题。从炉环境中排除氧气,氧化气体物种和可氧化物氧化物化合物,因为从炉内的任何源衍生的氧气可以产生接合区域的表面污染。例如,基于Ni的钎料金属通常与真空,高纯度氩气或氢气(还原)炉氛围结合使用。炉子和固定装置的内部应保持清洁,没有任何类型的可再氧化物沉积物,外部大气泄漏率应尽可能低。通过真空炉的高气压泄漏速率可以容易地引起薄膜薄膜,在钎焊的基础金属表面上形成。表面氧化膜的存在阻碍了钎料填料金属的流动,并且通常导致贫钎焊接接头。通过使用感应线圈加热源或具有还原气氛的炉子可以进行助焊剂的钎焊操作。

钎焊助熔剂用于保护和有助于润湿基础金属表面。助熔剂通常是氟化物和硼酸盐的混合物,其熔化低于钎焊填料金属的熔融温度。标准钎焊剂可与大多数Ni /碱基合金一起使用。188bet金宝搏手机客户端下载对于某些钎料金属或含铝和钛的基础金属合金,可能需要专用制剂。188bet金宝搏手机客户端下载有许多变量影响最合适的助焊剂,包括基础金属,填充金属,钎焊时间和关节设计。为了有效,钎焊剂必须在整个钎焊温度范围内保持活性。应在考虑首次使用特定的助焊剂时寻求钎焊助焊剂供应商的建议。钎焊后的助焊剂取出是必要的,对钎焊组件特别重要,这将经历腐蚀性或高温环境。可能需要研磨或研磨爆破以除去任何顽强的助熔剂残留物。

钎焊热循环的影响

与钎焊相关的热循环可对Haynes®和Hastelloy®合金的微观结构和性质产生有害影响。金宝搏app188bet金宝搏手机客户端下载钎焊期间的热循环曝光包括在所选择的钎焊温度下的时间,以及热量和冷却温度升高的时间。应注意确保各自的钎焊热循环不会产生组分中的二次阶段的有害沉淀。因此,应控制与钎焊操作相关的热循环,以最小化暴露于1000至1800ºF(538至982℃)的大致范围内的温度(538至982℃),其中大多数Ni-/共碱基合金倾向于沉淀二次相。188bet金宝搏手机客户端下载对于耐腐蚀合金,这种二级沉淀可能强烈影响其耐腐蚀188bet金宝搏手机客户端下载性。金宝搏app来自钎焊温度的正常冷却速率,特别是真空炉钎焊,通常太慢,以防止大多数Ni /碱基合金中的碳化物沉淀。188bet金宝搏手机客户端下载通过用氩气或氦气回填炉子可以提高真空环境中的冷却速率。如果在底座金属合金的溶液退火温度范围内进行钎焊,则可能存在正常和异常的晶粒生长,这可能是有害的服务性能。金宝搏app

表4:用于Hastelloy®和Haynes®合金的一些可能的钎料金属金宝搏app188bet金宝搏手机客户端下载

指定/规格 标称组成(wt.%) 液相液 - 固体 钎焊温度范围
AWS A5.8 ISO 17672. AMS.
袋子1 AG 345. 4769 45ag-15cu-16zn-24cd 1125-1145°F.
(607-618°C)
1145-1400°F.
(620-760°C)
袋子2 AG 335. 4768 35AG-26CU-21ZN-18CD 1125-1295°F.
(607-702°C)
1295-1550°F.
(700-840°C)
袋3. AG 351. 4771 50ag-15.5cu-15.5zn-16cd-3ni 1170-1270°F.
(632-688°C)
1270-1500°F.
(690-815°C)
袋4. AG 440. ---- 40ag-30cu-28zn-2ni 1240-1435°F.
(671-779°C)
1435-1650°F.
(780-900°C)
袋子8. AG 272. ---- 72ag-28cu. 1435°F(779°C) 1435-1650°F.
(780-900°C)
BAu-4型 AU 827. 4787. Au-18ni. 1740°F(949°C) 1740-1840°F.
(950-1005°C)
BAu-5型 AU 300. 4785. AU-36NI-34PD 2075-2130°F.
(1135-1166°C)
2130-2250°F.
(1165-1230°C)
BAu-6型 AU 700. 4786. AU-22NI-8PD 1845-1915°F.
(1007-1046°C)
1915-2050°F.
(1045-1120°C)
BCU-1 CU 141. ---- Cu-0.075p-0.02pb 1981°F(1083°C) 2000-2100°F.
(1095-1150°C)
BNI-1 NI 600. 4775. NI-14CR-3.1B-4.5SI-4.5FE-0.75C 1790-1900°F.
(977-1038°C)
1950-2200°F.
(1065-1205°C)
BNI-1A NI 610. 4776. NI-14CR-3.1B-4.5SI-4.5FE-0.06C 1790-1970°F.
(977-1077°C)
1970-2200°F.
(1080-1205°C)
BNI-2 NI 620. 4777. NI-7CR-3.1B-4.5SI-3FE-0.06C 1780-1830°F.
(971-999°C)
1850-2150°F.
(1010-1180°C)
BNI-3 NI 630. 4778. NI-3.1B-4.5SI-0.5FE-0.06C 1800-1900°F.
(982-1038°C)
1850-2150°F.
(1010-1180°C)
BNI-4. NI 631. 4779. NI-1.9B-3.5SI-1.5FE-0.06C 1800-1950°F.
(982-1066°C)
1850-2150°F.
(1010-1180°C)
BNI-5 NI 650. 4782 NI-19CR-0.03B-10.1SI-0.06C 1975-2075°F.
(1079-1135°C)
2100-2200°F.
(1150-1205°C)
BNI-6. NI 700. ---- NI-11P-0.06C 1610°F(877°C) 1700-2000°F.
(930-1095°C)
BNI-7. NI 710. ---- NI-14CR-0.02B-0.1SI-0.2FE-0.06C-10P 1630°F(888°C) 1700-2000°F.
(930-1095°C)
BCO-1 CO 1 4783 CO-19CR-17NI-0.8B-8SI-1FE-4W-0.4C 2050-2100°F.
(1120-1149°C)
2100-2250°F.
(1150-1230°C)

焊接

焊接是指通过在低于840°F(450℃)的液体的焊接填充金属的焊接填充金属存在下,通过将它们加热到焊接温度并低于基础金属的固体,产生一组连接方法,其通过在焊接填充金属的存在下并在底部金属的固体下方,i.e. without melting of the base metal. Ni/Co-base alloys can be successfully soldered, although alloys containing higher levels of chromium, aluminum, and titanium can be more difficult to solder. Many of the considerations for soldering are similar to those previously outlined for brazing of HASTELLOY® and HAYNES® alloys.

普通焊接填料金属由铅和锡的混合物组成。大多数常见类型的填料金属可用于焊料Ni / Co碱基合金。188bet金宝搏手机客户端下载具有相对高的锡含量的焊接填充金属提供最佳润湿性,例如60wt。%锡-40%wt。%铅或50重量%。%TIN-50 WT。%铅组合物。如果颜色匹配是优先级,则某些填充金属,例如95wt。%TIN-5 WT。%锑组合物,可能是最好的。 However, the soldered joint may eventually oxidize and become noticeable if there is exposure to elevated temperatures.

焊接填料金属可用于密封关节,但是不应预期提供机械强的关节或携带结构载荷。需要通过另一种增强装置提供机械强度,例如锁定接缝,铆接,点焊或螺栓连接。对于沉淀加强的合金,应在合金经历其年龄硬化热处理后进行焊接。188bet金宝搏手机客户端下载焊接涉及的相对较低的温度不应软化或削弱沉淀加强的合金。在焊接之前还应发生任何焊接,钎焊或其他加热处理操作。当与具有低熔点的铅和其他188bet金宝搏手机客户端下载金属接触时,Ni-/ Co-Base合金易于液态金属脆化。虽然这不会发生在正常焊接温度下,但应避免焊接接头过热。

通常需要含有盐酸的助熔剂,用于焊接含有铬的最多的Ni /碱基合金。188bet金宝搏手机客户端下载松香碱基通量通常是无效的。由于大多数助焊剂残留物吸收水分并可能变得高度腐蚀性,因此焊接后它们应彻底从工件中彻底除去。在水或碱性溶液中漂洗应该有效地去除大多数残基;然而,在油或润滑脂存在下,必须在漂洗前脱脂材料。

在焊接之后将无法进入的联合设计,例如长圈接头,在组装之前应涂有焊接填充金属。这通常用相同的填充金属合金用于焊接。工件可以浸入焊接填充金属的熔融浴中,或者表面可以涂覆有磁通并加热以允许焊接填充金属涂覆接头。预涂也可以通过镀锡完成。

目视检查通常足以评估焊接关节的质量。焊接金属应光滑且连续;肿块或其他视觉不连续性表示热量不足。孔最有可能由污染或过热引起,并且可能导致泄漏。焊接接头的泄密性要求应受压测试。

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