Lodning af rustfrit stål

Lodning af rustfrit stål

1. Loddeevne

Det primære problem ved lodning af rustfrit stål er, at oxidfilmen på overfladen alvorligt påvirker befugtningen og spredningen af ​​loddet. Forskellige rustfrie ståltyper indeholder en betydelig mængde Cr, og nogle indeholder også Ni, Ti, Mn, Mo, Nb og andre elementer, som kan danne en række oxider eller endda sammensatte oxider på overfladen. Blandt dem er oxiderne Cr2O3 og TiO2 af Cr og Ti ret stabile og vanskelige at fjerne. Ved lodning i luft skal der anvendes aktiv flux til at fjerne dem. Ved lodning i beskyttende atmosfære kan oxidfilmen kun reduceres i en atmosfære med høj renhed med lavt dugpunkt og tilstrækkelig høj temperatur. Ved vakuumlodning er det nødvendigt at have tilstrækkeligt vakuum og tilstrækkelig temperatur til at opnå en god loddeeffekt.

Et andet problem ved lodning af rustfrit stål er, at opvarmningstemperaturen har en alvorlig indvirkning på basismetallets struktur. Loddetemperaturen for austenitisk rustfrit stål må ikke være højere end 1150 ℃, da kornet ellers vil vokse betydeligt. Hvis austenitisk rustfrit stål ikke indeholder det stabile element Ti eller Nb og har et højt kulstofindhold, skal lodning inden for sensibiliseringstemperaturen (500 ~ 850 ℃) også undgås. For at forhindre, at korrosionsbestandigheden falder på grund af udfældning af kromkarbid, er valget af loddetemperatur for martensitisk rustfrit stål strengere. For det første skal loddetemperaturen matches med bratkølingstemperaturen for at kombinere loddeprocessen med varmebehandlingsprocessen. For det andet skal loddetemperaturen være lavere end anløbningstemperaturen for at forhindre, at basismetallet blødgøres under lodning. Princippet for valg af loddetemperatur for udfældningshærdende rustfrit stål er det samme som for martensitisk rustfrit stål, dvs. loddetemperaturen skal matche varmebehandlingssystemet for at opnå de bedste mekaniske egenskaber.

Ud over de to ovennævnte hovedproblemer er der en tendens til spændingsrevnedannelse ved lodning af austenitisk rustfrit stål, især ved lodning med kobber-zink-tilsatsmetal. For at undgå spændingsrevnedannelse skal emnet spændingsudglødes før lodning, og emnet skal opvarmes ensartet under lodningen.

2. Loddemateriale

(1) I henhold til anvendelseskravene til svejsninger af rustfrit stål omfatter de almindeligt anvendte loddetilsatsmetaller til svejsninger af rustfrit stål tin-bly-loddetilsatsmetal, sølvbaseret loddetilsatsmetal, kobberbaseret loddetilsatsmetal, manganbaseret loddetilsatsmetal, nikkelbaseret loddetilsatsmetal og ædelmetal-loddetilsatsmetal.

Tinblylodning bruges hovedsageligt til lodning af rustfrit stål, og det er egnet til at have et højt tinindhold. Jo højere tinindholdet i loddet er, desto bedre er dets befugtningsevne på rustfrit stål. Forskydningsstyrken af ​​1Cr18Ni9Ti-samlinger i rustfrit stål, der er loddet med flere almindelige tinblylodninger, er angivet i tabel 3. På grund af samlingernes lave styrke bruges de kun til lodning af dele med lille bæreevne.

Tabel 3 forskydningsstyrke af 1Cr18Ni9Ti rustfrit stålsamling loddet med tinblylodning

Sølvbaserede tilsatsmetaller er de mest almindeligt anvendte tilsatsmetaller til lodning af rustfrit stål. Blandt dem er sølv-kobber-zink og sølv-kobber-zink-cadmium tilsatsmetaller mest udbredte, fordi loddetemperaturen har ringe effekt på basismetallets egenskaber. Styrken af ​​ICr18Ni9Ti-samlinger i rustfrit stål loddet med adskillige almindelige sølvbaserede loddemetaller er anført i tabel 4. Samlinger i rustfrit stål loddet med sølvbaseret loddemetal anvendes sjældent i stærkt korrosive medier, og samlingernes arbejdstemperatur overstiger generelt ikke 300 ℃. Ved lodning af rustfrit stål uden nikkel skal der anvendes loddemetal med mere nikkel, såsom b-ag50cuzncdni, for at forhindre korrosion af loddesamlingen i fugtige omgivelser. Ved lodning af martensitisk rustfrit stål skal der anvendes loddemetal med en loddetemperatur på ikke over 650 ℃, såsom b-ag40cuzncd, for at forhindre blødgøring af basismetallet. Ved lodning af rustfrit stål i beskyttende atmosfære kan lithiumholdigt selvlodningsflussmiddel, såsom b-ag92culi og b-ag72culi, anvendes for at fjerne oxidfilmen på overfladen. Ved lodning af rustfrit stål i vakuum kan man vælge sølvtilsatsmateriale, der indeholder elementer som Mn, Ni og RD, for at sikre, at tilsatsmetallet stadig har god befugtningsevne, selvom det ikke indeholder elementer som Zn og CD, der let fordamper.

Tabel 4 styrke af ICr18Ni9Ti rustfrit stålsamling loddet med sølvbaseret tilsatsmetal

Kobberbaserede loddetilsatsmetaller, der anvendes til lodning af forskellige ståltyper, er hovedsageligt rent kobber, kobbernikkel og kobbermangan-kobolt. Rent kobberloddetilsatsmetal anvendes hovedsageligt til lodning under gasbeskyttelse eller vakuum. Arbejdstemperaturen for en samling af rustfrit stål er ikke mere end 400 ℃, men samlingen har dårlig oxidationsbestandighed. Kobbernikkelloddetilsatsmetal anvendes hovedsageligt til flammelodning og induktionslodning. Styrken af ​​den loddede 1Cr18Ni9Ti rustfri stålsamling er vist i tabel 5. Det kan ses, at samlingen har samme styrke som basismetallet, og arbejdstemperaturen er høj. CuMnco-loddetilsatsmetal anvendes hovedsageligt til lodning af martensitisk rustfrit stål i beskyttende atmosfære. Samlingens styrke og arbejdstemperatur er sammenlignelig med dem, der er loddet med guldbaseret tilsatsmetal. For eksempel har 1Cr13 rustfri stålsamlingen loddet med b-cu58mnco-lodning samme ydeevne som den samme rustfri stålsamling loddet med b-au82ni-lodning (se tabel 6), men produktionsomkostningerne er kraftigt reduceret.

Tabel 5 forskydningsstyrke for 1Cr18Ni9Ti rustfrit stålsamling loddet med højtemperatur kobberbaseret tilsatsmetal

Tabel 6 forskydningsstyrke for loddet samling af 1Cr13 rustfrit stål

Manganbaserede loddetilsatsmetaller anvendes hovedsageligt til gasbeskyttet lodning, og gassens renhed skal være høj. For at undgå kornvækst i basismetallet bør der vælges et tilsvarende loddetilsatsmetal med en loddetemperatur lavere end 1150 ℃. Tilfredsstillende loddeeffekt kan opnås for samlinger af rustfrit stål loddet med manganbaseret lodning, som vist i tabel 7. Samlingens arbejdstemperatur kan nå 600 ℃.

Tabel 7 forskydningsstyrke af LCR18NI9FI rustfrit stålsamling loddet med manganbaseret tilsatsmetal

Når rustfrit stål loddes med nikkelbaseret tilsatsmetal, har samlingen god ydeevne ved høje temperaturer. Dette tilsatsmetal anvendes generelt til gasbeskyttet lodning eller vakuumlodning. For at overvinde problemet med, at der produceres mere sprøde forbindelser i den loddede samling under samlingsdannelsen, hvilket reducerer samlingens styrke og plasticitet alvorligt, bør samlingsspalten minimeres for at sikre, at de elementer, der let danner en sprød fase i loddet, diffunderes fuldt ud ind i basismetallet. For at forhindre kornvækst i basismetallet på grund af lang holdetid ved loddetemperatur, kan der træffes procesforanstaltninger med korttidsholdning og diffusionsbehandling ved lavere temperatur (sammenlignet med loddetemperaturen) efter svejsning.

Ædelmetaller til lodning af rustfrit stål omfatter hovedsageligt guldbaserede tilsatsmetaller og palladiumholdige tilsatsmetaller, hvoraf de mest typiske er b-au82ni, b-ag54cupd og b-au82ni, som har god befugtningsevne. Loddede samlinger i rustfrit stål har høj høj temperaturstyrke og oxidationsbestandighed, og den maksimale driftstemperatur kan nå 800 ℃. B-ag54cupd har lignende egenskaber som b-au82ni, og prisen er lav, så det har en tendens til at erstatte b-au82ni.

(2) Overfladen af ​​rustfrit stål i flux og ovnatmosfære indeholder oxider såsom Cr2O3 og TiO2, som kun kan fjernes ved hjælp af flux med stærk aktivitet. Når rustfrit stål loddes med tinblylodning, er det egnede flux en vandig fosforsyreopløsning eller zinkoxidsaltsyreopløsning. Aktivitetstiden for den vandige fosforsyreopløsning er kort, så loddemetoden med hurtig opvarmning skal anvendes. Fb102, fb103 eller fb104 flux kan bruges til lodning af rustfrit stål med sølvbaserede tilsatsmetaller. Ved lodning af rustfrit stål med kobberbaseret tilsatsmetal anvendes fb105 flux på grund af den høje loddetemperatur.

Ved lodning af rustfrit stål i ovnen anvendes ofte vakuumatmosfære eller beskyttende atmosfære, såsom hydrogen, argon og dekompositionsammoniak. Under vakuumlodning skal vakuumtrykket være lavere end 10-2 Pa. Ved lodning i beskyttende atmosfære må gassens dugpunkt ikke være højere end -40 ℃. Hvis gassens renhed ikke er tilstrækkelig, eller loddetemperaturen ikke er høj, kan en lille mængde gaslodningsflussmiddel, såsom bortrifluorid, tilsættes atmosfæren.

2. Loddeteknologi

Rustfrit stål skal rengøres grundigere før lodning for at fjerne eventuel fedt- og oliefilm. Det er bedre at lodde umiddelbart efter rengøring.

Lodning af rustfrit stål kan anvendes med flamme, induktion og opvarmning med ovnmedium. Lodningsovnen i ovnen skal have et godt temperaturkontrolsystem (afvigelsen fra loddetemperaturen skal være ± 6 ℃) og kan afkøles hurtigt. Når brint anvendes som beskyttelsesgas til lodning, afhænger kravene til brint af loddetemperaturen og sammensætningen af ​​basismetallet, dvs. jo lavere loddetemperaturen er, desto mere stabilisator indeholder basismetallet, og desto lavere kræves brintdugpunktet. For eksempel skal brintdugpunktet for martensitisk rustfrit stål som 1Cr13 og cr17ni2t være lavere end -40 ℃ ved lodning ved 1000 ℃; for 18-8 kromnikkel rustfrit stål uden stabilisator skal brintdugpunktet være lavere end 25 ℃ under lodning ved 1150 ℃; For rustfrit stål med titaniumstabilisator skal hydrogendugpunktet dog være lavere end -40 ℃ ved lodning ved 1150 ℃. Ved lodning med argonbeskyttelse kræves en højere renhed af argon. Hvis kobber eller nikkel er belagt på overfladen af ​​rustfrit stål, kan kravet til renheden af ​​beskyttelsesgassen reduceres. For at sikre fjernelse af oxidfilm på overfladen af ​​rustfrit stål kan BF3-gasflusmiddel også tilsættes, og lithium- eller borholdigt selvflussmiddel kan også anvendes. Ved vakuumlodning af rustfrit stål afhænger kravene til vakuumgraden af ​​loddetemperaturen. Med stigende loddetemperatur kan det nødvendige vakuum reduceres.

Hovedprocessen i rustfrit stål efter lodning er at rense den resterende flux og den resterende flydehæmmer og udføre varmebehandling efter lodning, hvis det er nødvendigt. Afhængigt af den anvendte flux og loddemetode kan den resterende flux vaskes med vand, rengøres mekanisk eller rengøres kemisk. Hvis der anvendes slibemiddel til at rengøre den resterende flux eller oxidfilm i det opvarmede område nær samlingen, skal der anvendes sand eller andre ikke-metalliske fine partikler. Dele fremstillet af martensitisk rustfrit stål og udfældningshærdet rustfrit stål skal varmebehandles i henhold til materialets særlige krav efter lodning. Samlinger i rustfrit stål loddet med NiCrB og NiCrSi tilsatsmaterialer behandles ofte med diffusionsvarmebehandling efter lodning for at reducere kravene til loddegabet og forbedre samlingernes mikrostruktur og egenskaber.