Jak kontrolovat kvalitu svařování u výkovků ze superslitiny?

Vysoce legované výkovky se vyznačují vynikajícími vysokoteplotními mechanickými vlastnostmi a slouží jako nosné prvky jádra energetických zařízení. Přesto, že obsahují prvky jako hliník, titan, niob a molybden, jsou náchylné k praskání v zóně ovlivněné teplem svařování a jsou klasifikovány jako těžko svařitelné materiály. Letecké plynové turbíny kladou vysoké požadavky na spolehlivost součástí.

 

 

1. GTAW/TIG

Jako nejběžněji používaná metoda poskytuje stabilní elektrické oblouky a regulovatelný přívod tepla. Platí pro kořenové svařování, vícenásobné svařování tlustých profilů a opravy výkovků na bázi niklu včetně GH4169 a GH536. Jsou použity kladné stejnosměrné elektrody a argonové stínění na přední i zadní straně. Jeho svařovací účinnost je relativně nízká a v tepelně ovlivněné zóně mají tendenci se vyskytovat likvační trhliny.

 

2.PAW

Může se pochlubit koncentrovanou energií a velkou hloubkou průniku, s menším vyhořením slitiny ve srovnání s TIG svařováním. U středně silných obrobků může dosáhnout plné penetrace jedním průchodem. Vyžaduje však vysokou přesnost montáže a má úzké procesní okno. Nesprávný přívod tepla může vyvolat praskliny na hranicích zrn. Je vhodný pro hromadnou výrobu.

 

3. Svařování laserem / elektronovým paprskem

Vyznačuje se vysokou hustotou energie a nízkým zkreslením při svařování, může inhibovat likvační trhliny a pasuje na přesné tenkostěnné součásti. Svařování elektronovým paprskem umožňuje svařování bez oxidace ve vakuu, zatímco laserové svařování usnadňuje automatický provoz. Nevýhody zahrnují vysoké náklady na zařízení a přísné požadavky na montážní mezery; ve svarech snadno vzniká pórovitost. Před svařováním je nutné povrch důkladně očistit.

 

4. Svařování v pevné fázi

U setrvačného třecího svařování zůstává základní kov nestavený, takže nedochází k defektům, jako jsou praskliny při tuhnutí a Lavesova fáze. Je to preferovaný proces pro výkovky turbínových disků a rotujících hřídelí. Difuzní svařování je použitelné pro různé slitiny a přesné tenké součásti bez svarů přídavného kovu, přesto se vyznačuje dlouhými cykly zpracování a extrémně vysokými požadavky na kvalitu obrábění povrchu.

 

5. Obloukové svařování kovů s ochranným plynem a ruční obloukové svařování kovů

Obloukové svařování kovů v ochranné atmosféře nabízí vysokou účinnost a používá se pro nekritické oblasti. Ruční obloukové svařování umožňuje pohodlnou opravu na místě, ale trpí špatným stínícím účinkem a vysokým rizikem defektů. Jeho použití je omezeno na primární nosné výkovky leteckých plynových turbín a místo toho má přednost svařování TIG.

 

 

1. Likvidační trhliny

Při tepelných cyklech svařování se fáze s nízkou teplotou tání na hranicích zrn v tepelně ovlivněné zóně roztaví do kapalných filmů. Při namáhání svařováním dochází k mezikrystalovému praskání. Je to běžná vada u superslitin na bázi niklu zpevněných precipitací.

 

2. Znovu zahřejte trhliny

Během tepelného zpracování po svařování nebo vysokoteplotního provozu se uvnitř zrn vysrážejí zpevňovací fáze a vytvářejí napětí. Nedostatečná pevnost na hranicích zrn vede ke vzniku mezikrystalových trhlin.

 

3. Pórovitost a struskové vměstky

Vzniká pórovitost, protože vodík a dusík jsou absorbovány do roztavených bazénů, což je způsobeno nedostatečným odstraněním olejových skvrn, oxidových usazenin a vlhkosti na površích drážek, nečistým ochranným plynem nebo selháním zadního stínění. Oxidové struskové vměstky vznikají neúplným meziprůchodovým odstraněním strusky.

 

4. Srážení křehké fáze

Například segregace niobu generuje během svařování GH4169 Lavesovu fázi, která zhoršuje tažnost, houževnatost a únavové vlastnosti svarových spojů. To je způsobeno především nadměrným přívodem tepla a pomalými rychlostmi chlazení.

 

5. Zhrubnutí zrn

Zrna kovaného obecného kovu zušlechtěného kováním hrubnou v tepelně ovlivněné zóně při dlouhodobém působení vysokých teplot při svařování, což zhoršuje mechanické vlastnosti svarových spojů.

 

 

1. Předsvařování

Ověřte materiálové specifikace a vlastní vady výkovků. Vyberte vhodné přídavné kovy odolné proti prasklinám a udržujte je odolné proti vlhkosti. Svařte drážky a odstraňte nečistoty, jako jsou olejové skvrny a oxidové vrstvy, do vzdálenosti nejméně 20 mm na obou stranách drážek. Dokončit kvalifikaci svářečského postupu a zajistit, aby svářeči měli platné certifikáty.

 

2. Proces svařování

Svařování s úzkými housenkami provádějte s mírnou oscilací elektrody. Ovládejte přívod tepla a teplotu mezi jednotlivými průchody, abyste zmírnili segregaci prvků a zkapalňování hranic zrn. Po dokončení každého svaru vyčistěte oxidové filmy a proveďte vizuální kontrolu. Zaznamenejte parametry svařování, abyste dosáhli sledovatelnosti.

 

3. Tepelné zpracování po svařování

Uvolněte zbytkové napětí při svařování a obnovte mechanické vlastnosti svarových spojů. Proveďte ošetření roztokem plus ošetření stárnutím podle specifikací slitiny. Přísně kontrolujte parametry zahřívání, ochlazování a udržování, abyste zabránili hrubnutí zrna nebo nedostatečnému uvolnění napětí.

 

4. Kontrola po svařování

Proveďte vizuální kontrolu tvorby svaru a povrchových vad. Kombinujte penetrační testování (PT), testování magnetických částic (MT), ultrazvukové testování (UT) a radiografické testování (RT) pro nedestruktivní kontrolu. U kritických součástí se musí provést další metalografická zkouška, zkoušky tahem a zkoušky namáháním. Změřte zkreslení svařování a v případě potřeby proveďte korekci.

 

 

Ruihang, jako přímý výrobce titanových produktů, dodává suroviny optimální kvality pro vaši výrobu přesných součástí. Pokud máte nějaké požadavky na nákup tyčí/desek z titanové slitiny, neváhejte nás kontaktovat prostřednictvím e-mailu:Sam.Rui@bjrh-titanium.com