Pájení nerezové oceli

Pájení nerezové oceli

1. Pájitelnost

Primárním problémem při pájení nerezové oceli je to, že oxidový film na povrchu vážně ovlivňuje smáčení a šíření pájky.Různé nerezové oceli obsahují značné množství Cr a některé obsahují i ​​Ni, Ti, Mn, Mo, Nb a další prvky, které mohou na povrchu vytvářet různé oxidy nebo dokonce složené oxidy.Mezi nimi oxidy Cr2O3 a Ti02 Cr a Ti jsou poměrně stabilní a obtížně odstranitelné.Při pájení na vzduchu je třeba k jejich odstranění použít aktivní tavidlo;Při pájení natvrdo v ochranné atmosféře může být oxidový film redukován pouze v atmosféře vysoké čistoty s nízkým rosným bodem a dostatečně vysokou teplotou;Při vakuovém pájení je nutné mít dostatečné vakuum a dostatečnou teplotu pro dosažení dobrého efektu pájení.

Dalším problémem pájení nerezové oceli je, že teplota ohřevu má vážný vliv na strukturu základního kovu.Teplota ohřevu austenitické nerezové oceli nesmí být vyšší než 1150 ℃, jinak zrno vážně poroste;Pokud austenitická nerezová ocel neobsahuje stabilní prvek Ti nebo Nb a má vysoký obsah uhlíku, je třeba se také vyhnout pájení natvrdo v rámci senzibilizační teploty (500 ~ 850 ℃).Aby se zabránilo snížení odolnosti proti korozi v důsledku vysrážení karbidu chrómu.Volba teploty pájení pro martenzitickou nerezovou ocel je přísnější.Jedním je sladit teplotu pájení natvrdo s teplotou kalení, aby se spojil proces pájení s procesem tepelného zpracování;Druhým je, že teplota pájení by měla být nižší než teplota popouštění, aby se zabránilo změknutí základního kovu během pájení.Princip volby teploty pájení precipitačně kalené nerezové oceli je stejný jako u martenzitické nerezové oceli, to znamená, že teplota pájení musí odpovídat systému tepelného zpracování, aby se dosáhlo nejlepších mechanických vlastností.

Kromě výše uvedených dvou hlavních problémů existuje tendence k praskání pod napětím při pájení austenitické nerezové oceli, zejména při pájení měděným zinkem jako přídavným kovem.Aby se zabránilo vzniku trhlin způsobených namáháním, musí být obrobek před pájením žíhán a obrobek musí být během pájení rovnoměrně zahříván.

2. Pájecí materiál

(1) Podle požadavků na použití svařenců z nerezové oceli běžně používané přídavné kovy pro tvrdé pájení pro svařence z nerezové oceli zahrnují přídavný kov pro tvrdé pájení cín a olovo, přídavný kov pro tvrdé pájení na bázi stříbra, přídavný kov pro tvrdé pájení na bázi mědi, přídavný kov pro tvrdé pájení na bázi manganu, na bázi niklu přídavný kov pro tvrdé pájení a přídavný kov pro tvrdé pájení.

Cínová olovnatá pájka se používá hlavně pro pájení nerezové oceli a je vhodné mít vysoký obsah cínu.Čím vyšší je obsah cínu v pájce, tím lepší je její smáčitelnost na nerezové oceli.Pevnost ve smyku spojů z nerezové oceli 1Cr18Ni9Ti pájených několika běžnými cínovými olovnatými pájkami je uvedena v tabulce 3. Vzhledem k nízké pevnosti spojů se používají pouze pro pájení dílů s malou únosností.

Tabulka 3 Pevnost ve smyku spoje z nerezové oceli 1Cr18Ni9Ti pájeného cínovou pájkou

Přídavné kovy na bázi stříbra jsou nejběžněji používané přídavné kovy pro pájení nerezové oceli.Mezi nimi jsou nejrozšířenější výplňové kovy stříbro měď zinek a stříbro měď zinek kadmium, protože teplota pájení má malý vliv na vlastnosti základního kovu.Pevnost spojů z nerezové oceli ICr18Ni9Ti pájených několika běžnými pájkami na bázi stříbra je uvedena v tabulce 4. Spoje z nerezové oceli pájené pájkami na bázi stříbra se zřídka používají ve vysoce korozivních médiích a pracovní teplota spojů obecně nepřesahuje 300 ℃ .Při pájení nerezové oceli bez niklu, aby se zabránilo korozi pájeného spoje ve vlhkém prostředí, se musí použít pájecí přídavný kov s větším množstvím niklu, např. b-ag50cuzncdni.Při pájení martenzitické nerezové oceli, aby se zabránilo měknutí základního kovu, se musí použít pájecí přídavný kov s teplotou pájení nepřesahující 650 ℃, jako je b-ag40cuzncd.Při pájení nerezové oceli v ochranné atmosféře, aby se odstranil oxidový film na povrchu, lze použít samopájecí tavidlo obsahující lithium, jako je b-ag92culi a b-ag72culi.Při pájení nerezové oceli ve vakuu, aby měl přídavný kov stále dobrou smáčivost, když neobsahuje prvky jako Zn a CD, které se snadno odpařují, může být stříbrný přídavný kov obsahující prvky jako Mn, Ni a RD vybraný.

Tabulka 4 pevnost spoje z nerezové oceli ICr18Ni9Ti pájeného přídavným kovem na bázi stříbra

Přídavné kovy pro tvrdé pájení na bázi mědi používané pro pájení různých ocelí jsou hlavně čistá měď, měď nikl a měď mangan a kobalt jako přídavné kovy.Pájecí kov z čisté mědi se používá hlavně pro pájení pod ochranou plynu nebo vakuem.Pracovní teplota spoje z nerezové oceli není vyšší než 400 ℃, ale spoj má špatnou odolnost proti oxidaci.Pájecí kov z mědi a niklu se používá hlavně pro pájení plamenem a indukční pájení.Pevnost pájeného spoje z nerezové oceli 1Cr18Ni9Ti je uvedena v tabulce 5. Je vidět, že spoj má stejnou pevnost jako základní kov a pracovní teplota je vysoká.Cu Mn co pájecí kov se používá hlavně pro pájení martenzitické nerezové oceli v ochranné atmosféře.Pevnost spoje a pracovní teplota jsou srovnatelné s těmi, které jsou pájeny přídavným kovem na bázi zlata.Například spoj z nerezové oceli 1Cr13 pájený pájkou b-cu58mnco má stejný výkon jako stejný spoj z nerezové oceli pájený pájkou b-au82ni (viz tabulka 6), ale výrobní náklady jsou značně sníženy.

Tabulka 5 Pevnost ve smyku spoje z nerezové oceli 1Cr18Ni9Ti pájeného natvrdo měděným základním kovem

Tabulka 6 Pevnost ve smyku pájeného spoje z nerezové oceli 1Cr13

Přídavné kovy pro tvrdé pájení na bázi manganu se používají hlavně pro pájení v ochranné atmosféře plynu a vyžaduje se vysoká čistota plynu.Aby se zabránilo růstu zrn základního kovu, měl by být vybrán odpovídající přídavný kov pro tvrdé pájení s teplotou pájení nižší než 1150 ℃.Uspokojivého efektu pájení lze dosáhnout u spojů z nerezové oceli pájených pájkou na bázi manganu, jak je uvedeno v tabulce 7. Pracovní teplota spoje může dosáhnout 600 ℃.

Tabulka 7 pevnost ve smyku spoje z nerezové oceli lcr18ni9fi pájeného přídavným kovem na bázi manganu

Když je nerezová ocel pájena s přídavným kovem na bázi niklu, má spoj dobrý výkon při vysokých teplotách.Tento přídavný kov se obecně používá pro pájení v ochranné atmosféře plynu nebo pro pájení ve vakuu.Aby se vyřešil problém, že se v pájeném spoji během vytváření spoje vytváří více křehkých sloučenin, což vážně snižuje pevnost a plasticitu spoje, měla by být spára minimalizována, aby se zajistilo, že prvky snadno tvoří křehkou fázi ve spoji. pájky jsou plně difundovány do základního kovu.Aby se zabránilo růstu zrn obecného kovu v důsledku dlouhé doby zdržení při teplotě pájení, mohou být po svařování přijata procesní opatření krátkodobá výdrž a difúzní zpracování při nižší teplotě (ve srovnání s teplotou pájení).

Ušlechtilé kovové přídavné kovy používané pro tvrdé pájení nerezové oceli zahrnují zejména přídavné kovy na bázi zlata a přídavné kovy obsahující palladium, z nichž nejtypičtější jsou b-au82ni, b-ag54cupd a b-au82ni, které mají dobrou smáčitelnost.Pájený spoj z nerezové oceli má vysokou pevnost při vysoké teplotě a odolnost proti oxidaci a maximální pracovní teplota může dosáhnout 800 ℃.B-ag54cupd má podobné vlastnosti jako b-au82ni a jeho cena je nízká, takže má tendenci nahrazovat b-au82ni.

(2) Povrch nerezové oceli v atmosféře tavidla a pece obsahuje oxidy jako Cr2O3 a TiO2, které lze odstranit pouze použitím tavidla se silnou aktivitou.Když je nerezová ocel pájena cínovou olovnatou pájkou, je vhodným tavidlem vodný roztok kyseliny fosforečné nebo roztok oxidu zinečnatého a kyseliny chlorovodíkové.Doba aktivity vodného roztoku kyseliny fosforečné je krátká, takže je třeba použít metodu rychlého pájení natvrdo.Tavidla Fb102, fb103 nebo fb104 lze použít pro pájení nerezové oceli přídavnými kovy na bázi stříbra.Při pájení nerezové oceli přídavným kovem na bázi mědi se kvůli vysoké teplotě pájení používá tavidlo fb105.

Při pájení nerezové oceli v peci se často používá vakuová atmosféra nebo ochranná atmosféra, jako je vodík, argon a rozkladný čpavek.Během vakuového pájení musí být podtlak nižší než 10-2Pa.Při pájení natvrdo v ochranné atmosféře nesmí být rosný bod plynu vyšší než -40 ℃ Pokud čistota plynu není dostatečná nebo teplota pájení není vysoká, malé množství tavidla pro pájení natvrdo, jako je fluorid boritý, může přidat do atmosféry.

2. Technologie pájení

Nerezová ocel musí být před pájením důkladněji vyčištěna, aby se odstranil veškerý mastný a olejový film.Je lepší pájet natvrdo ihned po čištění.

Pájení z nerezové oceli může používat metody ohřevu plamenem, indukcí a pecí.Pec pro pájení natvrdo v peci musí mít dobrý systém řízení teploty (požaduje se, aby odchylka teploty pájení byla ± 6 ℃) a může být rychle ochlazována.Když se jako ochranný plyn pro pájení používá vodík, závisí požadavky na vodík na teplotě pájení a složení základního kovu, to znamená, že čím nižší je teplota pájení, tím více základní kov obsahuje stabilizátor a tím nižší je rosení. je vyžadován bod vodíku.Například u martenzitických nerezových ocelí, jako je 1Cr13 a cr17ni2t, je při pájení natvrdo při 1000 ℃ požadováno, aby byl rosný bod vodíku nižší než -40 ℃;Pro 18-8 chromniklovou nerezovou ocel bez stabilizátoru musí být rosný bod vodíku nižší než 25 ℃ během pájení natvrdo při 1150 ℃;U nerezové oceli 1Cr18Ni9Ti obsahující titanový stabilizátor však musí být rosný bod vodíku nižší než -40 ℃ při pájení natvrdo při 1150 ℃.Při pájení s argonovou ochranou je požadována vyšší čistota argonu.Pokud je povrch nerezové oceli pokoven mědí nebo niklem, lze snížit požadavek na čistotu ochranného plynu.Aby se zajistilo odstranění oxidového filmu na povrchu nerezové oceli, lze také přidat plynové tavidlo BF3 a také lze použít samotavidlo obsahující lithium nebo bor.Při vakuovém pájení nerezové oceli závisí požadavky na stupeň vakua na teplotě pájení.Se zvýšením teploty pájení lze požadované vakuum snížit.

Hlavním procesem nerezové oceli po pájení je vyčištění zbytkového tavidla a zbytkového inhibitoru toku a v případě potřeby provedení tepelného zpracování po pájení.V závislosti na použitém tavidlu a metodě pájení lze zbytkové tavidlo omýt vodou, mechanicky čistit nebo chemicky vyčistit.Pokud se k čištění zbytkového tavidla nebo oxidového filmu ve vyhřívané oblasti v blízkosti spoje použije abrazivo, musí se použít písek nebo jiné jemné nekovové částice.Díly vyrobené z martenzitické nerezové oceli a precipitačně kalené nerezové oceli potřebují po pájení natvrdo tepelné zpracování podle speciálních požadavků na materiál.Nerezové spoje pájené přídavnými kovy Ni Cr B a Ni Cr Si se po pájení často upravují difúzním tepelným zpracováním, aby se snížily požadavky na pájecí mezeru a zlepšila se mikrostruktura a vlastnosti spojů.