Hur kontrollerar man svetskvaliteten för smide av superlegeringar?

Superlegeringssmide har utmärkta mekaniska egenskaper vid hög temperatur och fungerar som bärande kärnkomponenter för kraftutrustning. Ändå, som innehåller element som aluminium, titan, niob och molybden, är de benägna att spricka i den svetsvärmepåverkade zonen och klassificeras som svårsvetsade material. Aeronautiska gasturbiner ställer höga krav på tillförlitlighet på komponenter.

 

 

1. GTAW/TIG

Som den mest använda metoden ger den stabila ljusbågar och reglerbar värmetillförsel. Det gäller rotpasssvetsning, multipasssvetsning av tjocka sektioner och reparationsarbeten för nickelbaserade smide inklusive GH4169 och GH536. Likströmselektrod positiv och argon skärmning på både fram- och baksida används. Dess svetseffektivitet är relativt låg, och vätskesprickor tenderar att uppstå i den värmepåverkade zonen.

 

2.PAW

Den har koncentrerad energi och stort inträngningsdjup, med mindre legeringsavbränning jämfört med TIG-svetsning. Den kan uppnå full penetration i ett steg för medeltjocka arbetsstycken. Den kräver dock hög monteringsprecision och har ett smalt processfönster. Felaktig värmetillförsel kan utlösa sprickor i korngränsen. Den är lämplig för massproduktion.

 

3. Laser/elektronstrålesvetsning

Kännetecknad av hög energitäthet och låg svetsförvrängning, kan den förhindra vätskesprickor och passar precisions tunnväggiga komponenter. Elektronstrålesvetsning åstadkommer oxidationsfri svetsning under vakuumförhållanden, medan lasersvetsning underlättar automatisk drift. Nackdelar inkluderar höga utrustningskostnader och strikta krav på monteringsluckor; porositet uppstår lätt i svetsfogar. Grundlig ytrengöring krävs före svetsning.

 

4. Solid-State Svetsning

För tröghetsfriktionssvetsning förblir basmetallen osmält, så defekter som stelningssprickor och Laves-fas undviks. Det är den föredragna processen för turbinskiva och roterande axelsmide. Diffusionssvetsning är tillämpbar på olika legeringar och tunna precisionskomponenter utan tillsatsmetallsvetsar, men den har långa bearbetningscykler och extremt höga krav på ytbearbetningskvalitet.

 

5. Gasskyddad metallbågsvetsning och manuell metallbågsvetsning

Gasskyddad metallbågsvetsning erbjuder hög effektivitet och används för icke-kritiska områden. Manuell metallbågsvetsning möjliggör bekväm reparation på plats, men lider ändå av dålig skärmningseffekt och höga defektrisker. Dess tillämpning är begränsad för primärt bärande smide av flyggasturbiner, och TIG-svetsning prioriteras istället.

 

 

1. Likationssprickor

Under termiska svetscykler smälter faser med låg smältpunkt vid korngränserna inom den värmepåverkade zonen till flytande filmer. Utsatt för svetspåfrestning sker intergranulär sprickbildning. Det är en vanlig defekt i nederbördsförstärkta nickelbaserade superlegeringar.

 

2. Värm upp sprickor

Under eftersvetsvärmebehandling eller högtemperaturservice fälls förstärkningsfaser ut inuti korn och genererar stress. Otillräcklig korngränshållfasthet ger upphov till intergranulära sprickor.

 

3. Porositet och slagginneslutningar

Porositetsformer som väte och kväve absorberas i smältbassänger, orsakat av otillräckligt avlägsnande av oljefläckar, oxidfläckar och fukt på spårytor, oren skyddsgas eller misslyckad skärmning på baksidan. Oxidslagginneslutningar uppstår från ofullständigt slaggavlägsnande mellan kanalerna.

 

4. Nederbörd i spröd fas

Till exempel genererar niobsegregering Laves-fasen under GH4169-svetsning, vilket försämrar duktiliteten, segheten och utmattningsprestandan hos svetsade fogar. Detta orsakas huvudsakligen av överdriven värmetillförsel och långsamma nedkylningshastigheter.

 

5. Korngrovning

Korn av smidd oädel metall som förfinats genom smide växer grovt i den värmepåverkade zonen under långvarig exponering för hög temperatur under svetsning, vilket försämrar svetsfogarnas mekaniska egenskaper.

 

 

1. Försvetsning

Verifiera materialspecifikationer och inneboende defekter av smide. Välj sprickbeständiga matchande tillsatsmetaller och håll dem fuktsäkra. Maskinsvetsa spår och ta bort föroreningar som oljefläckar och oxidskikt inom minst 20 mm på båda sidor av spåren. Fullständig kvalificering för svetsprocedurer och se till att svetsare har giltiga certifikat.

 

2. Svetsprocess

Utför smalsträngsvetsning med lätt elektrodsvängning. Kontrollera värmetillförseln och temperaturen mellan passagerna för att mildra elementsegregering och korngränsavvätsning. Rengör oxidfilmer och utför visuell inspektion efter att ha avslutat varje svetspass. Registrera svetsparametrar för att uppnå spårbarhet.

 

3. Värmebehandling efter svetsning

Avlasta restspänningar vid svetsning och återställa svetsfogarnas mekaniska egenskaper. Utför lösningsbehandling plus åldringsbehandling enligt legeringsspecifikationer. Strikt kontrollera uppvärmnings-, nedkylnings- och hållparametrarna för att undvika förgrovning av korn eller otillräcklig avspänning.

 

4. Inspektion efter svetsning

Utför visuell kontroll för svetsbildning och ytdefekter. Kombinera penetranttestning (PT), magnetisk partikeltestning (MT), ultraljudstestning (UT) och radiografisk testning (RT) för oförstörande inspektion. För kritiska komponenter ska ytterligare metallografisk undersökning, dragprov och spänningsbrottprov utföras. Mät svetsförvrängning och utför korrigering vid behov.

 

 

Ruihang, som en direkt tillverkare av titanprodukter, levererar råmaterial av optimal kvalitet för din tillverkning av precisionskomponenter. Om du har några inköpsbehov om titanlegeringsstänger/plattor är du välkommen att kontakta oss via e-post:Sam.Rui@bjrh-titanium.com