Hợp kim đúc, có giá trị cho khả năng hình thành các hình dạng phức tạp với dung sai chặt chẽ, được sử dụng rộng rãi trong động cơ ô tô, các thành phần hàng không vũ trụ và máy móc công nghiệp. Hợp kim đúc hàn là một kỹ năng chuyên dụng đòi hỏi độ chính xác - với các cấu trúc vi mô độc đáo của chúng (ví dụ, hạt thô, độ xốp tiềm năng) và các chế phẩm hợp kim (ví dụ: carbon cao trong gang, silicon trong nhôm đúc). Không giống như hợp kim rèn, hợp kim đúc yêu cầu các quy trình phù hợp để tránh bị nứt, độ xốp hoặc mất sức mạnh. Hướng dẫn này phác thảo các kỹ thuật chuyên nghiệp để hàn hợp kim đúc, được phân loại theo loại vật liệu, để đảm bảo các khớp chất lượng đáng tin cậy, cao-.
Những cân nhắc chính trước khi hàn hợp kim đúc
Hàn hợp kim thành công bắt đầu bằng việc chuẩn bị, vì các bước trả trước không đúng cách là nguyên nhân chính gây ra lỗi.
1. Xác định loại hợp kim đúc
Hợp kim đúc khác nhau mạnh mẽ trong thành phần và các phương pháp hàn phụ thuộc vào kim loại cơ bản của chúng:
Hợp kim đúc: Gang (màu xám, dễ uốn, dễ uốn) và thép đúc.
Non - Hợp kim đúc màu: Nhôm đúc, đúc đồng, và magiê đúc.
Sử dụng các bảng dữ liệu quang phổ hoặc vật liệu để xác nhận hợp kim - Ví dụ, phân biệt gang xám (flake than chì) với gang dẻo (than chì hình cầu) là rất quan trọng, vì yêu cầu hàn của chúng khác nhau.
2. Kiểm tra kim loại cơ bản
Sử dụng thử nghiệm thâm nhập thuốc nhuộm (DPT) hoặc thử nghiệm siêu âm (UT) để phát hiện các vết nứt, độ xốp hoặc vùi hiện có trong phần đúc. Những lỗ hổng này có thể tuyên truyền trong quá trình hàn nếu không được giải quyết. Đối với các vật đúc xốp, Pre - Sửa chữa hàn (ví dụ: điền epoxy cho các khu vực quan trọng không -).
3. Làm sạch khu vực hàn
Loại bỏ các chất gây ô nhiễm bề mặt: Sử dụng bàn chải dây (thép không gỉ cho không - kim loại, thép carbon cho màu) để loại bỏ rỉ sét, sơn hoặc tỷ lệ. Đối với các bề mặt dầu, tẩy rửa bằng rượu isopropyl hoặc acetone - dầu bốc hơi trong quá trình hàn, gây ra độ xốp.
Loại bỏ các lớp oxit: Đối với các hợp kim đúc không - (ví dụ: nhôm đúc), sử dụng một bàn chải thép không gỉ chuyên dụng - hoặc etchant hóa học (ví dụ, axit nitric cho nhôm) để loại bỏ màng oxit, khối phản ứng tổng hợp.
Kỹ thuật hàn theo loại hợp kim đúc
Hợp kim đúc sắt: gang và thép đúc
Hàn gang màu xám
Gang màu xám (2 carbon4%, 1 Ném3% silicon) dễ bị nứt do độ dẻo thấp. Thực hiện theo các bước sau:
Làm nóng phần trước: Nhiệt đến 200 độ350 độ (392 Hàng662 độ F) bằng cách sử dụng ngọn đuốc hoặc lò nướng propane để giảm tốc độ làm mát và tránh sự hình thành martensite giòn.
Chọn quy trình hàn và chất độn:
Để sửa chữa (ví dụ: khối động cơ), sử dụng GTAW (TIG) bằng niken - filler dựa trên (ví dụ: Ernife - C1). Niken giảm thiểu di chuyển carbon đến mối hàn, giảm độ giòn.
Đối với không - Các khớp quan trọng, hàn (với đồng - chất độn bạc) tránh làm tan chảy kim loại cơ bản, giảm nguy cơ nứt.
Thông số hàn: Sử dụng đầu vào nhiệt thấp (100 Hàng150 A cho GTAW) và tốc độ di chuyển chậm để ngăn ngừa quá nóng. Duy trì một vòng cung ngắn để tránh Spatter.
Bài - Làm mát hàn: Cho phép phần nguội chậm trong chăn hoặc lò nướng cách điện (tốc độ làm mát<50°C/hour) to relieve residual stress.
Hàn gang dễ uốn
Gang dễ uốn (than chì hình cầu) cung cấp độ cứng tốt hơn so với gang xám nhưng vẫn cần phải chăm sóc:
Làm nóng trước đến 150 độ200 độ: Ngăn chặn vết nứt lạnh.
Quá trình hàn: GMAW (mig) với niken - chất độn đồng (ví dụ, Ernicu-7) hoạt động tốt cho các khớp cấu trúc.
Bước chính: Tránh nhiệt quá mức, có thể hoàn nguyên than chì hình cầu thành than chì, giảm độ dẻo. Giữ nhiệt độ giao thoa dưới 300 độ.
Hàn thép đúc
Thép đúc (carbon<2%) welds more easily than cast iron, resembling wrought steel:
Làm nóng trước nếu cần: For high-carbon cast steel (>0,3% carbon), làm nóng trước đến 150 độ300 độ để ngăn chặn sự hình thành martensite.
Quá trình hàn: SMAW (hàn dính) với các điện cực hydro thấp - (ví dụ: E7018) hoặc GTAW với chất độn phù hợp (ví dụ: ER70S - 6 cho thép đúc hợp kim thấp).
Tham số: Sử dụng đầu vào nhiệt vừa phải (200 Ném250 A cho SMAW) và duy trì tốc độ di chuyển 101515 mm/s.
Bài - xử lý nhiệt hàn: Ủ giảm căng thẳng ở 600 Hàng650 độ trong 1 giờ mỗi 25 mm có độ dày để giảm căng thẳng dư.
Non - Hợp kim đúc sắt: nhôm đúc và đúc đồng
Hàn nhôm đúc
Hợp kim nhôm đúc (ví dụ: 356, A380, với 5 silic13%) dễ bị nứt và độ xốp nóng: độ xốp:
Chuẩn bị bề mặt: Tháo các lớp oxit bằng bàn chải thép không gỉ - và tẩy trang - quan trọng cho phản ứng tổng hợp.
Quá trình hàn: GTAW (dòng điện AC) hoặc GMAW với dòng điện hoạt động tốt nhất:
GTAW AC cung cấp "hành động làm sạch" để phá vỡ các oxit; Sử dụng khí bảo vệ argon (độ tinh khiết 99,99%).
GMAW xung dòng điện (100 Hàng200 Hz) làm giảm Spatter và điều khiển đầu vào nhiệt.
Lựa chọn phụ: Sử dụng filler 4043 (silicon -) cho 3000/6000 - nhôm đúc bằng nhôm để ngăn chặn vết nứt nóng. Đối với nhôm đúc 5000-series, chất độn 5356 (giàu magiê) phù hợp với cường độ.
Tham số: Đối với nhôm đúc dày 6 mm, đặt dòng điện GTAW thành 120 Ném150 A, tốc độ di chuyển đến 100 Ném150 mm/phút. Tránh quá nóng, gây ra sự phát triển hạt.
Post - Weld: Không khí mát, sau đó làm sạch bằng bàn chải dây để loại bỏ dư lượng thông lượng. Đối với nhiệt - nhôm đúc có thể xử lý (ví dụ: 206), T6 ủ (giải pháp ủ + lão hóa) phục hồi sức mạnh.
Hàn hợp kim đồng
Hợp kim đồng đúc (ví dụ, đồng, đồng thau) có độ dẫn nhiệt cao, đòi hỏi đầu vào nhiệt cao:
Làm nóng trước các phần dày: Nhiệt đến 200 độ400 độ để tản nhiệt chậm.
Quá trình hàn: GTAW với Shielding Argon, sử dụng chất làm đầy phù hợp với hợp kim (ví dụ, chất độn đồng silicon cho đồng thau đúc).
Tham số: Sử dụng dòng điện cao (200, 300 A) và một vòng cung chặt chẽ để duy trì phản ứng tổng hợp. Đối với đồng thau được chì, tránh hàn - khói chì là độc hại; Brazing an toàn hơn.
Bài đăng - Kiểm tra và điều trị hàn
Kiểm tra khiếm khuyết: Sử dụng DPT để phát hiện các vết nứt bề mặt hoặc độ xốp. Đối với các phần quan trọng (ví dụ, các thành phần hàng không vũ trụ), sử dụng X quang (RT) để kiểm tra các khiếm khuyết dưới bề mặt.
Thử nghiệm cơ học: Đối với tải - Các khớp mang, tiến hành kiểm tra độ bền kéo hoặc độ cứng để xác minh cường độ (ví dụ, các mối hàn nhôm đúc sẽ đạt được 80% cường độ kim loại cơ bản).
Hoàn thiện: Nghiền hàn để loại bỏ Spatter và đảm bảo độ chính xác kích thước. Để ăn mòn - Các hợp kim dễ bị (ví dụ, nhôm đúc), áp dụng lớp phủ bảo vệ (ví dụ, anodizing) sau khi làm sạch.
Thực tiễn công nghiệp tốt nhất
Phù hợp với chất làm đầy với hợp kim: Không bao giờ sử dụng chất làm đầy thép trên nhôm đúc (gây ra intermetallics giòn) hoặc chất độn nhôm trên gang (không hợp nhất).
Kiểm soát đầu vào nhiệt: Nhiệt quá mức gây ra hạt thô (trong thép đúc) hoặc hình thành oxit (trong nhôm đúc); Không đủ nhiệt dẫn đến phản ứng tổng hợp không hoàn chỉnh.
Quy trình tài liệu: Đối với kết quả lặp lại, các tham số ghi (nhiệt độ trước, hiện tại, tốc độ di chuyển) và loại hợp kim - quan trọng để kiểm soát chất lượng trong sản xuất ô tô hoặc hàng không vũ trụ.
Hợp kim đúc hàn yêu cầu vật liệu - Chuyên môn cụ thể, nhưng với sự chuẩn bị thích hợp, lựa chọn quy trình và quản lý nhiệt, nó cho phép chi phí - Sửa chữa và sản xuất hiệu quả. Từ việc khôi phục các khối động cơ gang cho đến việc tham gia các thành phần vũ trụ nhôm đúc, việc thành thạo các kỹ thuật này đảm bảo hợp kim CAST tiếp tục cung cấp giá trị trong các ứng dụng hiệu suất- cao. Khi công nghệ hàn tiến bộ - như hàn xào ma sát cho nhôm đúc - Các phương pháp mới sẽ cải thiện hơn nữa độ tin cậy, mở rộng tiềm năng của chế tạo hợp kim đúc.
