Automatisering van nikkellassen met behulp van robots

Nikkel- en kobaltlegeringen:

Nikkel- en kobaltlegeringen zijn twee hittebestendige lasmaterialen die vaak bij elkaar worden gegroepeerd omdat ze voor vergelijkbare doeleinden worden gebruikt. Van hittebestendigheid tot corrosiebestendigheid, legeringen op nikkel- en kobaltbasis, ook wel superlegeringen genoemd, zijn de belangrijkste van de hittebestendige klasse.

Hittebestendige legeringen zijn metalen die zijn ontwikkeld om bestand te zijn tegen de zware omstandigheden die heersen tijdens gebruik bij hoge temperaturen waar andere, meer gebruikelijke materialen het zouden begeven.

Welke eigenschappen zijn vereist, zelfs als er geen hittebestendige materialen worden gelast?

• Weerstand tegen oxidatie en aanslag, voldoende mechanische eigenschappen en weerstand bij hoge temperatuur, zowel voor korte tijd (hete treksterkte) als voor langere tijd (kruipweerstand).
• Stabiliteit met de tijd. De zware bedrijfsomstandigheden die deze materialen aantasten, kunnen leiden tot veranderingen in structuur en eigenschappen, met verdere scheurvorming.
• Ductiliteit en weerstand tegen intergranulaire aanval bij hoge temperatuur (IGA) zijn ook belangrijk. Het lassen van hittebestendige legeringen mag deze eigenschappen niet aantasten.

legeringen op ijzerbasis

Hittebestendige toepassingen worden niet als staalsoorten beschouwd omdat hun gedrag vergelijkbaar is met dat van andere soorten materialen. Hun samenstelling is complex en bevat belangrijke percentages nikkel en chroom, waaraan andere elementen zijn toegevoegd om speciale eigenschappen te verkrijgen.

Nikkel- of kobaltlegeringen

Andere hittebestendige materialen zijn legeringen waarvan het basismetaal nikkel of kobalt is, terwijl hun samenstelling wordt gewijzigd door de toevoeging van andere verschillende elementen voor speciale doeleinden.

Het legeren van onedele metalen zoals hierboven met verschillende elementen levert verschillende materiaalklassen op. Die welke hun eigenschappen uitsluitend ontlenen aan hun samenstelling en niet vatbaar zijn voor verbetering door warmtebehandeling worden aangeduid als gehard door vaste oplossing. Het lassen van hittebestendige materialen van dit type is eenvoudig uit te voeren. Typische ijzeren basis van dit type wordt N-155 (of Multimet) genoemd. Typische nikkelbasis zijn Inconel 600 en Hastelloy X. Typische kobaltbasis zijn L-605 (of HS-25) en S-816.

Andere klassen, verhardbaar genoemd door oplossings- en neerslag- (of verouderings)processen, reageren op warmtebehandeling vanwege subtiele reacties die hun microstructuur wijzigen, die plaatsvinden tijdens verwarming en afkoeling. Typische ijzerbases van dit type zijn A-286 en Incoloy 901. Typische nikkelbasis is Waspaloy.

Een andere klasse materialen, met een groot aantal gemeenschappelijke eigenschappen met de hierboven besproken, worden corrosiebestendige legeringen genoemd, ontworpen om weerstand te bieden aan aanvallen door agressieve chemicaliën, met of zonder de invloed van bovenliggende hitte.

Wanneer beschouwd als onedele metalen, hebben nikkel en kobalt een aantal interessante eigenschappen waardoor ze vanwege hun hittebestendigheid geschikt zijn voor toepassingen bij verhoogde temperaturen, met name voor gasturbines, ovenaccessoires, hete chemische verwerkingssystemen en ook voor corrosiebestendige toepassingen. /P>

Lassen van hittebestendige legeringen

Als algemene regel geldt dat het lassen van hittebestendige materialen moet worden uitgevoerd in hun meest taaie toestand, vaak aangeduid als de gegloeide of met oplossing behandelde toestand.
Nikkel is een ductiel metaalelement dat wordt gebruikt voor het legeren van staal en roestvrij staal, en als zodanig het wijzigt de eigenschappen van de betrokken legeringen. Als basismetaal wordt het gebruikt vanwege zijn opmerkelijke weerstand tegen hitte en corrosie. In het bijzonder kan het een verhoogde weerstand tegen spanning onder hitte ontwikkelen, zowel in gegoten als in gesmeed vorm, wanneer gelegeerd en indien nodig behandeld.

Nikkelbasismaterialen worden geselecteerd vanwege hun corrosieweerstand en eigenschappen bij hoge temperaturen, met adequate warmtebehandelingen. Hoewel gedekt door specificaties, zijn ze meestal bekend onder commerciële namen. Legeringen gehard door Solid Solution zijn gemakkelijk te lassen in gegloeide toestand. Precipitatiehardbare legeringen in kneedvorm worden gelast in oplossing behandelde toestand, gevolgd door warmtebehandeling indien nodig. Van de namen van lasbare kneedlegeringen kunnen we er hieronder een paar noemen:Hastelloy B, C, C276, N, X, Inconel 600, 601, 625, Rene 41.

Kobalt is ook een ductiel metaal. Het wordt gebruikt als een belangrijk legeringselement voor een brede selectie van speciale materialen. Als een basismetaal, gelegeerd met andere elementen, is zijn belangrijkste eigenschap het vermogen om weerstand te bieden tegen oxidatie en aanslag bij verhoogde temperatuur, hoewel het bij hoge temperatuur slechts een beperkte sterkte ontwikkelt.

Basismaterialen van kobalt hebben enigszins verschillende samenstellingen, afhankelijk van of ze in gegoten of bewerkte vorm zijn. Sommige van de gegoten legeringen zijn bekend onder de volgende namen:HS 21, X 40 (Stellite 31), G 34, Mar M 509 en FSX 414.

Veel voorkomende kneedlegeringen zijn onder meer:​​S 816, L605 (HS 25), HS 188, Mar M 918 en G 32 B. Deze bevatten allemaal ongeveer 20% chroom en enkele carbidevormende elementen zoals niobium, tantaal, zirkonium en vanadium. Het koolstofgehalte is 0,25-1,0% voor gietlegeringen en 0,05-0,4% voor gesmede legeringen.

Lassen

Alle belangrijke lasprocessen zijn toepasbaar, met uitzondering van mogelijk de oxyacetyleenmethode die niet wordt aanbevolen omdat het gebruik van fluxen complicaties met zich meebrengt die niet aanwezig zijn bij andere technieken.

Wrijvingslassen kan worden gebruikt voor het lassen van hittebestendige materialen. Voor degenen die hun eigenschappen verkrijgen door oplossings- en precipitatieharden, moet men zich bewust zijn van de invloed van de laswarmte op de eigenschappen in de directe omgeving van de verbinding. Als het resultaat van verminderde kracht niet verwerpelijk is, zijn er geen andere beperkende overwegingen.

Weerstandlassen , zowel punt als naad worden veel gebruikt voor het lassen van hittebestendige legeringen. Met name veel hittebestendige plaatmetalen items, zoals voeringen van verbrandingskamers, vlamhouders en vele andere elementen van moderne gasturbinemotoren en van andere warmwerkende machineonderdelen, worden punt- en naadgelast als productie- of reparatieprocedures, vrijwel hetzelfde als bij meer gangbare roestvrij staal.

Opgemerkt moet worden dat booglassen van hittebestendige legeringen in veel gevallen scheuren kan veroorzaken, vooral in legeringen die zijn gehard door warmtebehandelingen met oplossing en precipitatie, tijdens het lassen of tijdens warmtebehandeling:daarom moet er veel aandacht worden besteed aan het voorkomen van scheuren door ontwikkelen geschikte procedures. Alle booglasprocessen kunnen worden gebruikt, maar sommige zijn beter geschikt dan andere, afhankelijk van de dikte van de materialen.

Gas wolfraam booglassen hittebestendige legeringen zijn het beste voor dunne secties. Het is een goede gewoonte om armaturen die de elementen vasthouden, te voorzien van een back-up koperen staaf met kleine gaatjes die grenzen aan een groef waardoor een dunne stroom argon wordt aangevoerd.

Toevoegmetaalsamenstellingen voor het lassen van hittebestendige legeringen moeten verenigbaar zijn met die van het basismetaal en een zodanige ductiliteit hebben dat maximale vrijheid van scheuren wordt geboden wanneer rekening wordt gehouden met de verdunningsverhouding van vulmiddel tot basismetaal.

Alvorens hittebestendige precipitatiehardbare legeringen te lassen, moeten ze worden ontdaan van alle vorm- of buigspanningen door middel van een geschikte warmtebehandeling door uitgloeien, mogelijk in een oven met vacuüm of gecontroleerde atmosfeer om oxidatie te voorkomen. Indien nodig moeten onmiddellijk na het lassen re-solution en precipitatiebehandeling (veroudering) worden uitgevoerd. Booglassen met afgeschermd metaal wordt soms gebruikt voor met een vaste oplossing versterkte hittebestendige legeringen, maar wordt niet gebruikt voor oplossings- en precipitatiegeharde legeringen.

Defecten beheersen

Van de defecten die waarschijnlijk optreden in dit type hittebestendige laslegeringen, wordt de porositeit gecontroleerd door een goede reiniging vóór het lassen en het verwijderen van oppervlakteverontreiniging. Het is van cruciaal belang om het werkstuk en het toevoegmateriaal te reinigen voordat hittebestendige legeringen worden gelast. Scheuren van welke aard dan ook, in de lasnaad of in het basismetaal zijn nooit toegestaan. Het gezamenlijke ontwerp moet spanningsconcentratie en multi-axiale spanningen vermijden. Hoge warmte-invoer die grote restkrimpspanningen veroorzaakt, kan ook een oorzaak zijn van scheuren.

Lassen met hoge energie van hittebestendige legeringen biedt verschillende niveaus van lasbaarheid, afhankelijk van de mate van weerstand die de onderdelen ondergaan tijdens het lassen. Zelfs gegoten nikkellegeringen, die normaal gesproken een zeer lage lasbaarheid vertonen, kunnen worden gelast met een elektronenbundel voor niet veeleisende toepassingen.

Als u geïnteresseerd bent in het automatiseren van een nikkel- of kobaltlastoepassing, neem dan contact op met onze medewerkers op 877-762-6881 of vul een contactformulier in en onze technici kunnen de beste opties voor uw procesvereisten uitwerken.