Kimpalan Keluli Tahan Karat

Kimpalan keluli tahan karat memerlukan perhatian tambahan terhadap sifat bahan, kawalan haba dan kebersihan untuk mengelakkan kecacatan seperti herotan, keretakan dan pemekaan. Semasa kimpalan, suhu keluli tahan karat bersebelahan dengan kimpalan mencapai tahap di mana transformasi mikrostruktur berlaku, dan oleh itu kimpalan TIG adalah teknik yang paling biasa kerana ketepatan dan kesesuaiannya untuk ciri keluli tahan karat.

 

Penerangan

 

Keluli tahan karat dikategorikan kepada jenis yang berbeza berdasarkan struktur mikro dan komposisinya, yang mempengaruhi sifat mekanikalnya, rintangan kakisan, dan kebolehkimpalan. Jenis utama ialah keluli tahan karat austenit, feritik, martensitik, dupleks dan kerpasan{1}}pengerasan, dan setiap jenis mempunyai pertimbangan kimpalan khusus dan teknik kimpalan yang sesuai disebabkan oleh perbezaan dalam kekonduksian terma, pengembangan terma dan terdedah kepada kecacatan seperti keretakan atau pemekaan.

 

 

Jenis Keluli Tahan Karat & Teknik Kimpalan

 

Keluli tahan karat ialah aloi asas-besi yang mengandungi 15% atau lebih kromium bersama-sama dengan peratusan tertentu nikel, yang boleh memberikan sifat tahan kakisan-luar biasa. Kandungan kromium boleh dilaraskan bersama-sama unsur pengaloian lain untuk memenuhi keperluan penggunaan akhir atau pembuatan tertentu, dan di bawah ialah gambaran keseluruhan jenis keluli tahan karat yang paling biasa.

 

• √Keluli Tahan Karat Austenit

Kromium tinggi (16-26%) dan nikel (6-22%), selalunya dengan molibdenum (cth, 304, 316). Ia bukan magnetik, rintangan kakisan yang sangat baik, dan kebolehbentukan yang baik, dan ia terdedah kepada pemekaan (kerpasan karbida) jika terdedah kepada 450-850 darjah untuk tempoh yang lama, yang membawa kepada kakisan antara butiran. Selain itu, ia mempunyai pengembangan haba yang tinggi dan kekonduksian haba yang rendah, yang meningkatkan risiko herotan. Gred popular ialah 304, 304L (karbon rendah), 316, 316L (karbon rendah), 321 (distabilkan dengan titanium). Oleh kerana sifat tahan kakisan yang baik, ia digunakan secara meluas dalam peralatan pemprosesan makanan, tangki kimia, paip, pembinaan, infrastruktur, telekom dan industri perubatan.

Teknik Kimpalan yang Sesuai

1. 1. Kimpalan TIG (GTAW) amat disyorkan untuk bahagian nipis dan aplikasi kritikal kerana kawalan haba yang tepat, meminimumkan pemekaan dan herotan. Gunakan argon atau argon-gas pelindung helium.
2. 2. Kimpalan MIG/MAG (GMAW) lebih sesuai untuk bahagian yang lebih tebal dan pengeluaran yang lebih pantas, menggunakan gas campuran tri-(argon, helium, CO2) untuk menstabilkan arka dan ia boleh mengurangkan percikan.
3. 3. Kimpalan kayu (SMAW) biasanya digunakan untuk pembaikan medan atau aplikasi tidak-kritikal dengan-elektrod karbon rendah (cth, E308L untuk 304L).

•  
• √Keluli Tahan Karat Feritik

Kromium tinggi (10.5-30%), nikel rendah dan karbon rendah (cth, 430), ia bersifat magnetik, rintangan kakisan sederhana dan kos yang lebih rendah daripada gred austenit. Sementara itu, ia kurang terdedah kepada pemekaan tetapi terdedah kepada pertumbuhan bijirin dan kerosakkan pada suhu tinggi, dan ia mempunyai pengembangan haba yang lebih rendah daripada gred austenit, mengurangkan risiko herotan. Gred biasa ialah 409, 430, 439, dan jenis logam ferit ini telah digunakan secara meluas untuk sistem ekzos automotif, peralatan dapur dan peralatan industri.

Teknik kimpalan yang sesuai:

1. 1. Kimpalan TIG (GTAW) sesuai untuk bahagian nipis dan kimpalan-berkualiti tinggi, yang boleh memberikan kawalan yang baik ke atas input haba untuk menghalang pertumbuhan bijirin.
2. 2. Kimpalan MIG/MAG (GMAW) berkesan untuk bahan yang lebih tebal dan kimpalan yang lebih pantas. Gunakan gas pelindung berasaskan argon-dengan CO2 rendah untuk mengelakkan pengoksidaan yang berlebihan.
3. 3. Kimpalan Kayu (SMAW) boleh diterima untuk-aplikasi bukan kritikal dengan elektrod yang sesuai (cth, E430).

 

• √Keluli Tahan Karat Martensit

Kromium tinggi (11.5-18%), karbon sederhana dan nikel rendah (cth, 410), dan ia bersifat magnetik, kekuatan tinggi dan kekerasan tetapi rintangan kakisan yang lebih rendah berbanding jenis lain. Oleh itu, ia terdedah kepada keretakan akibat hidrogen-dan memerlukan prapemanasan dan rawatan haba selepas kimpalan untuk mengelakkan kerapuhan. Ia mempunyai kekonduksian haba yang tinggi dan pengembangan haba yang lebih rendah. Gred biasa ialah 410, 420, 440, dan ia digunakan secara meluas untuk instrumen pembedahan dan bilah turbin.

Teknik Kimpalan yang Sesuai:

1. 1. Kimpalan TIG (GTAW), sesuai untuk ketepatan dan kawalan ke atas input haba dengan menggunakan gas pelindung argon.
2. 2. Kimpalan Kayu (SMAW), digunakan secara meluas untuk pembaikan atau bahagian yang lebih tebal dengan elektrod yang sepadan (cth, E410).
3. 3. Kimpalan MIG/MAG (GMAW), kurang biasa tetapi boleh digunakan untuk bahan yang lebih tebal dengan parameter terkawal.

 

• √Keluli Tahan Karat Dupleks

Campuran seimbang austenit dan ferit dengan kromium tinggi (20-30%), molibdenum, dan nitrogen (cth, 2205), dan ia menggabungkan kekuatan tinggi dan rintangan kakisan yang sangat baik, terutamanya dalam persekitaran klorida. Walaupun, ia terdedah kepada pembentukan fasa sigma (antara logam rapuh) jika dikimpal secara tidak betul pada suhu tinggi. Ia mempunyai pengembangan haba dan kekonduksian sederhana. Gred biasa ialah 2205, 2507 dll, dan ia digunakan secara meluas dalam saluran paip minyak dan gas, pemprosesan kimia, persekitaran marin.

Teknik Kimpalan yang Sesuai:

1. 1. Kimpalan TIG (GTAW), sesuai untuk kimpalan-berkualiti tinggi dengan input haba terkawal untuk mengelakkan pembentukan fasa sigma dengan menggunakan argon atau argon-gas pelindung nitrogen.
2. 2. Kimpalan MIG/MAG (GMAW), sesuai untuk bahagian yang lebih tebal dengan gas pelindung yang betul (campuran helium-argon dengan CO2 rendah).
3. 3. Kimpalan Kayu (SMAW) untuk kimpalan medan dengan-elektrod khusus dupleks (cth, E2209).

 

• √Kerpasan-Keluli Tahan Karat Pengerasan

Mengandungi unsur mengaloi seperti aluminium, kuprum atau niobium untuk pengukuhan melalui rawatan haba (cth, 17-4 PH), dan ia mempunyai kekuatan tinggi dan rintangan kakisan sederhana, yang memerlukan kimpalan terkawal untuk mengelakkan lebih-penuaan atau kehilangan sifat mekanikal. Gred yang popular ialah 17-4 PH, 15-5 PH, dan ia digunakan secara meluas untuk komponen aeroangkasa, reaktor nuklear, pengikat kekuatan tinggi.

Teknik Kimpalan yang Sesuai:

1. 1. Kimpalan TIG (GTAW) untuk ketepatan dan input haba minimum untuk mengekalkan sifat mekanikal.
2. 2. Kimpalan MIG/MAG (GMAW), sesuai digunakan untuk bahagian yang lebih tebal dengan parameter terkawal.

 

 

Pertimbangan untuk Kimpalan Keluli Tahan Karat

 

Keluli tahan karat mempunyai kekonduksian haba yang tinggi dan pengembangan haba yang rendah, membawa kepada risiko herotan dan meledingkan yang lebih tinggi semasa mengimpal. Selain itu, ia terdedah kepada pemekaan (kehilangan rintangan kakisan) jika terdedah kepada suhu tinggi terlalu lama, terutamanya dalam gred austenit seperti 304 dan 316. Untuk mengelakkan kecacatan kimpalan ini, pengimpal perlu mempertimbangkan aspek berikut:

 

• √Pra{0}}Pembersihan

Bersihkan sambungan kimpalan daripada bahan cemar seperti cat, minyak, gris, primer, sebatian pemotong dan hidrokarbon lain. Bahan cemar tersebut boleh memasukkan karbon ke dalam kimpalan, menjejaskan rintangan kakisan, dan melemahkan sendi. Nota yang sangat penting ialah pengimpal perlu menggunakan berus keluli tahan karat khusus untuk membersihkan sambungan, dan pastikan tidak menggunakan berus, yang sebelum ini digunakan pada keluli karbon kerana ini boleh mencemarkan bahan kerja keluli tahan karat.

• √Pemilihan Pengisi

Memilih bahan pengisi yang sesuai bergantung pada skop kerja, dan ia hendaklah sepadan dengan gred keluli tahan karat, mencapai sifat yang hampir sama.

• √Reka Bentuk Sambungan Kimpalan

Reka bentuk sambungan kimpalan melengkapkan struktur kimpalan, teknik kimpalan dan bahan, dan ia adalah salah satu faktor utama yang akan menentukan kekuatan dan kualiti kimpalan. Oleh itu, adalah penting untuk memahami daya yang digunakan pada kimpalan, dan menyepadukan ini ke dalam reka bentuk sambungan akan menghalang kegagalan struktur.

• √Pemilihan Gred

Pemilihan Gred, gred berbeza (cth, austenit, feritik, martensitik, dupleks) berkelakuan berbeza, gred karbon-rendah (cth, 304L, 316L) boleh meminimumkan risiko pemendakan karbida dan kakisan antara butiran.

• √Kawalan Input Haba

Kawalan Input Haba, haba yang berlebihan boleh menyebabkan pertumbuhan bijian, herotan dan kehilangan rintangan kakisan, dan adalah bijak untuk menggunakan input haba rendah dan mengelakkan pendedahan berpanjangan kepada suhu tinggi. Secara umum, arus kimpalan hendaklah kira-kira 20% kurang daripada keluli karbon untuk mengelakkan kakisan.

• √Gas Perisai

Gas Perisai, pilihan gas pelindung dalam proses seperti kimpalan MIG dan TIG adalah penting dalam melindungi kolam kimpalan daripada pencemaran. Komposisi gas pelindung yang betul akan mengurangkan risiko kecacatan kimpalan dan meningkatkan hasil keseluruhan kimpalan.

 

Oleh itu, untuk membuat kimpalan bunyi, pengimpal yang berpengalaman perlu mengambil kira parameter yang komprehensif termasuk gred keluli tahan karat, teknik kimpalan, input haba, gas pelindung, bekalan kuasa, sudut obor, kelajuan perjalanan dan kadar pemendapan. Hanya dengan berkesan menggunakan parameter kimpalan ini, pengimpal boleh mencapai kimpalan berkualiti tinggi dan konsisten.

 

Kecacatan dan Pencegahan

 

Kecacatan kimpalan yang paling biasa dalam keluli tahan karat termasuk retak, keliangan, kemasukan sanga, kekurangan gabungan, penembusan yang tidak lengkap, potongan kecil, percikan dan herotan, bersama-sama dengan pencemaran daripada zarah besi, warna haba dan pereputan kimpalan. Kecacatan ini mengurangkan sifat mekanikal kimpalan dan rintangan kakisan dan boleh berpunca daripada pembersihan yang tidak betul, tetapan elektrod/gas yang salah, input haba yang berlebihan atau kekonduksian terma yang rendah.

 

• √Meleding

Keluli tahan karat mempunyai kekonduksian haba yang rendah dan pengembangan haba yang tinggi, menjadikannya mudah terdedah kepada meledingkan. Input haba yang berlebihan semasa mengimpal atau perubahan suhu yang cepat menyebabkan logam di bawah tekanan, mengakibatkan herotan apabila ia menjadi sejuk. Penyelesaian yang paling biasa adalah untuk mengurangkan input haba sambil mengelakkan kualiti kimpalan yang lemah disebabkan oleh gabungan yang tidak lengkap antara bahan kerja, dan penyelesaian lain adalah untuk mencipta sink haba dengan mengapit tembaga atau loyang di belakang atau di sebelah jahitan kimpalan, menyerap haba yang tidak perlu.

 

• √retak

Keretakan boleh berlaku semasa atau selepas mengimpal dan boleh dipengaruhi oleh tekanan haba yang tinggi atau kadar penyejukan yang tidak betul.

Terdapat dua jenis keretakan utama: retak panas dan retak sejuk. Keretakan panas berlaku semasa pemejalan proses kimpalan disebabkan oleh jumlah kekotoran yang berlebihan seperti sulfur atau fosforus dalam kimpalan, yang boleh merendahkan takat lebur kawasan tertentu, menyebabkan keretakan terbentuk apabila logam memejal. Ia sering berlaku dalam zon suhu-tinggi kimpalan. Keretakan sejuk berlaku selepas kimpalan telah disejukkan untuk beberapa waktu antara beberapa jam hingga beberapa hari, dan ia selalunya disebabkan oleh baki tegasan yang ditinggalkan dalam logam selepas kimpalan atau oleh hidrogen yang diserap ke dalam kimpalan. Untuk mengelakkan keretakan, adalah bijak untuk menggunakan bahan pengisi yang betul dan mengawal kadar penyejukan dengan sangat berhati-hati, sementara itu memanaskan bahan asas boleh menjadi cara yang baik untuk mengurangkan tekanan terma sebelum mengimpal.

 

• √Keliangan

Ia adalah kecacatan di mana poket gas terperangkap dalam kimpalan, membawa kepada lompang kecil atau rongga, dan ia sering disebabkan oleh bahan cemar seperti kotoran, minyak, karat, yang boleh memasukkan gas ke dalam kimpalan. Gas-gas ini kemudiannya terperangkap dalam kolam kimpalan cair, membentuk lompang apabila logam menyejuk. Menggunakan gas pelindung yang tidak betul juga boleh menyebabkan keliangan. Kelembapan dan lembapan pada bahan asas atau pengisi boleh mengewap semasa mengimpal, mewujudkan gelembung gas dalam kimpalan. Oleh itu, adalah penting untuk memastikan bahan asas dan rod pengisi bersih dan kering, serta menggunakan gas pelindung yang betul untuk mengekalkan aliran yang konsisten sepanjang proses kimpalan.

 

• √Fusion yang lemah

Pelaburan yang lemah berlaku apabila logam kimpalan tidak bercantum dengan betul dengan bahan asas, dan ia mewujudkan titik lemah pada sambungan di mana kedua-dua bahan tidak bercantum sepenuhnya. Ini secara serius boleh mengurangkan kekuatan keseluruhan kimpalan dan meningkatkan risiko kegagalan. Kecacatan ini selalunya disebabkan oleh haba yang tidak mencukupi, sudut kimpalan yang salah, kelajuan perjalanan yang cepat.

 

• √Kimpalan Percikan

Ia adalah titisan kecil logam cair yang ditolak keluar dari kolam kimpalan semasa mengimpal, dan ia tidak benar-benar melemahkan kimpalan. Walau bagaimanapun, ia menjejaskan penampilan, yang boleh membawa kepada kerja selepas rawatan yang tidak perlu. Percikan sering disebabkan oleh tetapan arus tinggi yang boleh menghasilkan percikan yang berlebihan kerana logam cair dikeluarkan dengan kuat dari kolam kimpalan. Panjang arka yang salah dan gas pelindung yang tidak betul juga boleh menyebabkan percikan semasa kimpalan keluli tahan karat. Oleh itu, adalah penting untuk mengurangkan percikan, melaraskan tetapan semasa dan mengekalkan arka yang stabil sementara itu menggunakan gas pelindung yang betul dengan aliran mantap sepanjang kimpalan.

 

 

Kimpalan keluli tahan karat memerlukan perhatian kepada banyak parameter seperti sifat bahan, gas pelindung, pengisi, input haba dan kebersihan untuk mengelakkan kecacatan seperti herotan, retak dan pemekaan. Jurukimpal Fabmann yang berpengalaman mengikut amalan terbaik untuk menetapkan mesin dengan voltan, amperage yang betul dan mereka tahu cara mengimpal dengan kelajuan perjalanan yang betul berdasarkan ketebalan bahan keluli tahan karat dan jenis keluli tahan karat untuk mencapai kimpalan kalis kakisan-berkualiti tinggi. Fabmann membekalkan kurungan tersuai keluli tahan karat berkualiti tinggi untuk industri tenaga suria, bahagian jentera danpenutup pengudaraanuntuk sektor pembinaan rumah.