Mối quan tâm lớn nhất của khách hàng khi hàn gốm trên tàu là gì? Giải quyết như thế nào?
Bản thân hàn gốm là một quy trình tương đối kỹ thuật. Bản thân gốm rất khó để kết dính với kim loại. Có những quy trình tương đối hoàn thiện như kết nối cơ học, kết dính, hàn/hàn và hàn kín thủy tinh-kim loại, bao gồm hàn vi sóng và hàn siêu âm. Hàn và hàn ma sát, v.v., hàn hiện là một công nghệ quy trình tương đối hoàn thiện. Thường được sử dụng trong các đầu nối gốm-kim loại của gốm kỹ thuật. Chúng tôi sử dụng công nghệ hàn tiên tiến và hoan nghênh các mẫu tùy chỉnh!
Hàn gốm là một kỹ thuật hữu ích để kết nối gốm và kim loại, nhưng nó cũng đi kèm với những thách thức riêng. Hãy cùng tìm hiểu hai trong số những mối quan tâm hàng đầu của khách hàng và cách giải quyết chúng, cùng với các bước quan trọng khác:
1. Khả năng thấm ướt và độ bền của mối nối
Thách thức: Không giống như kim loại, gốm sứ không thể tạo liên kết tự nhiên bền chắc với kim loại do đặc tính bề mặt khác nhau. Điều này có thể dẫn đến mối hàn giòn và có thể bị hỏng dưới áp lực.
Giải pháp 1: Hàn kim loại chủ động (AMB)
Hàn kim loại phản ứng sử dụng hợp kim hàn chứa kim loại có khả năng phản ứng cao. Kim loại hoạt động này giúp vật liệu hàn lan rộng và bám dính (ướt) vào bề mặt gốm, tạo ra liên kết chắc chắn hơn.
Giải pháp 2: Kim loại hóa
Kim loại hóa bao gồm việc phủ một lớp kim loại mỏng lên bề mặt gốm trước khi hàn. Lớp này cải thiện khả năng thấm ướt của gốm, cho phép vật liệu hàn hình thành liên kết chắc chắn hơn.
Sơ đồ quá trình kim loại hóa cho thấy gốm được phủ một lớp kim loại mỏng
Giải pháp 3: Lựa chọn vật liệu hàn
Việc lựa chọn hợp kim hàn phù hợp là rất quan trọng. Hợp kim có đặc tính làm ướt tốt cho loại gốm cụ thể được sử dụng sẽ tạo ra mối hàn chắc chắn hơn.
2. Sự giãn nở vì nhiệt và ứng suất dư
Thách thức: Gốm sứ và kim loại thường có hệ số giãn nở nhiệt (CTE) khác nhau. Điều này có nghĩa là chúng giãn nở với tốc độ khác nhau khi được nung nóng (trong quá trình hàn) và co lại với tốc độ khác nhau khi được làm nguội. Sự không tương xứng này có thể gây áp lực lên mối nối và dẫn đến nứt.
Mối nối kim loại gốm hàn có vết nứt ứng suất
Mối nối gốm-kim loại hàn có vết nứt ứng suất
Lựa chọn 1: Thiết kế chung
Việc tối ưu hóa thiết kế mối nối có thể giảm thiểu các điểm tập trung ứng suất. Điều này có thể bao gồm việc sử dụng các mối nối côn để phân phối ứng suất đều hơn hoặc kết hợp các thành phần linh hoạt để hấp thụ một phần sự không cân xứng giãn nở/co lại.
Giải pháp 2: Lựa chọn vật liệu hàn
Việc lựa chọn hợp kim hàn có CTE gần với CTE trung bình của gốm và kim loại được ghép nối có thể giúp giảm sự tích tụ ứng suất.
Giải pháp 3: Kiểm soát quá trình hàn
Việc kiểm soát nhiệt độ và tốc độ làm nguội chính xác trong quá trình hàn là rất quan trọng để giảm thiểu ứng suất dư. Các kỹ thuật như hàn chân không, có thể loại bỏ oxit cản trở quá trình hàn, cũng có thể hữu ích.
Các biện pháp quan trọng khác
Vệ sinh bề mặt: Bề mặt hàn phải được làm sạch hoàn toàn, không có bụi, dầu mỡ và tạp chất. Việc hàn phải được thực hiện trong môi trường không bụi. Việc làm sạch và tẩy rửa đặc biệt bằng khí nitơ trơ giúp đảm bảo bề mặt sạch sẽ để đạt được kết quả hàn tối ưu.
Phát hiện khuyết tật: Sau khi hàn, mối hàn cần được kiểm tra khuyết tật bằng các kỹ thuật như thiết bị phát hiện khuyết tật bằng tia X. Điều này giúp xác định các vết nứt, khe hở hoặc các khuyết tật khác có thể ảnh hưởng đến tính toàn vẹn của mối hàn.
Kiểm tra rò rỉ: Các mối hàn cần được kiểm tra rò rỉ để đảm bảo chúng kín khí. Việc này thường bao gồm một quy trình gồm hai bước:
Kiểm tra chân không áp suất âm: Sử dụng máy bơm chân không để hút chân không mối nối xuống mức áp suất tối thiểu là 5000 Pa (0,5 atm).
Kiểm tra độ kín áp suất dương: Sử dụng khí trơ để tạo áp suất cho mối nối đến mức tối thiểu 4,2 MPa (42 atm). Nếu mối nối có thể chịu được áp suất này mà không bị rò rỉ, thì mối nối được coi là đạt yêu cầu.
Bằng cách thực hiện các biện pháp kết hợp này, công ty có thể tạo ra các mối nối gốm-kim loại chắc chắn, đáng tin cậy, không rò rỉ, đáp ứng nhu cầu của khách hàng.
Hàn gốm là công nghệ tiên tiến dùng để ghép nối các vật liệu gốm. hàng không vũ trụ:
Chúng tôi đã chuẩn bị một phòng sạch cho mục đích này để cải thiện độ liên kết và độ bền kết nối của chúng; đặc biệt là khi sử dụng thường xuyên với cường độ cao và khả năng chịu nhiệt độ cao. Công nghệ này thường được sử dụng trong các lĩnh vực bao gồm:
Hàng không vũ trụ:
Trong ngành hàng không vũ trụ, vật liệu gốm được sử dụng để chế tạo các bộ phận động cơ và các bộ phận khác tiếp xúc với nhiệt độ cao vì phương pháp hàn gốm cho phép các bộ phận này chịu được nhiệt độ và áp suất khắc nghiệt.
Ngành công nghiệp ô tô:
Trong ngành công nghiệp ô tô, vật liệu gốm tiên tiến được sử dụng để chế tạo bộ trao đổi nhiệt, cảm biến và các linh kiện quan trọng khác. Nhờ công nghệ hàn gốm, các linh kiện này đạt hiệu suất và độ bền cao.
Sản phẩm điện tử:
Trong sản xuất điện tử, gốm được sử dụng làm chất cách điện và chất nền. Hàn gốm có thể giúp các linh kiện điện tử hiệu suất cao ổn định, đáng tin cậy và an toàn trong điều kiện nhiệt độ cao và các môi trường khắc nghiệt khác.
Thiết bị y tế:
Vật liệu gốm thường được sử dụng trong các thiết bị y tế như xương nhân tạo và cấy ghép răng nhờ tính tương thích sinh học. Hàn gốm đảm bảo tính toàn vẹn về cấu trúc và độ bền lâu dài của các thiết bị này.
Ngành năng lượng:
Trong ngành công nghiệp hạt nhân và các ngành năng lượng khác, vật liệu gốm được sử dụng để tạo ra các linh kiện chịu nhiệt độ cao và chống ăn mòn. Công nghệ hàn gốm đảm bảo độ tin cậy và an toàn cho các linh kiện quan trọng này.
Công nghệ quang học và laser:
Trong công nghệ quang học và laser, các thành phần gốm chính xác cần được kết nối với kim loại hoặc các vật liệu khác thông qua hàn gốm để đảm bảo truyền và phản xạ ánh sáng chính xác.
Ứng dụng của công nghệ hàn gốm trong các lĩnh vực này chủ yếu là do khả năng tạo ra các mối nối có độ bền cao, chịu nhiệt độ cao, đồng thời vẫn duy trì được tính ổn định hóa học và các đặc tính vật lý của vật liệu. Điều này khiến công nghệ hàn gốm trở thành công nghệ không thể thiếu trong các sản phẩm công nghệ cao và hệ thống phức tạp hoạt động trong môi trường khắc nghiệt.
Có một số thông số kỹ thuật tiêu chuẩn cho hàn gốm, mỗi thông số có trọng tâm và yêu cầu riêng. Dưới đây là một số tiêu chuẩn được sử dụng phổ biến nhất:
1. ASTM B828 - Tiêu chuẩn kỹ thuật cho mặt bích hợp kim đồng-niken-silicon hàn cho bình chịu áp lực và đường ống
Tiêu chuẩn này bao gồm các yêu cầu đối với mặt bích hợp kim đồng-niken-silicon hàn cho bình chịu áp lực và đường ống. Tiêu chuẩn này quy định vật liệu, kích thước, ký hiệu, quy trình thử nghiệm và kiểm tra cho các mặt bích này.
2. AWS C3.1 - Thông số kỹ thuật tiêu chuẩn cho mối hàn cho ứng dụng chịu áp lực
Tiêu chuẩn này cung cấp các yêu cầu chung cho mối hàn được sử dụng trong các ứng dụng chịu áp lực. Tiêu chuẩn bao gồm việc lựa chọn kim loại hàn, thiết kế mối hàn, chuẩn bị bề mặt, quy trình hàn và thử nghiệm không phá hủy.
3. ISO 11849 - Hàn - Mặt bích bằng hợp kim đồng-niken hoặc niken-đồng cho bình chịu áp lực và đường ống
Tiêu chuẩn quốc tế này tương tự như ASTM B828 và bao gồm các yêu cầu đối với mặt bích hợp kim đồng-niken hoặc niken-đồng hàn cho bình chịu áp suất và đường ống.
4. Tiêu chuẩn ASME về nồi hơi và bình chịu áp suất (BPVC) Phần IX - Trình độ hàn và hàn đồng
Tiêu chuẩn này quy định các yêu cầu về trình độ chuyên môn của nhân viên hàn và quy trình hàn. Tiêu chuẩn này được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp sản xuất điện và hóa dầu.
5. MIL-STD-2481 - Liên kết và nối kim loại và phi kim loại
Tiêu chuẩn quân sự này cung cấp hướng dẫn chung về liên kết và ghép nối kim loại và phi kim loại, bao gồm hàn gốm. Tiêu chuẩn bao gồm các chủ đề như chuẩn bị bề mặt, lựa chọn kim loại hàn, quy trình hàn và thử nghiệm không phá hủy.
Ngoài các tiêu chuẩn chung này, còn có nhiều tiêu chuẩn riêng cho ngành hàn gốm. Ví dụ, ngành hàng không vũ trụ có bộ tiêu chuẩn riêng cho hàn gốm các bộ phận máy bay.
Tiêu chuẩn cụ thể áp dụng cho một ứng dụng cụ thể sẽ phụ thuộc vào vật liệu được ghép nối, ứng dụng dự định và các quy tắc và quy định hiện hành. Điều quan trọng là phải tham khảo ý kiến của các cơ quan có thẩm quyền để xác định tiêu chuẩn nào áp dụng cho trường hợp cụ thể của bạn.
Sau đây là một số tài nguyên bổ sung mà bạn có thể thấy hữu ích:
Hiệp hội thử nghiệm và vật liệu Hoa Kỳ (ASTM): https://www.astm.org/
Hiệp hội hàn Hoa Kỳ (AWS): https://www.aws.org/
Tổ chức Tiêu chuẩn hóa Quốc tế (ISO): https://www.iso.org/home.html
Hiệp hội Kỹ sư Cơ khí Hoa Kỳ (ASME): https://www.asme.org/
Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ (DoD): https://discover.dtic.mil/
