Lutowanie twarde stopów berylowo-miedziowych

Miedź berylowa zapewnia wysoką odporność na korozję, przewodność elektryczną i przewodność cieplną, a także wysoką wytrzymałość i odporność na wysokie temperatury.Nieiskrzący i niemagnetyczny, przydatny w przemyśle wydobywczym i petrochemicznym.Dzięki wysokiej odporności na zmęczenie miedź berylowa jest również stosowana na sprężyny, złącza i inne części podlegające cyklicznym obciążeniom.

Lutowanie miedzi berylowej jest stosunkowo niedrogie i łatwe do wykonania bez osłabiania stopu.Stopy berylowo-miedziane są dostępne w dwóch klasach: wysokowytrzymałe C17000, C17200 i C17300;oraz o wysokiej przewodności C17410, C17450, C17500 i C17510.Obróbka termiczna dodatkowo wzmacnia te stopy.

Metalurgia

Temperatury lutowania dla stopów berylowo-miedziowych są zazwyczaj wyższe od temperatury utwardzania wydzieleniowego i są w przybliżeniu takie same jak temperatura wyżarzania rozpuszczającego.

Ogólne kroki obróbki cieplnej stopów berylowo-miedziowych są następujące:

Najpierw stop musi być wyżarzony rozpuszczająco.Osiąga się to poprzez rozpuszczenie stopu w stałym roztworze, dzięki czemu będzie on dostępny do etapu utwardzania wydzieleniowego.Po wyżarzaniu rozpuszczającym stop jest szybko schładzany do temperatury pokojowej przez hartowanie w wodzie lub stosowanie wymuszonego powietrza do cienkich części.

Kolejnym etapem jest utwardzanie starzeniowe, w wyniku którego w metalowej osnowie tworzą się submikroskopowe, twarde, bogate w beryl cząsteczki.Czas i temperatura starzenia określają ilość i rozkład tych cząstek w matrycy.Rezultatem jest zwiększona wytrzymałość stopu.

Klasy stopów

1. Miedź berylowa o wysokiej wytrzymałości — miedź berylowa jest zwykle kupowana w stanie wyżarzonym rozpuszczającym.To wyżarzanie składa się z ogrzewania do 1400-1475°F (760-800°C), a następnie szybkiego hartowania.Lutowanie można przeprowadzić albo w zakresie temperatur wyżarzania rozpuszczającego, po którym następuje hartowanie, albo przez bardzo szybkie ogrzewanie poniżej tego zakresu, bez wpływu na stan wyżarzania rozpuszczającego.Odpuszczanie jest następnie wytwarzane przez starzenie w temperaturze 550-700°F (290-370°C) przez dwie do trzech godzin.W przypadku innych stopów berylu zawierających kobalt lub nikiel obróbka cieplna może się różnić.

2. Miedź berylowa o wysokiej przewodności – Skład stosowany głównie w przemyśle to 1,9% miedzi z dodatkiem berylu.Może jednak zawierać mniej niż 1% berylu.Tam, gdzie to możliwe, w celu uzyskania najlepszych wyników lutowania należy stosować stop o mniejszej zawartości berylu.Wyżarzanie przez ogrzewanie do 1650-1800°F (900-980°C), a następnie szybkie hartowanie.Odpuszczanie jest następnie wytwarzane przez starzenie w 850-950°F (455-510°C) przez jedną do ośmiu godzin.

Czyszczenie

Czystość ma kluczowe znaczenie dla udanego lutowania.Wstępne czyszczenie powierzchni lutowniczych w celu usunięcia olejów i smarów jest niezbędne dla dobrej praktyki łączenia.Należy pamiętać, że metody czyszczenia należy wybierać w oparciu o skład chemiczny oleju lub smaru;nie wszystkie metody czyszczenia są równie skuteczne w usuwaniu wszystkich zanieczyszczeń olejowych i/lub tłuszczowych.Zidentyfikuj zanieczyszczenie powierzchni i skontaktuj się z producentem w celu uzyskania odpowiednich metod czyszczenia.Szczotka ścierna lub wytrawianie kwasem usunie produkty utleniania.

Po oczyszczeniu elementów należy natychmiast zlutować topnikiem, aby zapewnić ochronę.Jeśli komponenty muszą być przechowywane, części mogą być chronione galwanicznie ze złota, srebra lub niklu do 0,0005″ (0,013 mm).W celu ułatwienia zwilżania powierzchni berylowo-miedzianej przez spoiwo można zastosować platerowanie.Zarówno miedź, jak i srebro mogą być powlekane 0,0005-0,001″ (0,013-0,025 mm), aby ukryć trudne do zwilżenia tlenki utworzone przez miedź berylową.Po lutowaniu należy usunąć pozostałości topnika gorącą wodą lub szczotką mechaniczną, aby uniknąć korozji.

Uwagę projektową

Luzy w spoinach powinny umożliwiać ucieczkę topnika, a także zapewniać wystarczającą kapilarność, w zależności od wybranego składu chemicznego spoiwa.Jednolite prześwity powinny wynosić 0,0015-0,005″ (0,04-0,127 mm).Aby wspomóc przemieszczanie strumienia ze złączy - zwłaszcza tych konstrukcji złączy, które wykorzystują wstępnie umieszczone taśmy lub preformy taśmy - można zastosować ruch jednej skręcanej powierzchni względem drugiej i/lub wibracje.Pamiętaj, aby obliczyć prześwity dla projektu złącza w oparciu o przewidywaną temperaturę lutowania.Ponadto współczynnik rozszerzalności miedzi berylowej wynosi 17,0 x 10-6/°C.Podczas łączenia metali o różnych właściwościach rozszerzalności cieplnej należy wziąć pod uwagę naprężenia indukowane termicznie.