Liittämistekniikat

Käytämme komponenttien ja kokonaisuuksien valmistuksessa erilaisia liittämismenetelmiä. Liittämismenelmiä käytetään mm. HIP-kappaleiden valmistuksessa hitsaamalla aihiot yhteen lopullisen tuotteen muodostamiseksi.

Niitä voidaan käyttää myös HIP-kappaleiden liittämiseen valettuihin tai työstettyihin osiin, sekä erilaisten metallien yhteenliittämiseen.

Kapearailohitsaus

Korotetut korroosionkesto ja väsymislujuusominaisuudet saavutetaan NG TIG -hitsauksella, joka on myös erittäin taloudellista. Se mahdollistaa pienen määrän hitsipalkoja, matalan kokonaislämmön tuonnin ja tuottaa hyvän HAZ-jäännösjännitysprofiilin.

Erityismuotoiltu kapea hitsauspää mahdollistaa neliskulmaisen hitsausrailon käytön. Oheisessa poikkileikkauskuvassa on esitettynä kapea hitsausrailo verrattuna perinteiseen hitseeseen. Kapeaa railoa voidaan käyttää aina 10 mm:n seinämän paksuudesta.

Hitsauksen määrän vähentämisen etuja:

• Nopeampi tuotanto kokonaisuudessaan
• Pienempi lämmöntuonti
• Hitsin vikojen vähäisempi esiintyvyys
• Täytemateriaalin vähäinen kulutus
• Suojakaasun vähäinen kulutus
• Vähäisemmät jäännösjännitykset
• Hitsauksen helppo mekanisointi

Etujen saavuttaminen edellyttää:

• Edistyneitä hitsauslaitteita
• Hitsattavien kappaleiden tarkkaa esivalmistelua (mm. railon geometria)
• Kalliimman suojakaasun käyttöä

HP-diffuusioliittäminen

HIP-diffuusioliittäminen on kiinteän vaiheen liittämismenetelmä, jolla voidaan liittää monia metalleja ja keraamisia aineita toisiinsa pienten tai isojen kompponenttien valmistamiseksi..

Yksinkertaisimmillaan diffuusioliittäminen tarkoittaa esikoneistettujen osien pitämistä kuormituksen alaisena korotetussa lämpötilassa, ja yleensä suojaavassa ilmakehässä tai tyhjiössä.

Diffuusioliittämisessä käytettävät voimat ovat yleensä alle kuormitusten, jotka aiheuttaisivat kappaleihin makromuodonmuutoksia. Prosessissa käytettävä lämpötilat ovat välillä 0,5-0,8 x Tm (jossa Tm = materiaalin sulamispiste K:ssä).

Pitoaika kyseisessä lämpötilassa voi vaihdella 1 -60+ min välillä riippuen liitettävistä materiaaleista, vaadituista liitoksen ominaisuuksista ja muista parametreista. Vaikka suurin osa liitoksista tehdään tyhjiössä tai inertissä kaasuatmosfäärissä, jotkin liitokset voidaan tehdä tavallisessa ilmassa.

Kaksi työvaihetta

Ensin muodonmuutosprosessit aiheuttavat liitettävien kappaleiden pinnoille muutoksia, koska kahden pinnan alustava kosketuspinta on pieni. Tämä johtaa siihen, että pinnat ovat tiukasti kosketuksissa, mikä helpottaa myöhemmän liitoksen muodostumista. Muodonmuutosprosessit johtavat suljettujen huokosten syntymiseen liitospinnalla.

Liitos kehittyy sitten diffuusio-ohjatuilla mekanismeilla, kuten rajadiffuusiolla ja virumisella.

Diffuusioliitokset ovat erittäin joustavia, mutta vahvoja, ja kestävät siksi äärimmäisiä lämpötiloja. Silloinkin, kun liitettyjen materiaalien lämpölaajenemiskertoimet eivät ole samat, liitokset ovat täysin luotettavia. Diffuusioliitäntä on siksi erityisen sopiva tekniikka sellaisissa sovelluksissa, joita uhkaa lämpöshokki korkeammissa lämpötiloissa.

Kiinteiden materiaalien diffuusioliitännässä voidaan myös käyttää sitkeitä välikerrosmateriaaleja, joiden kaasunpoisto on matala metallisten, keraamisten ja kristallimateriaalien liittämiseksi. Syntyvässä liitoksessa ei ole sulkeumia.

HIP:ssä voidaan hyödyntää paljon suurempia paineita (100-200MPa), minkä ansiosta pintojen viimeistely ei ole niin kriittistä ja 0,8µm Ra:n ja sitä suurempia pinnankarheuksia voidaan käyttää. Tämän prosessin toinen etu on, että yhtenäisen kaasupaineen käyttö mahdollistaa monimutkaisten osien liittämisen, toisin kuin yksiaksiaalisen paineen yleensä mahdollistamat yksinkertaiset pusku- tai limiliitokset.