टाइटेनियम ट्यूब जमना सिकुड़न: कारण, पाइप हानि और पिघलने पर नियंत्रण

टाइटेनियम ट्यूब और पिंड उत्पादन में खोई हुई उपज का एकमात्र सबसे बड़ा स्रोत ठोसकरण संकोचन है। टाइटेनियम लगभग 1668 डिग्री सेल्सियस पर जम जाता है, इसे छूने वाले लगभग हर अपवर्तक के साथ प्रतिक्रिया करता है और इसमें लगभग 17 से 22 डब्ल्यू प्रति मीटर प्रति केल्विन की कम तापीय चालकता होती है, इसलिए गर्मी धीरे-धीरे और असमान रूप से ठंड को छोड़ देती है। इसका परिणाम यह होता है कि जब तरल ठोस में बदल जाता है तो आयतन के हिसाब से लगभग 3 से 4 प्रतिशत का संकुचन होता है, साथ ही पिंड के कमरे के तापमान पर ठंडा होने पर एक और संकुचन होता है। यह समझना कि वह मात्रा कहां जाती है, पाइप, सरंध्रता और पृथक्करण को नियंत्रित करने का आधार है।

टाइटेनियम स्टील से भिन्न व्यवहार क्यों करता है?

तीन भौतिक गुण टाइटेनियम को अलग करते हैं।

कम तापीय चालकता:एक पिंड या कास्टिंग की सतह जल्दी से ठंडी हो जाती है जबकि केंद्र तरल रहता है, जिससे एक तेज तापीय ढाल और दिशात्मक ठंड पैदा होती है जो एक गहरे संकोचन पाइप को बढ़ावा देती है।

उच्च रासायनिक प्रतिक्रियाशीलता:पिघलने का काम निर्वात या अक्रिय गैस में पानी से ठंडा किया हुआ तांबे के क्रूसिबल के साथ किया जाना चाहिए, ताकि अंतिम तरल को भरने के लिए कोई एक्ज़ोथिर्मिक मोल्ड प्रतिक्रिया न हो।

एलोट्रोपिक परिवर्तन:शरीर का केन्द्रित घन बीटा चरण ठंडा होने पर हेक्सागोनल क्लोज्ड अल्फा में परिवर्तित हो जाता है, और संबंधित आयतन परिवर्तन आंतरिक तनाव और, मोटे खंडों में, और अधिक आयामी परिवर्तन जोड़ता है।

बर्फ़ीली संकुचन और सिकुड़न पाइप

जब तरल धातु को जमने के लिए अंतिम क्षेत्र में लगातार नहीं पहुंचाया जाता है, तो वहां एक गुहा बन जाती है। वैक्यूम आर्क रीमेल्टेड सिल्लियों में जमने के लिए अंतिम सामग्री शीर्ष पर बैठती है, इसलिए गुहा एक केंद्रीय पाइप के रूप में दिखाई देती है जिसके चारों ओर स्पंजी, गैस समृद्ध क्षेत्र होता है। पाइप आम तौर पर पिंड की लंबाई के शीर्ष कुछ प्रतिशत का उपभोग करता है। उस सामग्री को ट्यूब में रोल नहीं किया जा सकता है, इसलिए इसे काट दिया जाता है और स्क्रैप के रूप में वापस कर दिया जाता है, जो सीधे उपज का नुकसान है। अनियंत्रित पाइप भी अपेक्षा से अधिक गहराई तक चलता है, और यदि यह चूक जाता है, तो यह तैयार ट्यूब में आंतरिक छिद्र या लेमिनेशन बन जाता है।

पिघलने वाली दुकानों में उपयोग किए जाने वाले व्यावहारिक आंकड़े लगभग 3 से 4 प्रतिशत का एक तरल पदार्थ हैं, जिसमें कास्ट टाइटेनियम आकृतियों के लिए लगभग 1.5 से 2.1 प्रतिशत का पैटर्न या रैखिक संकोचन भत्ता होता है। सटीक भत्ते अनुभाग की मोटाई और ज्यामिति पर निर्भर करते हैं और इसे किसी तालिका से कॉपी करने के बजाय मापी गई कास्टिंग से स्थापित किया जाना चाहिए।

कारक जो तय करते हैं कि कितना संकोचन होता है

पिघलने का अभ्यास नियंत्रण

पाइप की गहराई को एकल समायोजन के बजाय पिघलने वाले कार्यक्रम के माध्यम से प्रबंधित किया जाता है। चाप को रोकना और पिघल के अंत में धीरे-धीरे शक्ति को कम करना अंतिम तरल को खिलाते समय पिंड के शीर्ष को गर्म रखता है, जो पाइप को छोटा करता है और इसे ऊपर की ओर ले जाता है। इलेक्ट्रोड निकासी और नियंत्रित हॉट-टॉपिंग से समान परिणाम प्राप्त होते हैं। फिर पिंड को शीर्ष क्षेत्र के अल्ट्रासोनिक निरीक्षण से प्राप्त एक निश्चित दूरी से काटा जाता है, नाममात्र लंबाई से नहीं।

क्रिटिकल ट्यूब के लिए मल्टीपल मेल्टिंग मानक है। डबल या ट्रिपल वैक्यूम आर्क रीमेल्टिंग संरचना को परिष्कृत करता है, पृथक्करण को फैलाता है और पासों के बीच गैस सामग्री को कम करता है, और इलेक्ट्रॉन बीम या प्लाज्मा चूल्हा पिघलने से अंतिम वैक्यूम आर्क पास होने से पहले उच्च और निम्न घनत्व समावेशन को हटा दिया जाता है। प्रत्येक अतिरिक्त पास तैयार ट्यूब तक पहुंचने वाले सिकुड़न दोष के आकार को भी कम कर देता है।

संबंधित ठोसीकरण दोष

केन्द्ररेखा सरंध्रता:धुरी के साथ बारीक बिखरी हुई गुहाएँ जहाँ भोजन बाधित हुआ था; अल्ट्रासोनिक परीक्षण द्वारा पता लगाया गया और आमतौर पर काट दिया गया।

पृथक्करण:वैनेडियम, मोलिब्डेनम या लौह जैसे मिश्रधातु तत्व अंतिम तरल में केंद्रित होते हैं, जिससे विभिन्न कठोरता के बैंड बनते हैं।

शीत बंद और गोद:सतह पर सिलवटें तब बनती हैं जब आंशिक रूप से ठोस धातु आने वाले तरल पदार्थ से मिलती है, जो बाद में दरार आरंभ स्थलों के रूप में दिखाई देती है।

हाइड्रोजन सरंध्रता:गैस छिद्र इसलिए बनते हैं क्योंकि धातु के जमने पर हाइड्रोजन घुलनशीलता तेजी से गिरती है।

निरीक्षण और उपज वसूली

अच्छा अभ्यास, कटे हुए शीर्ष और नीचे से नमूने के साथ पिंड के अल्ट्रासोनिक निरीक्षण को जोड़ता है। शीर्ष नमूना पाइप की गहराई और पृथक्करण का सबसे संवेदनशील संकेतक है, और ट्यूब रोलिंग से पहले समस्या का पता लगाने के लिए यह सबसे सस्ती जगह है। फसल से प्राप्त स्क्रैप पूरी तरह से पुनर्नवीनीकरण योग्य है, बशर्ते इसे एक नए इलेक्ट्रोड में मिश्रित करने से पहले मिश्र धातु द्वारा अलग किया जाए, ऑक्साइड से साफ किया जाए और अचार बनाया जाए।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

प्रश्न: टाइटेनियम स्टील की तुलना में अधिक गहरा सिकुड़न पाइप क्यों बनाता है?
क्योंकि टाइटेनियम में कम तापीय चालकता होती है और इसे एक दुर्दम्य मोल्ड के बिना पिघलाया जाता है जो गर्मी को वापस शीर्ष पर भेज सकता है। तीव्र तापीय प्रवणता का अर्थ है कि ऊपरी भाग अंतिम रूप से जमता है जबकि शेष पिंड पहले से ही ठोस है, इसलिए संकुचन को बढ़ावा देने के लिए कुछ भी नहीं बचा है।

प्रश्न: ठोस होने पर टाइटेनियम कितना सिकुड़ता है?
तरल पदार्थ के लिए आयतन के हिसाब से लगभग 3 से 4 प्रतिशत - से - ठोस परिवर्तन, परिवेश के तापमान पर ठंडा करने के दौरान अतिरिक्त संकुचन के साथ। कास्टिंग पैटर्न आम तौर पर लगभग 1.5 से 2.1 प्रतिशत के रैखिक भत्ते का उपयोग करते हैं।

प्रश्न: क्या सिकुड़न पाइप को पूरी तरह से समाप्त किया जा सकता है?
नहीं, लेकिन इसे उथला और पूर्वानुमानित बनाया जा सकता है। नियंत्रित गर्म टॉपिंग, कम शक्ति पर चाप को पुनः प्रहार करना और धीमी गति से पिंड निकालना शीर्ष पर दोष को केंद्रित करता है ताकि एक निश्चित फसल इसे हटा दे।

प्रश्न: क्या एक से अधिक बार पिघलाने से मदद मिलती है?
हाँ। डबल और ट्रिपल वैक्यूम आर्क रीमेल्टिंग, आमतौर पर इलेक्ट्रॉन बीम या प्लाज्मा चूल्हा पिघलने से पहले, रासायनिक एकरूपता में सुधार करती है, गैस सामग्री को कम करती है और शेष संकोचन दोष की गहराई और गंभीरता को कम करती है।

प्रश्न: ट्यूब रोलिंग से पहले किस निरीक्षण में सिकुड़न दोष का पता चलता है?
पिंड का अल्ट्रासोनिक निरीक्षण और कटे हुए शीर्ष का रासायनिक और मेटलोग्राफिक नमूनाकरण। दोनों की आवश्यकता है, क्योंकि अल्ट्रासोनिक परीक्षण रिक्तियों का अच्छी तरह से पता लगाता है लेकिन पृथक्करण के प्रति कम संवेदनशील होता है।

प्रश्न: क्या फसली सिकुड़न सामग्री बर्बाद हो जाती है?
स्थायी रूप से नहीं. इसे साफ, अलग किए गए स्क्रैप के रूप में पुनर्नवीनीकरण किया जाता है और एक नए इलेक्ट्रोड में मिश्रित किया जाता है, इसलिए नुकसान धातु के बजाय प्रसंस्करण लागत और उपज का होता है।