टाइटेनियम डीप प्रोसेसिंग कोर प्रक्रियाएं: झुकना, मुद्रांकन, कताई और ट्यूब का विस्तार

गहन प्रसंस्करण से टाइटेनियम प्लेट, शीट, ट्यूब और बार को पाइप एल्बो, डक्टिंग, प्रेशर वेसल हेड, हीट एक्सचेंजर ट्यूबशीट और स्पन हाउसिंग जैसे तैयार घटकों में बदल दिया जाता है। स्टील या एल्यूमीनियम की तुलना में टाइटेनियम को बनाना अधिक कठिन है, इसलिए प्रत्येक प्रक्रिया को मिश्र धातु की स्थिति, दीवार की मोटाई और आवश्यक अंतिम ज्यामिति से मेल खाना चाहिए। यह आलेख सफलता निर्धारित करने वाले मापदंडों और नियंत्रणों के साथ चार मुख्य गहरी प्रसंस्करण प्रक्रियाओं - झुकने, मुद्रांकन, कताई और ट्यूब विस्तार - की समीक्षा करता है।

1. टाइटेनियम का निर्माण कठिन क्यों है?

टाइटेनियम निर्माण व्यवहार में तीन भौतिक गुण हावी हैं। सबसे पहले, लोचदार मापांक लगभग 103 - 114 GPa है, जो स्टील का लगभग आधा है, जो बनने के बाद बड़ी लोचदार रिकवरी (स्प्रिंगबैक) पैदा करता है। दूसरा, उपज-तन्यता अनुपात अधिक है, इसलिए प्लास्टिक की कार्य सीमा संकीर्ण है और टूलींग ज्यामिति में छोटी त्रुटियां बड़े आकार की त्रुटियों में बदल जाती हैं। तीसरा, टाइटेनियम लगभग 600 C से ऊपर ऑक्सीजन और नाइट्रोजन के साथ तेजी से प्रतिक्रिया करता है, जिससे एक भंगुर अल्फा केस बनता है जिसे टाला जाना चाहिए या हटा दिया जाना चाहिए। व्यावहारिक परिणाम: झुकने और मुद्रांकन उपकरणों को ओवरबेंड भत्ते की आवश्यकता होती है, गर्म गठन नियंत्रित वातावरण के तहत या तंग प्रक्रिया खिड़कियों के साथ किया जाना चाहिए, और स्नेहन को भाग और उपकरण सतहों के बीच गैलिंग को रोकना चाहिए।

2. टाइटेनियम ट्यूबों और प्रोफाइलों का झुकना

ट्यूब झुकना लोचदार और प्लास्टिक विरूपण को जोड़ता है; बाहरी दीवार पतली हो जाती है और भीतरी दीवार मोटी हो जाती है, जबकि तटस्थ अक्ष बाहर की ओर खिसक जाता है। टाइटेनियम ट्यूब के लिए, न्यूनतम मोड़ त्रिज्या आम तौर पर मैंड्रेल झुकने के लिए ट्यूब व्यास का 2 से 3 गुना होता है, और 5{6}}15 डिग्री के स्प्रिंगबैक की भरपाई टूलिंग ओवरबेंड द्वारा की जानी चाहिए। लगभग 50 मिमी बाहरी व्यास और दीवार की मोटाई के अनुपात से नीचे की ट्यूबों के लिए कोल्ड बेंडिंग व्यावहारिक है जो झुकने से बचती है; ठंड में झुकने के बाद, लचीलेपन को बहाल करने और आयामों को स्थिर करने के लिए 480{12}}650 C पर तनाव से राहत देने की सिफारिश की जाती है। हॉट बेंडिंग, जिसे 600-800 C पर रोटरी ड्रॉ बेंडिंग या पुश बेंडिंग के रूप में किया जाता है, उपज शक्ति और स्प्रिंगबैक को काफी कम कर देता है और सख्त रेडी और मोटी दीवारों की अनुमति देता है, लेकिन ऑक्सीकरण के खिलाफ सुरक्षा की आवश्यकता होती है। बड़े-त्रिज्या प्रोफाइल के लिए तनाव (खिंचाव) झुकने को प्राथमिकता दी जाती है जहां क्रॉस-सेक्शन विरूपण को कम किया जाना चाहिए।

3. टाइटेनियम शीट की स्टैम्पिंग और फॉर्मिंग

टाइटेनियम शीट की स्टैम्पिंग कार्बन स्टील या एल्युमीनियम की तुलना में अधिक कठिन होती है, क्योंकि इसमें बड़े मोड़ त्रिज्या की आवश्यकता होती है (आमतौर पर ग्रेड 2 में 90 डिग्री मोड़ के लिए शीट की मोटाई 2 - 4 गुना, उच्च शक्ति वाले मिश्र धातुओं के लिए अधिक) और रोल्ड शीट की मजबूत दिशात्मकता होती है। व्यवहार में तीन मार्गों का उपयोग किया जाता है: छोटे विरूपण और मध्यम परिशुद्धता के साथ पतली शीट (लगभग 3 मिमी तक) के लिए ठंडा निर्माण; मोटी प्लेट और बड़े हिस्सों के लिए 600-800 C पर गर्म गठन, जहां कम प्रवाह तनाव गहरे खींचने की अनुमति देता है; और प्री-फॉर्मिंग के बाद हॉट स्ट्रेटनिंग होती है, जो जटिल आकृतियों के लिए हॉट वर्क की फॉर्मेबिलिटी के साथ ठंडे काम की सटीकता को जोड़ती है। टाइटेनियम की गहरी ड्राइंग के लिए सावधानीपूर्वक ब्लैंकहोल्डर बल नियंत्रण, उदार कोने की त्रिज्या और प्रभावी स्नेहन की आवश्यकता होती है; मल्टी-स्टेज ड्रॉ के लिए अक्सर मध्यवर्ती एनीलिंग की आवश्यकता होती है।

4. कताई (रोटरी निर्माण)

कताई, या धातु की कताई, रोलर्स का उपयोग करके एक खराद के ऊपर घूमने वाले रिक्त स्थान को उत्तरोत्तर विकृत करती है। यह प्रक्रिया फोर्जिंग, एक्सट्रूज़न, स्ट्रेचिंग और झुकने के तत्वों को जोड़ती है, और शंकु, गुंबद, सिलेंडर और नोजल जैसे अक्षीय भागों के लिए अत्यधिक कुशल है। प्रेस बनाने की तुलना में, टाइटेनियम पर कताई से 20-50% की सामग्री बचत होती है क्योंकि प्रारंभिक रिक्त अंतिम विकसित आकार, उच्च सतह खत्म और +/- 0.5 मिमी या बेहतर के व्यास पर आयामी सटीकता के करीब हो सकता है। कतरनी कताई (प्रवाह निर्माण) जानबूझकर दीवार की मोटाई को कम कर सकती है, जिससे परिष्कृत अनाज संरचना और बेहतर यांत्रिक गुणों के साथ निर्बाध शंक्वाकार और बेलनाकार गोले का उत्पादन होता है। कताई द्वारा उत्पादित टाइटेनियम भागों में एयरोस्पेस नलिकाएं, रासायनिक पोत प्रमुख, रॉकेट मोटर आवरण और सेंट्रीफ्यूज शामिल हैं।

5. ट्यूब का विस्तार और ट्यूब-से-ट्यूबशीट जोड़

ट्यूब एक्सपैंडिंग एक यांत्रिक जुड़ाव विधि है जो ट्यूब की दीवार को रेडियल रूप से खांचे में या ट्यूबशीट छेद के सामने विकृत कर देती है ताकि एक रिसाव-तंग, लोड-असर वाला जोड़ बनाया जा सके, जिसका व्यापक रूप से शेल में उपयोग किया जाता है और ट्यूब हीट एक्सचेंजर्स, कंडेनसर और कूलर में उपयोग किया जाता है। तीन तकनीकें आम हैं: यांत्रिक रोलिंग, जहां पतला रोलर्स नियंत्रित टॉर्क के तहत ट्यूब का विस्तार करते हैं; हाइड्रोलिक या लचीला विस्तार, जो लंबी लंबाई में समान विस्तार के लिए तरल दबाव या लचीले मूत्राशय का उपयोग करता है; और विस्फोटक विस्तार, जहां एक विस्फोटक चार्ज ट्यूब को लगभग तुरंत विस्तारित करता है, जो मोटी ट्यूबशीट और कठिन सामग्रियों के लिए उपयुक्त है। विस्तार की डिग्री को सटीक रूप से नियंत्रित किया जाना चाहिए - आम तौर पर संयुक्त डिजाइन के आधार पर 3 - 8 % दीवार की कमी - क्योंकि विस्तार के तहत रिसाव और {{12} से अधिक विस्तार के कारण दीवार पतली हो जाती है, काम सख्त हो जाता है और तनाव संक्षारण की संभावना हो जाती है। विस्तार के बाद, मजबूत सील के लिए ट्यूब के सिरे को अक्सर ट्यूबशीट में फ्लेयर या वेल्ड किया जाता है, और लागू कोड के अनुसार जोड़ का दबाव-परीक्षण किया जाता है।

6. प्रक्रिया चयन और गुणवत्ता नियंत्रण

ज्यामिति द्वारा प्रक्रिया का चयन करें: अक्ष-सममित खोखले भाग घूमने में सहायता करते हैं; प्रिज्मीय या बॉक्स जैसे भाग मुद्रांकन के पक्ष में होते हैं; ट्यूब और प्रोफाइल झुकने का पक्ष लेते हैं; ट्यूब-से-ट्यूबशीट कनेक्शन विस्तार के पक्ष में हैं। मार्ग की परवाह किए बिना, मिश्र धातु की स्थिति को सत्यापित करें (एनीलेल्ड, ठंडा {4} काम किया हुआ या समाधान {{5} उपचारित), निर्दिष्ट विंडो के भीतर तापमान बनाने को नियंत्रित करें, उचित स्नेहक लागू करें, और सतह में दरार, संतरे के छिलके, सहनशीलता से परे दीवार का पतला होना, और किसी भी गर्म काम के बाद अल्फा केस का निरीक्षण करें। आयामी जांच, संदिग्ध क्षेत्रों पर डाई - प्रवेश परीक्षण, और परीक्षण कूपन पर कठोरता या तन्य सत्यापन स्वीकृति पैकेज को पूरा करते हैं। निर्मित टाइटेनियम घटकों को आम तौर पर शुरुआती उत्पाद के समान सामग्री मानकों के अनुसार आपूर्ति की जाती है, उदाहरण के लिए ट्यूब के लिए एएसटीएम बी338 या एएसएमई एसबी338, विनिर्माण रिकॉर्ड में दर्ज किए गए मार्ग के साथ।

7. अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

Q1: टाइटेनियम ट्यूब के लिए न्यूनतम मोड़ त्रिज्या क्या है?

छोटी -व्यास वाली एनील्ड ट्यूब के मेन्ड्रेल मोड़ के लिए, ट्यूब व्यास का 2-3 गुना केंद्र रेखा त्रिज्या एक सामान्य न्यूनतम है; सख्त त्रिज्या के लिए गर्म झुकने, विशेष टूलींग या एक अलग मिश्र धातु की स्थिति की आवश्यकता होती है।

Q2: क्या टाइटेनियम स्टील की तुलना में अधिक टिकाऊ होता है?

हाँ, उल्लेखनीय रूप से। क्योंकि टाइटेनियम का लोचदार मापांक स्टील का लगभग आधा है, स्प्रिंगबैक लगभग दो से तीन गुना बड़ा है; टूलींग में ट्रायल फॉर्मिंग द्वारा सत्यापित ओवरबेंड मुआवजा शामिल होना चाहिए।

Q3: क्या टाइटेनियम शीट को गहराई तक खींचा जा सकता है?

हाँ, सीमाओं के साथ. ग्रेड 1 और ग्रेड 2 शीट अच्छी तरह से खींचती हैं जब कोने की त्रिज्या उदार होती है, ब्लैंकहोल्डर बल नियंत्रित होता है, और स्नेहन प्रभावी होता है; ग्रेड 5 जैसे उच्च शक्ति वाले मिश्रधातुओं को आमतौर पर गहरे खींचने के लिए गर्म निर्माण या मध्यवर्ती एनीलिंग की आवश्यकता होती है।

Q4: टाइटेनियम के लिए स्पिनिंग ओवर स्टैम्पिंग का क्या फायदा है?

कताई में कम बनाने वाली ताकतों का उपयोग होता है, कम महंगे टूलींग की आवश्यकता होती है, और अक्षीय भागों के लिए 20-50% सामग्री की बचत होती है, जबकि कतरनी कताई के माध्यम से अच्छी सतह फिनिश और नियंत्रित दीवार की मोटाई प्राप्त होती है।

Q5: ट्यूब एक्सपैंडिंग में एक्सपेंशन डिग्री को कैसे नियंत्रित किया जाता है?

यांत्रिक रोलिंग के लिए टॉर्क को नियंत्रित करके, हाइड्रोलिक विस्तार के लिए दबाव, या विस्फोटक विस्तार के लिए चार्ज आकार को नियंत्रित करके, और ट्यूब दीवार माप के साथ सत्यापन करके और नमूना जोड़ों पर दबाव परीक्षण करके बाहर निकाला जाता है।

प्रश्न 6: टाइटेनियम के गर्म होने के बाद किन दोषों का निरीक्षण किया जाना चाहिए?

अल्फ़ा केस (ऑक्सीजन युक्त भंगुर सतह परत), अपर्याप्त परिरक्षण के कारण मलिनकिरण, कोनों पर दरार, दीवार का अत्यधिक पतला होना और विकृति की जाँच करें। सेवा से पहले मशीनिंग या अचार बनाकर अल्फा केस को हटा दें।