टाइटेनियम रॉड एक्सट्रूज़न मुश्किल क्यों है?
टाइटेनियम मिश्र धातु रॉड ब्लैंक में कम तापीय चालकता होती है, जो गर्म बाहर निकालना के दौरान सतह और आंतरिक परतों के बीच एक बड़ा तापमान अंतर पैदा करती है। 400 डिग्री के एक्सट्रूज़न कंटेनर तापमान के साथ बिलेट अनुभाग में अंतर 200 - 250 डिग्री तक पहुंच सकता है। तनाव को मजबूत करने और उस बड़े क्रॉस - अनुभागीय तापमान अंतर के संयोजन का मतलब है कि सतह पर धातु और केंद्र में धातु दो अलग-अलग सामग्रियों के रूप में व्यवहार करते हैं, काफी अलग ताकत और प्लास्टिसिटी के साथ। इसका परिणाम सतह पर बहुत असमान विरूपण और महत्वपूर्ण अतिरिक्त तन्य तनाव है, जो सतह की दरारों और निकाले गए उत्पाद में आंतरिक दोषों का मूल कारण है।
इसका परिणाम यह है कि टाइटेनियम के विशिष्ट भौतिक और रासायनिक गुणों के कारण, टाइटेनियम रॉड और टाइटेनियम मिश्र धातु रॉड का गर्म बाहर निकालना एल्यूमीनियम मिश्र धातु, तांबा मिश्र धातु या यहां तक कि स्टील को बाहर निकालने से अधिक जटिल है। टाइटेनियम का घनत्व लगभग 4.51 ग्राम/सेमी³, गलनांक 1668 डिग्री और तापीय चालकता केवल 21.9 W/(m·K) है, जो एल्यूमीनियम का लगभग दसवां हिस्सा है, इसलिए विरूपण से उत्पन्न गर्मी बाहर नहीं निकल सकती है और सतह पर लागू गर्मी कोर में फैल नहीं सकती है।
प्रवाह व्यवहार और बिलेट की चरण स्थिति
औद्योगिक टाइटेनियम मिश्र धातुओं में धातु प्रवाह कैनेटीक्स के अध्ययन से तापमान क्षेत्रों के बीच प्रवाह व्यवहार में स्पष्ट अंतर दिखाई देता है, इसलिए बिलेट हीटिंग तापमान, जो धातु की चरण स्थिति निर्धारित करता है, एक्सट्रूज़न प्रवाह विशेषताओं को नियंत्रित करने वाले प्रमुख कारकों में से एक है। व्यावसायिक रूप से शुद्ध टाइटेनियम 882 डिग्री पर अल्फा से बीटा चरण में बदल जाता है, और Ti-6Al-4V ग्रेड का बीटा ट्रांसस लगभग 995 डिग्री है, इसलिए ट्रांसस के ऊपर या नीचे कार्य क्षेत्र का चुनाव प्रवाह पैटर्न और सतह की गुणवत्ता दोनों को बदल देता है जिसे प्राप्त किया जा सकता है। अल्फा और अल्फा प्लस बीटा क्षेत्रों में प्रवाह बीटा क्षेत्र में प्रवाह से स्पष्ट रूप से भिन्न होता है, और एक मजबूत आंतरिक संरचना प्राप्त करने की तुलना में उच्च सतह गुणवत्ता प्राप्त करना अधिक कठिन होता है।
टाइटेनियम मिश्र धातु बार को बाहर निकालने के लिए स्नेहन अनिवार्य है। इसका कारण यांत्रिक के बजाय रासायनिक है: टाइटेनियम लगभग 980 डिग्री पर लौह आधारित डाई सामग्री के साथ और लगभग 1030 डिग्री पर निकल आधारित डाई सामग्री के साथ एक यूटेक्टिक बनाता है, जो गंभीर डाई घिसाव का कारण बनता है और बार की सतह पर चिपक जाता है। इसलिए प्रत्येक पास के लिए एक उपयुक्त स्नेहक और कार्यशील तापमान के लिए चयनित डाई सामग्री की आवश्यकता होती है।
धातु प्रवाह को नियंत्रित करने वाले छह कारक
एक्सट्रूज़न विधि: रिवर्स या अप्रत्यक्ष एक्सट्रूज़न के दौरान धातु का प्रवाह आगे या प्रत्यक्ष एक्सट्रूज़न की तुलना में अधिक समान होता है, क्योंकि बिलेट और कंटेनर के बीच कोई सापेक्ष गति नहीं होती है।
बिलेट हीटिंग तापमान और चरण स्थिति: यह निर्धारित करता है कि धातु अल्फा, अल्फा प्लस बीटा या बीटा क्षेत्र में काम करती है और इसलिए यह कितनी समान रूप से बहती है।
बिलेट की सतह की स्थिति: पिंड पर स्केल, संदूषण और सतह दोष बाहर निकाले गए बार में चले जाते हैं और सतह के पास प्रवाह को बाधित करते हैं।
धातु की ताकत: जब अन्य स्थितियाँ समान होती हैं, तो धातु जितनी मजबूत होगी, धातु का प्रवाह उतना ही अधिक समान होगा।
डाई एंगल और होल लेआउट: डाई फेस और केंद्रीय अक्ष के बीच डाई एंगल जितना बड़ा होगा, धातु का प्रवाह उतना ही अधिक असमान होगा; जहां मल्टी-होल डाई का उपयोग किया जाता है, डाई होल की एक अच्छी तरह से संतुलित व्यवस्था प्रवाह को एक समान रखती है।
विरूपण की डिग्री: यदि कमी बहुत बड़ी या बहुत छोटी है, तो प्रवाह असमान हो जाता है, इसलिए प्रति पास कमी को मिश्र धातु के लिए कार्यशील विंडो में रखना पड़ता है।
एक्सट्रूडेड रॉड के ग्रेड, मानक और आपूर्ति
टाइटेनियम और टाइटेनियम मिश्र धातु बार और बिलेट को एएसटीएम बी348/बी348एम के लिए ऑर्डर किया गया है, जो गढ़ा बार और बिलेट के लिए रासायनिक और यांत्रिक आवश्यकताओं को कवर करता है, चीनी प्रणाली में टाइटेनियम और टाइटेनियम मिश्र धातु बार के लिए जीबी/टी 2965 और विनिर्देशन एएमएस 4928 के लिए जहां एयरोस्पेस कार्य के लिए टीआई-6एएल-4वी ग्रेड की आवश्यकता होती है। चिकित्सा अनुप्रयोगों के लिए सामग्री को Ti-6Al-4V ELI स्थिति में ASTM F136 या ISO 5832-3 के लिए निर्दिष्ट किया गया है, जहां कम अंतरालीय सामग्री कठोरता और जैव अनुकूलता में सुधार करती है।
एक्सट्रूडेड रॉड को एनील्ड स्थिति में आपूर्ति की जाती है, सीधा किया जाता है और लंबाई में काटा जाता है, सतह ग्राहक के मशीनिंग ऑपरेशन के लिए आवश्यक फिनिश के आधार पर या तो एक्सट्रूडेड, टर्न, ग्राउंड या छील के रूप में होती है। व्यास और लंबाई ऑर्डर के अनुसार निर्मित की जाती हैं, और जब एप्लिकेशन इसकी मांग करता है तो रॉड को अल्ट्रासोनिक परीक्षण, माइक्रोस्ट्रक्चर परीक्षा और यांत्रिक परीक्षण के साथ आपूर्ति की जा सकती है। संरचना को स्पेक्ट्रोमीटर द्वारा सत्यापित किया जाता है, आयाम और सीधापन मापा जाता है, और प्रत्येक गर्मी के लिए प्रमाण पत्र जारी किए जाने के साथ, प्रत्येक लॉट पर यांत्रिक गुणों का परीक्षण किया जाता है। पैकिंग समुद्र, वायु और कूरियर परिवहन के माध्यम से बार की सतह की सुरक्षा करती है, और ग्राहक के बाद के फोर्जिंग या मशीनिंग मार्ग को ऑर्डर पर बताया जाना चाहिए ताकि डिलीवरी की स्थिति और अनुमेय कटौती अनुक्रम एक साथ योजनाबद्ध हो।
अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्नों
प्रश्न: टाइटेनियम रॉड एक्सट्रूज़न स्टील या कॉपर एक्सट्रूज़न से कठिन क्यों है?
ए: टाइटेनियम में बहुत कम तापीय चालकता है, इसलिए एक्सट्रूज़न के दौरान बिलेट अनुभाग में एक बड़ा तापमान ढाल बनता है। 400 डिग्री के कंटेनर तापमान के साथ सतह से कोर का अंतर 200 - 250 डिग्री तक पहुंच सकता है, जो बहुत असमान विरूपण और सतह दरार पैदा करता है।
प्रश्न: टाइटेनियम मिश्र धातु की छड़ को बाहर निकालते समय स्नेहक क्यों आवश्यक है?
उत्तर: टाइटेनियम लौह आधारित डाई सामग्री के साथ लगभग 980 डिग्री पर और निकल आधारित डाई सामग्री के साथ लगभग 1030 डिग्री पर प्रतिक्रिया करता है, जिससे एक यूटेक्टिक बनता है जो गंभीर डाई घिसाव का कारण बनता है और बार की सतह को नुकसान पहुंचाता है। उपयुक्त उच्च तापमान वाले स्नेहक का उपयोग किया जाना चाहिए।
प्रश्न: धातु प्रवाह पैटर्न क्या निर्धारित करता है?
ए: छह कारक: एक्सट्रूज़न विधि, बिलेट हीटिंग तापमान और चरण स्थिति, बिलेट सतह की स्थिति, धातु की ताकत, डाई कोण और छेद लेआउट, और विरूपण की डिग्री। सभी छह एक्सट्रूज़न शेड्यूल में निर्धारित हैं।
प्रश्न: कौन से मानक टाइटेनियम मिश्र धातु की छड़ को कवर करते हैं?
ए: गढ़ा टाइटेनियम और टाइटेनियम मिश्र धातु बार और बिलेट के लिए एएसटीएम बी348/बी348एम, चीनी समकक्ष के लिए जीबी/टी 2965, टीआई-6एएल-4वी ग्रेड के लिए एएमएस 4928, और मेडिकल ग्रेड टीआई-6एएल-4वी ईएलआई के लिए एएसटीएम एफ136 या आईएसओ 5832-3।
प्रश्न: एक्सट्रूडेड रॉड की आपूर्ति किन परिस्थितियों में की जाती है?
ए: रॉड को ग्राहक की मशीनिंग आवश्यकता के अनुसार एनील्ड, सीधा और लंबाई में काटा जाता है, सतह को बाहर निकाला जाता है, घुमाया जाता है, जमीन पर या छीलकर आपूर्ति की जाती है, और निर्दिष्ट होने पर अल्ट्रासोनिक या मैकेनिकल परीक्षण जोड़ा जाता है।
प्रश्न: शिपमेंट से पहले गुणवत्ता का सत्यापन कैसे किया जाता है?
ए: संरचना की जांच स्पेक्ट्रोमीटर द्वारा की जाती है, आयाम और सीधापन मापा जाता है, यांत्रिक गुणों का प्रति लॉट परीक्षण किया जाता है, और सतह की स्थिति का निरीक्षण किया जाता है। प्रत्येक ताप के लिए संरचना और यांत्रिक परिणामों को कवर करने वाले प्रमाणपत्र जारी किए जाते हैं।
