टाइटेनियम फोर्जिंग भट्टी कैसे बनाएं?

उच्च-स्तरीय विनिर्माण और सटीक मशीनिंग में, टाइटेनियम फोर्जिंग, अपनी उच्च शक्ति, संक्षारण प्रतिरोध और हल्के गुणों के कारण, एयरो-इंजन ब्लेड और अंतरिक्ष यान संरचनात्मक भागों जैसे महत्वपूर्ण घटकों के लिए मुख्य सामग्री बन गए हैं। फोर्जिंग प्रक्रिया में मुख्य उपकरण के रूप में, टाइटेनियम फोर्जिंग भट्टी को टाइटेनियम मिश्र धातुओं के भौतिक गुणों से सटीक रूप से मेल खाने के लिए डिज़ाइन किया जाना चाहिए {{3} कम तापीय चालकता, उच्च विरूपण प्रतिरोध और उच्च तापमान ऑक्सीकरण संवेदनशीलता। हीटिंग सिस्टम से लेकर डाई संरचना तक, तापमान नियंत्रण से लेकर स्नेहन प्रक्रियाओं तक, हर पहलू को टाइटेनियम मिश्र धातुओं के सही प्लास्टिक विरूपण को प्राप्त करने के लिए पारंपरिक धातु फोर्जिंग की तकनीकी सीमाओं को तोड़ना होगा।

संकीर्ण फोर्जिंग तापमान खिड़की और टाइटेनियम मिश्र धातुओं के ऑक्सीकरण के प्रति अत्यधिक संवेदनशीलता सीधे टाइटेनियम फोर्जिंग फर्नेस हीटिंग सिस्टम के मुख्य डिजाइन तर्क को निर्धारित करती है। पारंपरिक कार्बन स्टील फोर्जिंग 800{6}}1200 डिग्री की विस्तृत तापमान सीमा के भीतर काम कर सकता है, जबकि टाइटेनियम मिश्र धातु (जैसे टीसी4) के लिए इष्टतम फोर्जिंग तापमान 900{14}}950 डिग्री के बीच केंद्रित है; इस सीमा से 20 डिग्री अधिक होने पर अनाज मोटा हो सकता है या टूट सकता है। इसलिए, टाइटेनियम फोर्जिंग भट्टियों को दोहरे क्षेत्र तापमान नियंत्रण तकनीक की आवश्यकता होती है: मुख्य हीटिंग ज़ोन प्रतिरोध तारों या इंडक्शन कॉइल्स का उपयोग करके बिलेट को लक्ष्य तापमान तक सटीक रूप से गर्म करता है, जबकि होल्डिंग ज़ोन गर्म हवा को प्रसारित करने के माध्यम से तापमान की एकरूपता बनाए रखता है, जिसमें तापमान अंतर ±5 डिग्री के भीतर नियंत्रित होता है। उदाहरण के लिए, एक एयरोस्पेस फोर्जिंग कंपनी द्वारा उपयोग की जाने वाली टाइटेनियम फोर्जिंग भट्टी, φ600 मिमी टाइटेनियम पिंड को गर्म करते समय, एक खंडित हीटिंग वक्र (300 डिग्री / घंटा से 600 डिग्री पर हीटिंग, फिर 150 डिग्री / घंटा से 950 डिग्री पर हीटिंग) को नियोजित करती है, जो इन्फ्रारेड थर्मामीटर से वास्तविक समय की प्रतिक्रिया के साथ संयुक्त होती है, जिससे बिलेट के केंद्र और सतह के बीच तापमान का अंतर पारंपरिक 80 डिग्री से कम हो जाता है। 15 डिग्री, थर्मल तनाव के कारण होने वाली आंतरिक दरारों को काफी हद तक कम करता है।

डाई सिस्टम का डिज़ाइन टाइटेनियम फोर्जिंग भट्टियों में तकनीकी बाधाओं पर काबू पाने की कुंजी है। टाइटेनियम मिश्र धातुओं में खराब तरलता और उच्च चिपचिपाहट होती है; पारंपरिक फोर्जिंग डाई में अत्यधिक घर्षण के कारण धातु के बैकफ्लो या चिपकने का खतरा होता है। इसलिए, टाइटेनियम फोर्जिंग फर्नेस डाई के लिए दो परत संरचना की आवश्यकता होती है: आंतरिक परत एक निकल आधारित उच्च तापमान मिश्र धातु (जैसे K3 मिश्र धातु) है, जो 1000 डिग्री तक तापमान का सामना करने में सक्षम है और टाइटेनियम मिश्र धातु के साथ रासायनिक रूप से प्रतिक्रिया नहीं करती है; बाहरी परत एक कार्बन स्टील का कंकाल है, जिसे लंबे समय तक उच्च तापमान के कारण नरम होने से रोकने के लिए जल परिसंचरण चैनलों द्वारा ठंडा किया जाता है। तनाव की सघनता को कम करने के लिए डाई के कोने की त्रिज्या स्टील फोर्जिंग डाई की तुलना में 30% बड़ी होनी चाहिए; डाई कैविटी की सतह के खुरदरेपन को Ra0.8μm से नीचे नियंत्रित करने की आवश्यकता है, और घर्षण के गुणांक को 0.5 से 0.05 तक कम करने के लिए ग्रेफाइट{10}पानी- आधारित स्नेहक का छिड़काव किया जाता है। एक कंपनी ने TC11 टाइटेनियम मिश्र धातु ब्लेड के उत्पादन के लिए एक इज़ोटेर्मल फोर्जिंग डाई विकसित की। डाई तापमान को 920 डिग्री (बिलेट से तापमान अंतर 30 डिग्री से कम या उसके बराबर) पर स्थिर करके और धीमी एक्सट्रूज़न (विरूपण गति 0.5 मिमी/सेकेंड) के लिए 500 टन हाइड्रोलिक प्रेस का उपयोग करके, फोर्जिंग के निरंतर प्रवाह को सफलतापूर्वक 98% तक सुधारा गया, जो पारंपरिक फोर्जिंग के 75% से कहीं अधिक है।

तापमान नियंत्रण प्रणाली का बुद्धिमान उन्नयन टाइटेनियम फोर्जिंग भट्टियों के तकनीकी पुनरावृत्ति का एक और मुख्य पहलू है। 850 डिग्री से नीचे, टाइटेनियम मिश्र धातुओं का विरूपण प्रतिरोध तेजी से बढ़ जाता है; उदाहरण के लिए, 700 डिग्री पर टीसी4 मिश्र धातु का विरूपण प्रतिरोध 950 डिग्री पर चार गुना है। इसलिए, टाइटेनियम फोर्जिंग भट्टियों को बहु-चरण तापमान नियंत्रण मॉड्यूल को एकीकृत करने की आवश्यकता होती है: हीटिंग चरण हीटिंग दर को सटीक रूप से नियंत्रित करने के लिए पीआईडी ​​एल्गोरिदम का उपयोग करता है; फोर्जिंग चरण वास्तविक समय में हीटिंग पावर को समायोजित करने के लिए इन्फ्रारेड थर्मामीटर और थर्मोकपल के साथ दोहरी निगरानी का उपयोग करता है; और शीतलन चरण में अत्यधिक तीव्र शीतलन के कारण होने वाली असामान्य - चरण वर्षा से बचने के लिए चरणबद्ध वायु शीतलन (पहले 600 डिग्री पर तीव्र शीतलन, फिर 300 डिग्री पर प्राकृतिक शीतलन) का उपयोग किया जाता है। एक अनुसंधान संस्थान द्वारा विकसित एक स्मार्ट टाइटेनियम फोर्जिंग भट्टी ने, तापमान सेंसर और एआई एल्गोरिदम के 12 सेटों को एम्बेड करके, फोर्जिंग तापमान में उतार-चढ़ाव की सीमा को ±15 डिग्री से घटाकर ±3 डिग्री कर दिया है, जिससे टीसी18 टाइटेनियम मिश्र धातु फोर्जिंग की कमरे के तापमान की तन्य शक्ति 1100MPa से 1250MPa और बढ़ाव 8% से 12% तक बढ़ गई है।

हवाई इंजनों में टरबाइन डिस्क से लेकर गहरे समुद्री पनडुब्बियों में प्रेशर हल्स तक, टाइटेनियम फोर्जिंग भट्टियों में तकनीकी प्रगति उच्च अंत विनिर्माण की सीमाओं को नया आकार दे रही है। इसका मूल मूल्य न केवल टाइटेनियम मिश्र धातुओं के सटीक निर्माण को प्राप्त करने में निहित है, बल्कि तापमान, तनाव और स्नेहन के समन्वित नियंत्रण के माध्यम से भौतिक गुणों की अंतिम क्षमता को अनलॉक करने में भी निहित है। संख्यात्मक सिमुलेशन प्रौद्योगिकियों (जैसे कि DEFORM-3D) और औद्योगिक इंटरनेट के गहन एकीकरण के साथ, टाइटेनियम फोर्जिंग भट्टियां "अनुभव{7}} से संचालित" से "डेटा-संचालित" में स्थानांतरित हो रही हैं, जो चरम वातावरण में टाइटेनियम मिश्र धातुओं के अनुप्रयोग के लिए अधिक विश्वसनीय प्रक्रिया आश्वासन प्रदान करती हैं। तापमान और बल की यह सटीक परस्पर क्रिया अंततः चीनी विनिर्माण को उच्च परिशुद्धता और अधिक विश्वसनीयता की ओर प्रेरित करेगी।