फोर्जिंग प्रक्रिया को समझने से पहले, टाइटेनियम मिश्र धातुओं के अद्वितीय गुणों को समझना आवश्यक है, जो उनकी फोर्जिंग की कठिनाई और विशिष्टता को निर्धारित करते हैं।
1. उच्च विशिष्ट शक्ति (शक्ति/घनत्व अनुपात): टाइटेनियम मिश्र धातुओं की ताकत कुछ स्टील्स के करीब है, लेकिन उनका घनत्व स्टील का केवल 60% है, जो उनका सबसे महत्वपूर्ण लाभ है।
2. अच्छा उच्च तापमान प्रदर्शन: यह अभी भी 400-550 डिग्री सेल्सियस पर उच्च शक्ति बनाए रख सकता है, जबकि एल्यूमीनियम मिश्र धातु की ताकत 200 डिग्री से ऊपर तेजी से घट जाएगी।
3. मजबूत संक्षारण प्रतिरोध: सतह पर घनी और स्थिर ऑक्साइड फिल्म बनने का खतरा होता है, जिसमें वायुमंडल, समुद्री जल और विभिन्न रासायनिक मीडिया के लिए उत्कृष्ट संक्षारण प्रतिरोध होता है।
4. उच्च रासायनिक गतिविधि: यह फोर्जिंग की मुख्य चुनौती है। उच्च तापमान (विशेषकर 800 डिग्री सेल्सियस से ऊपर) पर, टाइटेनियम हवा में ऑक्सीजन, नाइट्रोजन और हाइड्रोजन के साथ प्रतिक्रिया करता है।
ऑक्सीजन अवशोषण: सतह पर कठोर और भंगुर ऑक्साइड त्वचा (केस) का निर्माण भागों की थकान शक्ति और कठोरता को कम कर सकता है।
हाइड्रोजन अवशोषण: हाइड्रोजन भंगुरता का कारण बन सकता है, जिससे सामग्री की प्लास्टिसिटी में कमी आ सकती है।
5. खराब तापीय चालकता: टाइटेनियम की तापीय चालकता स्टील की लगभग 1/5 और एल्यूमीनियम की 1/15 है। इससे फोर्जिंग हीटिंग के दौरान बिलेट के अंदर और बाहर के तापमान में बड़ा अंतर होता है, जो आसानी से थर्मल तनाव उत्पन्न करता है; फोर्जिंग विरूपण के दौरान, गर्मी आसानी से नष्ट नहीं होती है, जिसके परिणामस्वरूप स्थानीय अति ताप होता है जो विरूपण क्षेत्र में केंद्रित हो सकता है और स्वीकार्य फोर्जिंग तापमान से अधिक हो सकता है।
6. उच्च विरूपण प्रतिरोध और संकीर्ण प्लास्टिसिटी रेंज: टाइटेनियम मिश्र धातुओं में कमरे के तापमान पर उच्च शक्ति होती है और इन्हें विकृत करना मुश्किल होता है। इसकी फोर्जिंग एक विशिष्ट तापमान सीमा के भीतर की जानी चाहिए। यदि तापमान बहुत अधिक है, तो यह मोटे अनाज (भंगुरता) या अधिक जलने का कारण बनेगा। यदि तापमान बहुत कम है, तो इससे विरूपण प्रतिरोध में तेज वृद्धि होगी और दरार पड़ सकती है।
टाइटेनियम मिश्र धातुओं की फोर्जिंग आमतौर पर निम्नलिखित प्रमुख चरणों का पालन करती है:
1. सामग्री काटना
आमतौर पर, काटने के लिए एक बैंड आरी या खराद का उपयोग किया जाता है ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि अंतिम चेहरा सपाट है, गड़गड़ाहट और दरार से मुक्त है, ताकि हीटिंग और फोर्जिंग के दौरान दरार के प्रसार को रोका जा सके।
2. गरम करना
यह सबसे महत्वपूर्ण तैयारी प्रक्रिया है.
ताप तापमान: मिश्र धातु ग्रेड के अनुसार सख्ती से निर्धारित। आमतौर पर, इसे चरण संक्रमण बिंदु (T) से नीचे (+ क्षेत्र में) या T से ऊपर (क्षेत्र में) 20-50 डिग्री C पर बनाया जाता है। आमतौर पर उपयोग की जाने वाली मिश्रधातु जैसे TC4 (Ti-6Al-4V) के लिए फोर्जिंग तापमान सीमा लगभग 900-950 डिग्री C है।
3.हीटिंग उपकरण: इलेक्ट्रिक भट्टियां या गैस परिरक्षित भट्टियां का उपयोग किया जाना चाहिए। गैस प्रदूषण को कम करने के लिए नियंत्रित वातावरण भट्टियों या वैक्यूम भट्टियों की सिफारिश करने को प्राथमिकता दें। यदि एक नियमित प्रतिरोध भट्ठी का उपयोग किया जाता है, तो कम करने वाले वातावरण (हाइड्रोजनीकरण को रोकने के लिए) से बचने के लिए भट्ठी के अंदर थोड़ा ऑक्सीकरण वातावरण बनाए रखा जाना चाहिए।
4.हीटिंग का समय: बिलेट के आकार के अनुसार निर्धारित किया जाता है, जिससे बिलेट के अंदर और बाहर एक समान तापमान सुनिश्चित होता है। खराब तापीय चालकता के कारण, हीटिंग का समय आमतौर पर स्टील की तुलना में अधिक लंबा होता है।
