نکل پر مبنی سپر الائے فورجنگز: گھمنے والے اہم حصوں میں دانوں کے سائز کو کنٹرول کرنے کے لیے حرارت کا علاج

ٹربائن ڈسک، کمپریسر ڈسک، شافٹ، اور روٹر فورجنگز تیز رفتاری اور اعلی درجہ حرارت پر ہزاروں گھنٹے گھومتی ہیں۔ ناکامی ایک لیک نہیں ہے؛ یہ ایک تباہ کن واقعہ ہے. ان حصوں کے لیے، دھات کے دانوں کا سائز کاسمیٹک تفصیل نہیں ہے۔ یہ فیصلہ کرتا ہے کہ یہ حصہ کس طرح تھکاوٹ کی وجہ سے دراڑ، رینگنے، اور آہستہ آہستہ شگاف بڑھنے کے خلاف مزاحمت کرتا ہے۔ یہ گائیڈ بتاتا ہے کہ کس طرح ہیٹ ٹریٹمنٹ نکل پر مبنی سپر الائے فورجنگ میں اناج کے سائز کا تعین کرتا ہے، بڑے راستوں کا موازنہ کیسے ہوتا ہے، اور خریداروں کو کن چیزوں کی وضاحت اور تصدیق کرنی چاہیے۔

سپر الائے فورجنگ میں اناج کا سائز ایک ساتھ کام کرنے والی دو چیزوں سے طے ہوتا ہے: گرم کام کرنے والی تاریخ جو اناج کو تخلیق کرتی ہے، اور حرارت کے علاج کا درجہ حرارت اس درجہ حرارت کے نسبت جس پر مضبوطی یا پن کرنے والے ذرات تحلیل ہوتے ہیں۔ اس درجہ حرارت سے نیچے حل کرنے سے دانے ٹھیک رہتے ہیں (بہتر تناؤ اور تھکاوٹ کی طاقت)؛ اس کے اوپر حل کرنے سے دانوں کو موٹے بڑھنے دیتا ہے (بہتر رینگنے اور رہنے والے شگاف کی نشوونما کے خلاف مزاحمت)۔ دوہری مائیکرو سٹرکچر علاج ڈسک کے ہر حصے کو اناج کا سائز دینے کی کوشش کرتا ہے جس کی اسے ضرورت ہوتی ہے۔

اہم گھومنے والے حصوں میں اناج کا سائز کیوں اہم ہے؟

کیونکہ باریک اور موٹے دانے مختلف ناکامی کے طریقوں سے بچاتے ہیں۔ باریک دانے زیادہ تناؤ کی طاقت اور کم سائیکل تھکاوٹ کے خلاف مزاحمت دیتے ہیں۔ موٹے دانے اعلی درجہ حرارت پر بہتر رینگتے ہیں اور شگاف بڑھنے کے خلاف مزاحمت کرتے ہیں۔ گھومنے والے حصے میں کسی بھی اناج کا سائز ہر جگہ بہترین نہیں ہے۔

ایک اناج ایک چھوٹا سا کرسٹل ہے۔ دانوں کے درمیان کی حدود اعلی درجہ حرارت پر کمزور دھبے ہیں، جہاں دھات ان کے ساتھ آہستہ آہستہ بگڑ سکتی ہے۔ کم درجہ حرارت پر اس کے برعکس سچ ہے: حدود دراڑ کو روکتی ہیں، اس لیے زیادہ حدود (باریک دانے) کا مطلب ہے ایک مضبوط، زیادہ تھکاوٹ سے بچنے والی دھات۔ ایک ڈسک میں ایک ساتھ دونوں شرائط ہوتی ہیں۔ بور (مرکز) ٹھنڈا ہوتا ہے اور اس میں زیادہ تناؤ کے چکر ہوتے ہیں۔ کنارے زیادہ گرم ہوتا ہے اور مسلسل بوجھ کے نیچے بیٹھتا ہے۔

جدول 1. ڈسک الائیز میں اناج کے سائز کی تجارت، جیسا کہ شائع شدہ گیس ٹربائن ڈسک ہیٹ ٹریٹمنٹ لٹریچر میں بیان کیا گیا ہے۔

نکل پر مبنی سپرالائے فورجنگ میں اناج کے سائز کو کیا کنٹرول کرتا ہے؟

تین لیور اس کو کنٹرول کرتے ہیں: فورجنگ کے دوران دھات کتنی اور کتنی گرم ہوتی ہے، کون سے ذرات اناج کی حدود کو پن کرنے کے لیے موجود ہوتے ہیں، اور سولوس (وہ درجہ حرارت جس پر وہ ذرات تحلیل ہوتے ہیں) سے متعلق حتمی حل-علاج کا درجہ حرارت۔

جعل سازی کے دوران، اخترتی نئے، چھوٹے چھوٹے دانے بناتی ہے۔ بعد میں گرم ہونے کے دوران، وہ دانے اگنے لگتے ہیں، کیونکہ بڑے اناج کا رقبہ کم ہوتا ہے اور اس وجہ سے توانائی کم ہوتی ہے۔ اناج کی حدود پر بیٹھے ہوئے سخت ذرات لنگر کی طرح کام کرتے ہیں اور اس بڑھوتری کو روکتے ہیں۔ میںکھوٹ 718اینکرنگ مرحلہ ڈیلٹا (δ) ہے؛ پاؤڈر میٹل ڈسک کے مرکب میں یہ موٹے پرائمری گاما پرائم (′) ہے۔ ایک بار جب گرمی کے علاج کا درجہ حرارت اس مقام سے گزر جاتا ہے جہاں اینکرز تحلیل ہوتے ہیں، اناج تیزی سے بڑھ سکتے ہیں۔ یہی وجہ ہے کہ اناج کے سائز کے کنٹرول میں سولوس کا درجہ حرارت سب سے اہم نمبر ہے۔

ڈیلٹا فیز انکونل 718 میں اناج کے سائز کو کیسے کنٹرول کرتا ہے؟

ڈیلٹا مرحلہ ایک نیبیم سے بھرپور مرحلہ ہے جو تقریباً 800 اور 1000 ڈگری کے درمیان اناج کی حدود پر بنتا ہے۔ یہ جعل سازی اور حل کے علاج کے دوران حدود کو پن کرتا ہے، لہذا جب تک محلول کا درجہ حرارت ڈیلٹا سولوس سے نیچے رہتا ہے، تقریباً 1010–1020 ڈگری ایلوائے 718 ٹھیک رہتا ہے۔

جعل ساز جان بوجھ کر اس کا استحصال کرتے ہیں۔ "ڈیلٹا پروسیسنگ" میں، مواد کو ڈیلٹا کے مرحلے سے پہلے اور فورجنگ کے دوران روکا جاتا ہے، تاکہ جب حصہ بعد میں گرم کیا جائے تو دانے چھوٹے رہیں۔ شائع شدہ اعداد و شمار بتاتے ہیں کہ اناج کا سائز درجہ حرارت اور ڈیلٹا کے مواد کے لیے کتنا حساس ہے۔ الٹرا فائن گرین 718 بلیٹ کے ایک مطالعہ میں، 5 گھنٹے کے لیے 1800 ڈگری ایف (تقریباً 980 ڈگری) کے محلول نے تقریباً 2.6 فیصد ڈیلٹا چھوڑا اور ASTM کو 9 اناج کا سائز دیا، جب کہ 1 گھنٹے کے لیے 1850 ڈگری ایف (تقریباً 1010 ڈگری) نے تقریباً 4.6 فیصد ڈیلٹا چھوڑا اور 4.6 فیصد ڈیلٹا الگ الگ۔ مطالعہ، 954 ڈگری پر معیاری حل نے ڈیلٹا پروسیسر شدہ مواد میں یکساں ASTM 11-12 ڈھانچہ تیار کیا۔

جدول 2. ایلائے 718 کے اناج کے سائز پر حل کے درجہ حرارت اور ڈیلٹا مرحلے کا اثر۔ ذرائع: TMS Superalloys پروسیڈنگز (1992، 2001) اور الائے 718 ہیٹ ٹریٹمنٹ پر پیٹنٹ لٹریچر۔ ASTM نمبر ASTM E112 گرین سائز نمبرز ہیں۔ اعلی کا مطلب بہتر ہے.

ٹیک وے ایک تجارت ہے۔ ڈیلٹا مرحلہ اناج کے سائز کو برقرار رکھنے میں مدد کرتا ہے، لیکن اناج کی حدود میں یہ لچک اور تناؤ کے سنکنرن رویے کو بھی متاثر کر سکتا ہے، اس لیے کچھ ایپلی کیشنز جان بوجھ کر اسے تحلیل کر دیتی ہیں۔ تناؤ کے سنکنرن مزاحمت پر ایک شائع شدہ پیٹنٹ رپورٹ کرتا ہے کہ ڈیلٹا سولوس کے اوپر اینیل کرنے سے باؤنڈری ڈیلٹا ہٹا دیا جاتا ہے لیکن ASTM 8 سے ASTM 3 تک موٹے دانے ہوتے ہیں۔ یہی وجہ ہے کہ ایپلی کیشن کے لیے محلول کا درجہ حرارت منتخب کیا جاتا ہے، عام جدول سے نقل نہیں کیا جاتا ہے۔

Subsolvus اور Supersolvus ہیٹ ٹریٹمنٹ کے درمیان کیا فرق ہے؟

سبسولوس سلوشن ٹریٹمنٹ گاما پرائم سولوس کے نیچے کیا جاتا ہے، موٹے پرائمری ′ ذرات کو چھوڑ دیتا ہے جو اناج کو پن کرتے ہیں، اور باریک دانے دیتے ہیں۔ Supersolvus کا علاج سولوس کے اوپر کیا جاتا ہے، ان ذرات کو تحلیل کرتا ہے، اور اناج کو موٹا ہونے دیتا ہے۔ پہلا طاقت اور تھکاوٹ کے حق میں ہے؛ دوسرا رینگنے اور شگاف بڑھنے کے خلاف مزاحمت کا حامی ہے۔

یہ انتخاب بنیادی طور پر انتہائی مرکب، گاما-پرائم-مضبوط پاؤڈر-میٹل ڈسک مرکبات پر لاگو ہوتا ہے جیسے کہ René 88DT، جس کا گاما پرائم سولوس تقریباً 1110–1116 ڈگری (2030–2040 ڈگری F) پر رپورٹ کیا گیا ہے۔ ان مرکبات پر شائع شدہ کام نوٹ کرتا ہے کہ سبسولوس ٹریٹمنٹ تقریباً 10-20% موٹے بنیادی ′ ذرات کو برقرار رکھتا ہے جو اناج کی افزائش کو روکتا ہے، جب کہ سپرسولوس ٹریٹمنٹ اس رکاوٹ کو کھو دیتے ہیں اور اناج کو بڑھنے دیتے ہیں۔

ٹیبل 3. گاما-پرائم-مضبوط ڈسک مرکب کے لئے سبسولوس بمقابلہ سپر سولووس حل علاج۔ ذرائع: TMS Superalloys کی کارروائی، NASA ڈسک اسٹڈیز، اور GE پیٹنٹ لٹریچر۔

René 88DT کی ترقی میں Supersolvus پروسیسنگ مرکزی حیثیت رکھتی تھی، جہاں supersolvus سلوشن ٹریٹمنٹ کے ذریعے تیار کیے گئے موٹے دانے کے سائز سے کریپ کو فائدہ پہنچنے کی امید تھی، اور پروگرام کا مقصد René 95 کے مقابلے تھکاوٹ کے شگاف کی ترقی کی شرح میں بڑی کمی ہے۔ ترقی

Inconel 718 Forgings کے لیے معیاری ہیٹ ٹریٹمنٹ کیا ہے؟

تقریباً 925-1010 ڈگری پر حل اینیل کریں جس کے بعد تیز ٹھنڈک، پھر دو قدم کی عمر: 8 گھنٹے کے لیے 718 ڈگری، تقریباً 620 ڈگری تک فرنس ٹھنڈا، 18 گھنٹے کے کل عمر بڑھنے کے وقت کو پکڑو، پھر ہوا کو ٹھنڈا کریں۔ محلول کے قدم کو ڈیلٹا سولوس کے نیچے رکھنے سے باریک اناج محفوظ رہتا ہے۔

ٹیبل 4۔ عام الائے 718 حل اور عمر کا چکر۔ ذرائع: AMS 5662/5663 پریکٹس کا حوالہ دیتے ہوئے سپلائر ڈیٹا شیٹس۔ ہمیشہ گورننگ تفصیلات اور خریداری کے آرڈر پر عمل کریں۔

عمر بڑھنے کے مراحل اناج کے سائز کو زیادہ تبدیل نہیں کرتے ہیں، کیونکہ 718 ڈگری اور 620 ڈگری حل کے درجہ حرارت سے کافی نیچے ہیں۔ وہ جو کچھ کرتے ہیں وہ مضبوطی کے مراحل (″ اور ′) کو تیز کرتا ہے۔ اس لیے اناج کا سائز فورجنگ روٹ اور حل کے مرحلے سے طے ہوتا ہے۔ عمر پھر طاقت کا تعین کرتی ہے۔

دوہری مائکرو اسٹرکچر ہیٹ ٹریٹمنٹ کیا ہے، اور یہ ڈسک کے لیے کیوں استعمال ہوتا ہے؟

دوہری مائیکرو اسٹرکچر ہیٹ ٹریٹمنٹ ایک ڈسک کو باریک اناج، زیادہ طاقت والا بور اور ایک موٹے دانے، رینگنے سے بچنے والا کنارہ فراہم کرتا ہے جس سے دو خطوں کو سولوس کی نسبت مختلف درجہ حرارت پر گرم کیا جاتا ہے۔ اس کا مقصد ایک اناج کے سائز کے تمام سمجھوتہ کو ختم کرنا ہے۔

گرمی کا یکساں علاج پوری ڈسک میں یکساں اناج کا سائز دیتا ہے، یا تو ٹھیک یا موٹا، جو سمجھوتہ کرنے پر مجبور ہوتا ہے۔ دوہری علاج میں، رم کو گاما پرائم سولوس کے اوپر لایا جاتا ہے تاکہ اسے موٹا کیا جا سکے، جب کہ بور کو سولوس کے نیچے رکھا جاتا ہے۔ اعلی درجے کی ڈسک الائے LSHR پر تحقیق نے سبسولوس اور سپرسولوس آپشنز اور کئی دوہری ساخت کے اختیارات کا جائزہ لیا، جو ایک باریک اناج، زیادہ طاقت والے بور اور ایک موٹے اناج، کریپ ریزسٹنٹ رم فراہم کرنے کے لیے ڈیزائن کیے گئے ہیں۔

طریقہ کار کا اپنا چیلنج ہے: ٹھیک اور موٹے علاقوں کے درمیان منتقلی کا علاقہ۔ NASA کے محققین نے دوہری مائکرو اسٹرکچر ڈسک کے گرین سائز ٹرانزیشن زون میں تھکاوٹ کی ناکامی کے طریقوں کا مطالعہ کیا ہے، اور ہیٹ ٹریٹمنٹ پیٹنٹ مزید عمل کے خطرے کو نوٹ کرتے ہیں، کہ سالووس سے بہت نیچے بور کا درجہ حرارت گاما پرائم کو بڑھا سکتا ہے اور فائدہ کو منسوخ کر سکتا ہے۔ دوہری مائیکرو اسٹرکچر علاج کے لیے عین تھرمل کنٹرول اور مکمل جانچ کی ضرورت ہوتی ہے۔

ناقص اناج کے سائز کو کنٹرول کرنے کی وجہ سے کیا نقائص پیدا ہو سکتے ہیں؟

اہم نقائص ہیں غیر معمولی موٹے دانے (اناج کی اہم نشوونما)، مخلوط یا پٹی والے اناج کے ڈھانچے، ضرورت سے زیادہ محلول درجہ حرارت سے زیادہ بڑھے ہوئے دانے، اور بقایا تناؤ یا بجھانا، یہ سب تھکاوٹ کی زندگی کو کم کر سکتے ہیں یا نتائج کو غیر متوقع بنا سکتے ہیں۔

جدول 5. سپر الائے فورجنگز میں اناج کے سائز سے متعلق عام نقائص اور ان کو کیسے روکا جائے۔

خریداروں کو اناج کے سائز کی وضاحت اور تصدیق کیسے کرنی چاہیے؟

الائے اور گورننگ تصریح، مطلوبہ ASTM E112 اناج کے سائز کی حد (اور زیادہ سے زیادہ قابل اجازت موٹے اناج)، جانچ کے مقامات، اور گرمی کے علاج کا راستہ، پھر سرٹیفکیٹ اور میٹالوگرافی کی ضرورت ہے جو اسے ثابت کرتے ہیں۔

اناج کے سائز کی اطلاع ASTM E112 پیمانے پر دی جاتی ہے، جہاں بڑی تعداد کا مطلب ایک باریک اناج ہے۔ ذیل میں دی گئی جدول ان نمبروں کے لیے تخمینی اوسط اناج کا قطر فراہم کرتی ہے جو عام طور پر سپر الائے فورجنگ میں دیکھے جاتے ہیں۔

جدول 6۔ تخمینی ASTM E112 اناج کے سائز کی تبدیلی۔

جدول 7۔ اناج کے سائز کے اہم سپر الائے فورجنگ کے لیے خریدار کی فہرست۔

اکثر پوچھے گئے سوالات

جعل سازی سے اناج پیدا ہوتا ہے، پیننگ پارٹیکلز (ایلائے 718 میں ڈیلٹا فیز، ڈسک الائیز میں موٹے پرائمری گاما پرائم) ان کو روکے رکھتے ہیں، اور محلول کا درجہ حرارت یہ فیصلہ کرتا ہے کہ آیا وہ ذرات رہتے ہیں یا تحلیل ہوتے ہیں۔

Inconel 718 کا ڈیلٹا سولوس کیا ہے؟

تقریباً 1010-1020 ڈگری۔ شائع شدہ قدروں کی حد تھوڑی ہوتی ہے کیونکہ سالووس کا انحصار وقت، مورفولوجی، اور مقامی نیوبیم مواد پر ہوتا ہے۔ ایک مطالعہ 1033 ڈگری کے قریب حسابی توازن کی قدر اور 1020 ڈگری کے قریب ظاہری قدر کی اطلاع دیتا ہے۔

سبسولوس بمقابلہ سپرسولوس ہیٹ ٹریٹمنٹ کیا ہے؟

سبسولوس گاما پرائم سولوس کے نیچے حل کا علاج ہے اور باریک دانے اور بہتر تناؤ اور تھکاوٹ کی خصوصیات دیتا ہے۔ Supersolvus solvus کے اوپر ہے اور موٹے دانے اور بہتر رینگنے اور شگاف بڑھنے کی مزاحمت دیتا ہے۔

رینگنے کی مزاحمت کے لیے ہر دانے کو موٹا کیوں نہیں کیا جاتا؟

موٹے دانے کم تناؤ اور کم سائیکل تھکاوٹ کی طاقت رکھتے ہیں، جو ڈسک کے ٹھنڈے، انتہائی دباؤ والے بور پر اہمیت رکھتے ہیں۔ یہی وجہ ہے کہ دوہری مائکرو اسٹرکچر علاج موجود ہیں۔

Inconel 718 کے لیے معیاری گرمی کا علاج کیا ہے؟

تیزی سے ٹھنڈک کے ساتھ 925-1010 ڈگری کے ارد گرد حل اینیل کریں، پھر 8 گھنٹے تک 718 ڈگری پر عمر، تقریباً 620 ڈگری تک فرنس ٹھنڈا، کل 18 گھنٹے تک ہولڈ، اور ہوا کو ٹھنڈا کریں۔

اہم اناج کی ترقی کیا ہے؟

غیر معمولی طور پر موٹے دانے جو پاؤڈر دھاتی مرکبات جیسے René 88DT کے سپرسولوس ہیٹ ٹریٹمنٹ کے بعد نازک تناؤ کے علاقوں میں بنتے ہیں۔ یہ ایک معروف جعل سازی اور گرمی کے علاج کا خطرہ ہے جسے روکنے کے لیے پروسیسنگ کنٹرول بنائے گئے ہیں۔