اینیلنگ سے پہلے ٹائٹینیم ہیٹر ٹیوب کا کولڈ ورک لیول (5% بمقابلہ. 20% کمی) کیسے ری کرسٹلائزڈ گرین سائز اور اس کے نتیجے میں 300 ڈگری پر ہوا میں تھرمل تھکاوٹ کے کریکنگ کے خلاف مزاحمت کو تبدیل کرتا ہے؟

ٹائٹینیم ہیٹر ٹیوبوں کے کراس سیکشن کو ٹائٹینیم ہیٹر ٹیوبوں کی تیاری میں حتمی اینیلنگ سے پہلے کولڈ ڈرائنگ کے ذریعے ایک خاص فیصد تک کم کیا جاتا ہے۔ اینیلنگ کے دوران دوبارہ تشکیل دینے کا محرک عنصر سرد کام کی حد ہے۔ ASTM 4–5 (قطر 80–120 μm) کے بڑے دوبارہ تشکیل شدہ دانے 5% کی کم سرد کام کی سطح پر بنتے ہیں۔ ٹھنڈے کام کی اعلیٰ سطح پر ASTM 8-10 (قطر 11-22 µm) کے 20% باریک ری کرسٹلائز شدہ دانے حاصل کیے جاتے ہیں۔ 300 ڈگری پر ہوا میں باریک دانے دار مادّہ تھرمل تھکاوٹ کے کریکنگ کے خلاف 3-5 گنا زیادہ مضبوط مزاحمت کو ظاہر کرتا ہے جس کی وجہ سائیکلک تھرمل تناؤ اور چھوٹے دانوں میں شگاف کے پھیلاؤ کے خلاف مزاحمت کے لیے دستیاب بڑے اناج کی حد کے علاقے ہیں۔

تھرمل تھکاوٹ مزاحمت اور اناج کے سائز کے اثر کا طریقہ کار

ٹائٹینیم ٹیوب 300 ڈگری پر تھرمل سائیکلنگ کے دوران پھولتی اور سکڑتی ہے۔ سلپ اور گرین باؤنڈری سلائیڈنگ چکراتی تناؤ کو ایڈجسٹ کرتی ہے۔ باریک-دانے والے مواد میں فی یونٹ حجم کے حساب سے اناج کی حدیں زیادہ ہوتی ہیں اس لیے تناؤ زیادہ یکساں ہوتا ہے۔ شگاف کا آغاز سلپ بینڈ اور اناج کی حدود پر ہوتا ہے، چھوٹے دانے پرچی کی لمبائی کو کم کرتے ہیں اور اناج کی حدود میں تناؤ کا ارتکاز ہوتا ہے۔ تھکاوٹ کے فریکچر کے پھیلاؤ کی شرح da/dN ∝ d^0.5 کے بعد ہے، جہاں d اناج کا سائز ہے۔ اناج کے قطر کو نصف کرنے سے فریکچر کے پھیلاؤ کی شرح میں 30٪ کمی واقع ہوئی۔ اس کے علاوہ، باریک دانے شگاف کی نشوونما میں بڑی رکاوٹ ہیں کیونکہ شگاف کو سمت بدلنا اور توانائی کو ضائع کرنا پڑتا ہے۔

مقداری کولڈ ورک بمقابلہ دوبارہ تیار شدہ اناج کا سائز

درج ذیل ری کرسٹلائزڈ اناج کے سائز کا تعین مختلف ڈگریوں کے ٹھنڈے کام کے بعد 30 منٹ تک 700 ڈگری پر گریڈ 2 ٹائٹینیم ٹیوبوں کی کنٹرول شدہ اینیلنگ کے ذریعے کیا گیا۔ 5% کولڈ ورک پر دوبارہ تیار شدہ اناج کا سائز ASTM 3–5 (قطر 50–125 µm) ہے اور اینیلنگ کے بعد سختی 160–180 HV ہے۔ اناج کا سائز ASTM 5-7 (32-64 مائکرون) ہے اور 10% ٹھنڈے کام پر سختی 170-190 HV ہے۔ 15% ٹھنڈے کام کے بعد اناج کا سائز ASTM 7-8 (22-45 m) ہے اور سختی 180-200 HV ہے۔ 20% ٹھنڈے کام پر اناج کا سائز ASTM 8 – 9 (16 – 32 μm) اور سختی 190 – 210 HV ہے۔ 30% کولڈ ورک پر اناج کا سائز ASTM 9–10 (11–22 µm) ہے اور سختی 200–220 HV ہے۔ اناج کا سائز ASTM 10-11 (8-16 µm) ہے اور 40% ٹھنڈے کام میں سختی 210-230 HV ہے۔

اناج کے سائز پر 300 ڈگری تھرمل تھکاوٹ کی زندگی کا انحصار

گریڈ 2 ٹائٹینیم کے لیے تھرمل تھکاوٹ کے شگاف کی گہرائیوں کا تعین 10,000 سائیکلوں کے لیے 250 ڈگری (50 ڈگری سے 300 ڈگری) کے درجہ حرارت کے جھول کے ساتھ 300 ڈگری پر ہوا میں سائیکلک ٹیسٹنگ کے ذریعے کیا گیا ہے۔ 10,000 چکروں کے بعد شگاف کی گہرائی ASTM گرین سائز 3–5 (5% ٹھنڈے کام) کے لیے 150–300 μm ہے اور 1 ملی میٹر شگاف تک تھکاوٹ کی زندگی 30,000–50,000 سائیکل ہے۔ ASTM اناج کا سائز 5–7 (10% کولڈ ورک) شگاف کی گہرائی 80–150 µm اور زندگی 60,000–100,000 سائیکلوں کے 1 ملی میٹر تک دیتا ہے۔ ASTM اناج کا سائز 7-8 (15% کولڈ ورک) شگاف کی گہرائی: 40-80 um زندگی سے 1 ملی میٹر: 120,000-200,000 سائیکل۔ ASTM گرین سائز 8-9 (20% کولڈ ورک) کے لیے شگاف کی گہرائی 20-40 مائکرون ہے لائف سے 1mm 250,000-400,000 سائیکل ہے۔ ASTM اناج کے سائز 9-10 (30% کولڈ ورک) کے لیے شگاف کی گہرائی 10-20 µm ہے۔ 1 ملی میٹر کی زندگی 500,000 سائیکلوں سے زیادہ ہے۔

300 ڈگری پر ایئر سروس کے لیے کولڈ ورک اور گرین سائز سلیکشن کا چارٹ

نیچے دی گئی جدول میں پہلے ٹھنڈے کام کی تجویز کردہ مقدار اور ٹائٹینیم ہیٹر ٹیوبوں کے لیے 300 ڈگری پر ہوا میں سروس کے لیے اناج کا سائز بتایا گیا ہے، یہ تھرمل سائیکلوں کی تخمینی تعداد اور قابل قبول تھکاوٹ کی زندگی پر منحصر ہے۔

مطلوبہ تھکاوٹ کی زندگی (سائیکلز سے 1 ملی میٹر کریک) سروس لائف کے دوران متوقع تھرمل سائیکلز تجویز کردہ پیشگی کولڈ ورک (%) نتیجے میں اناج کا سائز (ASTM) 10,000 سائیکلوں کے بعد دراڑ کی متوقع گہرائی (µm)<30,000 >30,000 5 3-5 150-300 30,000-60,000 >60,000 10 5-7 80-150 60,000-120,000 >120,000 15 7-8 40-80 120,000-250,000 >250,000 20 8-9 20-40 >250,000 >500،000 30 9-10 10-20 انجینئرنگ بیونڈ کولڈ ورک کنٹرول

The recrystallization behavior is dependent on the titanium grade. Grade 7 recrystallizes at a slightly higher temperature than Grade 2 due to the presence of palladium, but the final grain size for a given amount of cold work is similar. Grade 5 (Ti-6Al-4V) does not completely recrystallize under these conditions. Wall thickness does not directly affect grain size, but does affect crack propagation time. A 2.0 mm wall with a 20 µm crack has 98% of its wall remaining. The grain size is also affected by the annealing temperature and duration . A higher temperature or longer time coarsens the grains . Cold work > 20% is excellent for optimal thermal fatigue resistance. Too much cold labor (>40%) ڈرائنگ کے دوران کریکنگ کا باعث بن سکتا ہے۔

سمارٹ تفصیلات لکھنا

وسیع تھرمل سائیکلنگ کے ساتھ 300 ڈگری پر ہوا میں چلنے والی ٹائٹینیم ہیٹر ٹیوب کے لیے حتمی اینیلنگ سے پہلے 20-30% کی سرد کام کی سطح کی وضاحت کریں۔ ASTM 8 یا اس سے بہتر الٹیمیٹ ری کرسٹلائزڈ اناج کا سائز درکار ہے۔ 60,000 سائیکلوں سے کم کی درخواستوں کی پیشن گوئی کے لیے 10 سے 15 فیصد تک کولڈ ورکنگ قابل قبول ہے۔ شدید سائیکلنگ کے لیے (10 سال کے لیے روزانہ آغاز-سٹاپ، ~3,650 سائیکل)، ASTM 5 اور ASTM 8 کے درمیان فرق نہ ہونے کے برابر ہے اور معیاری ٹھنڈا کام کافی ہے۔ • اہم ایپلی کیشنز کے لیے جہاں تیز تھرمل سائیکلنگ ہو گی (فی دن کئی سائیکل)، 30% کولڈ ورک اور ASTM گرین سائز 9 یا اس سے بہتر کی وضاحت کریں۔ انجینئر اینیلنگ سے پہلے ٹھنڈے کام کی مقدار کو کنٹرول کرتا ہے تاکہ 300 ڈگری پر مناسب تھرمل تھکاوٹ مزاحمت حاصل کرنے کے لیے دانوں کے سائز کا انتظام کیا جا سکے۔