Ti-6Al-4V टाइटेनियम मिश्र धातु: मौलिक विशेषताएं
एल्युमीनियम 5.5-6.75%, वैनेडियम 3.5-4.5%, और लौह, कार्बन, नाइट्रोजन, ऑक्सीजन और हाइड्रोजन जैसे ट्रेस तत्वों में Ti{8}}Al-4V टाइटेनियम मिश्र धातु के प्राथमिक रासायनिक घटक शामिल हैं। इसका घनत्व 4.44g/cm³ है; पिघलने के तापमान की सीमा 1630-1650 डिग्री है। क्रमशः 825-895 एमपीए और 895-1180 एमपीए की रेंज के साथ, यह टाइटेनियम मिश्र धातु अच्छा बढ़ाव (10-15%) और क्रॉस-अनुभागीय संकोचन (25-35%) दिखाता है। इसकी तन्य शक्ति और उपज शक्ति उत्कृष्ट है।
Ti{0}}Al-4V टाइटेनियम मिश्र धातु की खराब ताप चालकता, मजबूत रासायनिक गतिविधि, गंभीर कार्य सख्त, जो कम काटने की गति और कम उपकरण जीवन का उत्पादन करता है, इसलिए इस मिश्र धातु की मशीनिंग कठिनाइयां बहुत महत्वपूर्ण हैं। फिर भी, एनीलिंग, समाधान उपचार और उम्र बढ़ने के उपचार सहित ताप उपचार तकनीकें इसके यांत्रिक गुणों को अधिकतम करने में मदद कर सकती हैं। इसके अलावा समुद्री और रासायनिक क्षेत्रों में उपयोग के लिए उपयुक्त, मिश्र धातु ऑक्सीकरण, कम करने, मजबूत एसिड और मजबूत क्षार सहित मांग की स्थितियों में महान संक्षारण प्रतिरोध दिखाता है।
एयरोस्पेस मेटल 3डी प्रिंटिंग प्रौद्योगिकी अनुप्रयोग
एक परिष्कृत एडिटिव विनिर्माण तकनीक के रूप में, धातु 3डी प्रिंटिंग तकनीक एयरोस्पेस उद्योग में जटिल आकार के घटकों की एकीकृत मोल्डिंग प्रदान कर सकती है, जिससे विनिर्माण परिशुद्धता और गुणवत्ता में वृद्धि होती है। Ti-6Al-4V टाइटेनियम मिश्र धातु के उत्कृष्ट अनुप्रयोग ने इसे धातु 3डी प्रिंटिंग के लिए सबसे अधिक जांच की गई सामग्रियों में से एक बना दिया है।
विद्युत केबिन के शंक्वाकार खोल, रॉकेट के विद्युत नियंत्रण केबिन के बेलनाकार खोल और पूंछ खोल सहित एयरोस्पेस उपकरण जटिल आकार और फैलाव, पसलियों, खिड़कियों आदि सहित फैली हुई संरचनाओं को प्रदर्शित करते हैं। जबकि 3 डी प्रिंटिंग तकनीक आसानी से एकीकृत मोल्डिंग निष्पादित कर सकती है। ये जटिल संरचनाएं और भागों की सटीकता और गुणवत्ता की गारंटी देती हैं, पारंपरिक उत्पादन तकनीकों को हासिल करना चुनौतीपूर्ण है। उदाहरण के लिए, प्लैटिनम टेक्नोलॉजी कंपनी ने "टीएक्सआई" श्रृंखला के रॉकेटों के लिए इन शेल घटकों का उत्पादन किया, जो मानदंडों को पूरा करते हैं, मजबूत सामान्य विरूपण नियंत्रण, स्थिर आकार और यांत्रिक गुण और यांत्रिक अखंडता रखते हैं।
इंजन घटक: विशेष रूप से ईंधन इंजेक्टर, टर्बोपंप और दहन कक्ष जैसे महत्वपूर्ण घटकों के लिए, जिनकी संरचना जटिल है और सामग्री प्रदर्शन और विनिर्माण सटीकता के लिए सख्त आवश्यकताएं हैं, रॉकेट इंजन के उत्पादन के लिए बहुत उच्च तकनीकी मानदंडों की आवश्यकता होती है। 3डी प्रिंटिंग तकनीक का उपयोग करके जटिल निर्माणों की एकीकृत मोल्डिंग संभव है, जिससे इंजन की निर्भरता और प्रदर्शन में वृद्धि होती है।
पंखों के संरचनात्मक घटक: यद्यपि उनकी संरचना जटिल होती है, विमान के पंखों में अत्यधिक ताकत और कम वजन होना चाहिए। विंग घटकों के लिए धातु 3डी प्रिंटिंग तकनीक के माध्यम से विंग बीम और पसलियों सहित जटिल आंतरिक संरचनाओं का उत्पादन किया जा सकता है। संरचनात्मक डिजाइन के माध्यम से वजन कम करने से पंख की ताकत और कठोरता में एक साथ सुधार करने में मदद मिलती है।
इंजन के लिए ब्लेड: विमान के इंजन ब्लेड के प्रतिकूल परिचालन वातावरण के लिए महान तापमान प्रतिरोध और सामग्रियों के पहनने के प्रतिरोध की आवश्यकता होती है। अद्वितीय आकार और आंतरिक संरचनाओं वाले इंजन ब्लेड, जिसमें कूलिंग चैनल वाले ब्लेड भी शामिल हैं, जो ब्लेड की कूलिंग प्रभावशीलता को बढ़ा सकते हैं और उनकी सेवा जीवन को बढ़ा सकते हैं, धातु 3 डी प्रिंटिंग तकनीक द्वारा उत्पादित किए जा सकते हैं।
Ti-6Al-4V टाइटेनियम मिश्र धातु धातु 3डी प्रिंटिंग के लिए समस्याएं और उपचार
Ti-6Al-4V टाइटेनियम मिश्र धातु अभी भी कुछ कठिनाइयाँ प्रस्तुत करता है, भले ही धातु 3D प्रिंटिंग के लिए इसके कई लाभ हों। विशिष्ट Ti{3}}Al-4V योगात्मक उत्पादित घटकों में मोटे स्तंभकार पूर्व-अनाज के साथ अनिसोट्रोपिक तन्य विशेषताएं होती हैं। इस प्रकार, समअक्षीय अनाजों की तन्यता विशेषताओं को बढ़ाना एक प्रमुख अध्ययन का विषय बन गया है।
लेज़र निर्देशित ऊर्जा जमाव (एलडीईडी) के दौरान टीआई -6 अल -4 वी घटकों के पूर्व-कणों को परिष्कृत करने के लिए, कोरियाई विज्ञान अकादमी और तकनीक ने एक स्पंदित लेजर एडेड एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग (पीएलएएएम) तकनीक का प्रस्ताव दिया है। लेज़र द्वारा उत्पादित शॉक वेव्स, गुहिकायन घटना और त्वरित मारंगोनी प्रवाह का उपयोग करके बारीक समान पूर्व-अनाज संरचनाओं को उत्पन्न किया जाता है, इस विधि में पिघले हुए पूल को उच्च पल्स ऊर्जा की आपूर्ति करने के लिए एलडीईडी सिस्टम के साथ नैनोसेकंड पल्स लेजर शामिल होते हैं, जिससे एक अनुकूल वातावरण मिलता है। पारंपरिक योज्य विनिर्माण नमूनों की तुलना में प्रति इकाई क्षेत्र में पूर्व-अनाज की मात्रा 3.78 गुना के साथ, अनुसंधान से पता चला है कि पीएलएएम नमूने 30 मिमी की संपूर्ण निर्माण ऊंचाई पर महीन और अधिक समान पूर्व-अनाज प्रदर्शित करते हैं।
योगात्मक विनिर्माण घटक अनुकूलन और प्रदर्शन मूल्यांकन
यदि इस क्षेत्र में उपयोग किया जाना है तो एडिटिव उत्पादित घटकों को एयरोस्पेस उद्योग की आवश्यकताओं को पूरा करना होगा। रोल्स रॉयस के सहयोग के तहत, सिंगापुर में नानयांग टेक्नोलॉजिकल यूनिवर्सिटी की एक शोध टीम ने लेजर पाउडर बेड मेल्टिंग (एल-पीबीएफ) के साथ एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग का उपयोग करके उत्पादित और निर्मित Ti{0}}Al{1}}V नमूनों के प्रदर्शन का आकलन किया। अध्ययनों से पता चला है कि एयरोनॉटिकल मैन्युफैक्चरिंग विधि (एमओएम) के साथ इलाज किए गए एल-पीबीएफ एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग द्वारा बनाए गए टीआई -6 अल -4 वी नमूनों में फैब्रिकेशन से उत्पादित नमूनों की तुलना में बेहतर थकान जीवन होता है। इसके अलावा, कंपन पॉलिशिंग तकनीक शॉट पीनिंग के लाभप्रद संपीड़ित अवशिष्ट तनाव को बनाए रखते हुए सतह की चिकनाई और थकान जीवन को बढ़ाती है।
अध्ययन में यह भी कहा गया है कि सतह पॉलिशिंग से मशीनीकृत और शॉट-पीन घटकों की थकान अवधि 50% तक बढ़ सकती है। घटकों के जीवनकाल को बढ़ाना और विफलताओं से बचना शॉट पीनिंग और कंपन पॉलिशिंग सहित सतह उपचार विधियों पर बहुत अधिक निर्भर करता है। शॉट पीनिंग सामग्री के प्लास्टिक विरूपण का उत्पादन करके संपीड़न तनाव का परिचय देता है और सतह और उपसतह अनाज संरचनाओं में सुधार करता है, जिससे थकान प्रदर्शन में सुधार होता है। हालाँकि, शॉट पीनिंग से विविधता और अत्यधिक सतह खुरदरापन हो सकता है; इसलिए, आवश्यक सतह खुरदरापन के लिए अंतिम बारीक पॉलिशिंग की आवश्यकता होती है। कंपन पॉलिशिंग एक बैच पॉलिशिंग तकनीक है जिसके तहत सामग्री को एक विनियमित गति से सतह से समान रूप से हटा दिया जाता है और चिकनी बनावट उत्पन्न होती है, जिससे सतह और नीचे दोनों पर संपीड़न तनाव और अनाज शोधन बनाए रखते हुए सतह खुरदरापन कम हो जाता है।
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