Rene 104
रेने 104 का परिचय
रेने 104 एक उच्च-प्रदर्शन निकल-आधारित सुपरएलॉय है, जो अपनी उत्कृष्ट उच्च-तापमान मजबूती, ऑक्सीकरण प्रतिरोध और क्रीप प्रतिरोध के लिए जाना जाता है। इसे मुख्य रूप से एयरोस्पेस और पावर जेनरेशन अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किया गया है और यह उन घटकों के लिए आदर्श है जो अत्यधिक यांत्रिक और थर्मल लोड के संपर्क में रहते हैं—जैसे टरबाइन ब्लेड, कंप्रेसर डिस्क और गैस टरबाइन पार्ट्स। रेने 104 1000°C से अधिक तापमान पर भी श्रेष्ठ स्ट्रेंथ रिटेंशन और आयामी स्थिरता प्रदान करता है, जिससे यह उच्च-दक्षता टरबाइनों और इंजनों के लिए सबसे विश्वसनीय सामग्रियों में से एक बनता है।
इन अनुप्रयोगों की चुनौतीपूर्ण प्रकृति के कारण, रेने 104 से उच्च-प्रिसीजन घटक बनाने के लिए CNC मशीनिंग सेवाओं का उपयोग किया जाता है, जिससे कड़े टॉलरेंस और सर्वोत्तम परफॉर्मेंस सुनिश्चित होते हैं। CNC मशीनिंग ऐसे महत्वपूर्ण पार्ट्स के लिए आवश्यक रिपीटेबिलिटी, प्रिसीजन और विश्वसनीयता प्रदान करती है।
रेने 104 के रासायनिक, भौतिक और यांत्रिक गुण
रेने 104 (UNS N07040 / W.Nr. 2.4954) एक निकल-आधारित सुपरएलॉय है, जिसकी अत्यधिक अनुकूलित संरचना को मजबूती, ऑक्सीकरण प्रतिरोध और थर्मल स्थिरता को अधिकतम करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।
रासायनिक संरचना (सामान्य)
तत्व | संरचना सीमा (wt.%) | मुख्य भूमिका |
|---|---|---|
निकल (Ni) | संतुलन (~50.0) | बेस मैट्रिक्स; ऊँचे तापमान पर ऑक्सीकरण प्रतिरोध और मजबूती प्रदान करता है |
क्रोमियम (Cr) | 13.0–16.0 | श्रेष्ठ ऑक्सीकरण प्रतिरोध हेतु स्थिर Cr₂O₃ ऑक्साइड परत बनाता है |
कोबाल्ट (Co) | 8.5–10.0 | मजबूती बढ़ाता है और थर्मल फटीग के प्रति प्रतिरोध सुधारता है |
मोलिब्डेनम (Mo) | 2.5–3.5 | उच्च तापमान पर क्रीप प्रतिरोध और मजबूती बढ़ाता है |
टाइटेनियम (Ti) | 2.0–2.5 | मजबूती देने वाले चरण (γ′, γ″) बनाता है, जो यांत्रिक गुणों में सुधार करते हैं |
एल्युमिनियम (Al) | 1.0–2.0 | γ′ चरण (Ni₃Al) के माध्यम से प्रिसिपिटेशन हार्डनिंग में योगदान देता है |
लोहा (Fe) | ≤1.0 | अवशिष्ट तत्व |
कार्बन (C) | ≤0.08 | कार्बाइड निर्माण मजबूती और वियर प्रतिरोध सुधारता है |
मैंगनीज (Mn) | ≤0.5 | हॉट वर्केबिलिटी सुधारता है और कार्बाइड निर्माण को कम करता है |
सिलिकॉन (Si) | ≤0.5 | ऑक्सीकरण प्रतिरोध और ऊँचे तापमान पर स्थिरता बढ़ाता है |
बोरॉन (B) | ≤0.005 | ग्रेन बॉउंड्री को सुदृढ़ करता है और क्रीप प्रतिरोध सुधारता है |
जिरकोनियम (Zr) | ≤0.05 | क्रीप रप्चर स्ट्रेंथ और ऊँचे तापमान पर स्थिरता सुधारता है |
भौतिक गुण
गुण | मान (सामान्य) | परीक्षण मानक/स्थिति |
|---|---|---|
घनत्व | 8.3 g/cm³ | ASTM B311 |
गलन सीमा | 1325–1375°C | ASTM E1268 |
थर्मल कंडक्टिविटी | 100°C पर 13.2 W/m·K | ASTM E1225 |
विद्युत प्रतिरोधकता | 20°C पर 1.13 µΩ·m | ASTM B193 |
थर्मल विस्तार | 14.0 µm/m·°C (20–1000°C) | ASTM E228 |
विशिष्ट ऊष्मा क्षमता | 20°C पर 450 J/kg·K | ASTM E1269 |
इलास्टिक मॉड्यूलस | 20°C पर 210 GPa | ASTM E111 |
यांत्रिक गुण (सॉल्यूशन ट्रीटेड + एज्ड)
गुण | मान (सामान्य) | परीक्षण मानक |
|---|---|---|
टेंसाइल स्ट्रेंथ | 1000–1200 MPa | ASTM E8/E8M |
यील्ड स्ट्रेंथ (0.2%) | 800–950 MPa | ASTM E8/E8M |
एलॉन्गेशन | ≥20% | ASTM E8/E8M |
हार्डनेस | 240–270 HB | ASTM E10 |
क्रीप रप्चर स्ट्रेंथ | 900°C पर 210 MPa (1000 घंटे) | ASTM E139 |
फटीग प्रतिरोध | उत्कृष्ट | ASTM E466 |
रेने 104 की प्रमुख विशेषताएँ
उच्च-तापमान मजबूती और फटीग प्रतिरोध रेने 104 ऊँचे तापमान पर असाधारण टेंसाइल स्ट्रेंथ बनाए रखता है; 900°C तक के तापमान पर इसके मान 1000 MPa से अधिक हो सकते हैं, जिससे यह गैस टरबाइनों और अन्य उच्च-तापमान अनुप्रयोगों के लिए आदर्श है।
प्रिसिपिटेशन सुदृढ़ीकरण मिश्रधातु की मजबूती मुख्य रूप से γ′ और γ″ चरणों से आती है, जो वेल्डेबिलिटी से समझौता किए बिना उच्च टेंसाइल और फटीग स्ट्रेंथ प्रदान करते हैं।
ऑक्सीकरण और जंग प्रतिरोध क्रोमियम सामग्री एक स्थिर सुरक्षात्मक ऑक्साइड परत के निर्माण में सक्षम बनाती है, जिससे रेने 104 1050°C तक के वातावरणों में ऑक्सीकरण के प्रति अत्यधिक प्रतिरोधी होता है।
क्रीप प्रतिरोध 900°C पर 200 MPa से अधिक क्रीप रप्चर स्ट्रेंथ के साथ, रेने 104 को दीर्घकालिक थर्मल लोड्स के तहत भी महत्वपूर्ण विकृति के बिना सहन करने के लिए बनाया गया है, जिससे टरबाइन ब्लेड्स और अन्य घटकों की अखंडता सुनिश्चित होती है।
अच्छी वेल्डेबिलिटी रेने 104 की केमिस्ट्री विश्वसनीय वेल्डेबिलिटी की अनुमति देती है, न्यूनतम हॉट क्रैकिंग के साथ और वेल्ड ज़ोन में अच्छी स्ट्रेंथ रिटेंशन प्रदान करती है—जिससे यह नए पार्ट्स और रिपेयर अनुप्रयोगों, दोनों के लिए उपयुक्त है।
रेने 104 के लिए CNC मशीनिंग चुनौतियाँ और समाधान
मशीनिंग चुनौतियाँ
टूल वियर और एज चिपिंग
उच्च कठोरता और सॉलिड सॉल्यूशन सुदृढ़ीकरण चरणों की उपस्थिति मशीनिंग के दौरान कार्बाइड टूल्स पर वियर को तेज करती है।
ऊष्मा उत्पन्न होना
यदि नियंत्रित न किया जाए, तो रेने 104 की खराब ऊष्मा चालकता कटिंग ज़ोन तापमान बढ़ाती है, जिससे टूल डिग्रेडेशन और आयामी विकृति हो सकती है।
वर्क हार्डनिंग
मशीनिंग के दौरान इस मिश्रधातु में उल्लेखनीय वर्क हार्डनिंग होती है, जिससे सतह कठोरता में 30% तक वृद्धि हो सकती है।
अनुकूलित मशीनिंग रणनीतियाँ
टूल चयन
पैरामीटर | सिफारिश | कारण |
|---|---|---|
टूल सामग्री | कार्बाइड (K20–K30) या फिनिशिंग के लिए CBN इंसर्ट्स | वियर और उच्च ऊष्मा के प्रति उच्च प्रतिरोध |
कोटिंग | AlTiN या TiSiN PVD (3–5 µm) | घर्षण और ऊष्मा जमाव कम करता है |
ज्योमेट्री | पॉजिटिव रेक एंगल (6–8°), तीक्ष्ण कटिंग एज (~0.05 mm) | कटिंग फोर्स और वर्क हार्डनिंग कम करता है |
कटिंग पैरामीटर (ISO 3685 अनुरूप)
ऑपरेशन | स्पीड (m/min) | फीड (mm/rev) | कट की गहराई (mm) | कूलेंट प्रेशर (bar) |
|---|---|---|---|---|
रफिंग | 15–25 | 0.10–0.20 | 2.0–3.0 | 100–120 |
फिनिशिंग | 30–40 | 0.05–0.08 | 0.3–0.8 | 120–150 |
मशीन किए गए रेने 104 पार्ट्स के लिए सतह उपचार
हॉट आइसोस्टैटिक प्रेसिंग (HIP)
HIP पार्ट डेंसिटी सुधारता है और आंतरिक रिक्त स्थान (voids) हटाता है, जिससे टरबाइन घटकों के लिए फटीग स्ट्रेंथ >25% तक बढ़ जाती है।
हीट ट्रीटमेंट
हीट ट्रीटमेंट में ~1080°C पर सॉल्यूशन ट्रीटमेंट के बाद 760°C पर एजिंग शामिल है, ताकि γ′ चरण अनुकूलित हो और क्रीप व फटीग प्रतिरोध बढ़े।
सुपरएलॉय वेल्डिंग
सुपरएलॉय वेल्डिंग हीट-अफेक्टेड ज़ोन में भी न्यूनतम स्ट्रेंथ लॉस के साथ मजबूत, क्रैक-फ्री वेल्ड सुनिश्चित करती है।
थर्मल बैरियर कोटिंग (TBC)
TBC कोटिंग सतह तापमान को 250°C तक कम करती है, जिससे टरबाइन ब्लेड्स और नोज़ल्स की टिकाऊपन में उल्लेखनीय सुधार होता है।
इलेक्ट्रिकल डिस्चार्ज मशीनिंग (EDM)
EDM टाइट टॉलरेंस के साथ जटिल फीचर्स और कूलिंग होल्स बनाने की अनुमति देता है, जो उच्च-प्रदर्शन घटकों के लिए अत्यंत आवश्यक है।
डीप होल ड्रिलिंग
डीप होल ड्रिलिंग L/D अनुपात >30:1 और कंसेंट्रिसिटी डिविएशन <0.3 mm/m के साथ सटीक आंतरिक पैसेज सुनिश्चित करती है।
मटेरियल परीक्षण और विश्लेषण
मटेरियल टेस्टिंग में क्रीप, टेंसाइल और फटीग परीक्षण शामिल हैं, ताकि ऊँचे तापमान पर प्रदर्शन की पुष्टि हो सके, साथ ही माइक्रोस्ट्रक्चरल विश्लेषण द्वारा γ′ चरण वितरण का सत्यापन किया जाता है।
रेने 104 घटकों के औद्योगिक अनुप्रयोग
एयरोस्पेस टरबाइन इंजन: टरबाइन ब्लेड, कंप्रेसर डिस्क और सील, जो चक्रीय थर्मल और यांत्रिक तनावों के अधीन होते हैं।
पावर जेनरेशन: उच्च-दक्षता पावर प्लांट्स में संचालित गैस टरबाइन घटक—जैसे ब्लेड, वेन्स और नोज़ल्स।
न्यूक्लियर रिएक्टर: प्रेशर वेसल, रिएक्टर कोर और कंट्रोल रॉड, जो थर्मल और विकिरण तनावों के संपर्क में आते हैं।
ऑटोमोटिव टर्बो सिस्टम: एग्जॉस्ट वाल्व, टर्बोचार्जर घटक और ऊष्मा-प्रतिरोधी इंजन पार्ट्स।
औद्योगिक उपकरण: उच्च-तापमान फर्नेस घटक, फ्लैन्ज और वाल्व, जिन्हें उच्च क्रीप प्रतिरोध की आवश्यकता होती है।
संबंधित ब्लॉग एक्सप्लोर करें
