Rene 142
रेने 142 का परिचय
रेने 142 एक उच्च-प्रदर्शन निकल-आधारित सुपरएलॉय है, जो अपनी असाधारण मजबूती, ऑक्सीकरण प्रतिरोध और उच्च तापमान पर स्थिरता के लिए जाना जाता है। इसका व्यापक उपयोग अत्यधिक मांग वाले अनुप्रयोगों में किया जाता है—विशेषकर एयरोस्पेस और पावर जेनरेशन में—जहाँ घटक अत्यधिक यांत्रिक और थर्मल तनाव का सामना करते हैं। रेने 142 की अनूठी रासायनिक संरचना इसे 1000°C से अधिक तापमान पर भी संरचनात्मक अखंडता बनाए रखने में सक्षम बनाती है, इसलिए यह टरबाइन ब्लेड्स, इंजन घटकों और उच्च-दक्षता पावर सिस्टम्स के लिए आदर्श है।
इन अनुप्रयोगों की उच्च-परिशुद्धता निर्माण आवश्यकताओं के कारण, रेने 142 घटकों के निर्माण में CNC मशीनिंग सेवाएँ अत्यंत महत्वपूर्ण हैं। CNC मशीनिंग निर्माताओं को टाइट टॉलरेंस हासिल करने और महत्वपूर्ण एयरोस्पेस व औद्योगिक पार्ट्स में सर्वोत्तम प्रदर्शन सुनिश्चित करने में मदद करती है।
रेने 142 के रासायनिक, भौतिक और यांत्रिक गुण
रेने 142 (UNS N07042 / W.Nr. 2.4956) एक निकल-क्रोमियम-एल्युमिनियम मिश्रधातु है, जिसे उच्च तापमान पर अधिकतम मजबूती, ऑक्सीकरण प्रतिरोध और दीर्घकालिक क्रीप प्रतिरोध के लिए डिज़ाइन किया गया है—जिससे यह टरबाइन और कम्बशन सिस्टम के घटकों के लिए अत्यंत उपयुक्त बनती है।
रासायनिक संरचना (सामान्य)
तत्व | संरचना सीमा (wt.%) | मुख्य भूमिका |
|---|---|---|
निकल (Ni) | संतुलन (~55.0) | बेस मैट्रिक्स; उच्च-तापमान मजबूती और जंग प्रतिरोध प्रदान करता है |
क्रोमियम (Cr) | 13.0–15.0 | Cr₂O₃ ऑक्साइड परत बनाता है, जिससे उच्च तापमान पर ऑक्सीकरण प्रतिरोध मिलता है |
कोबाल्ट (Co) | 8.0–10.0 | उच्च-तापमान मजबूती और थर्मल फटीग प्रतिरोध बढ़ाता है |
मोलिब्डेनम (Mo) | 2.5–3.5 | सॉलिड सॉल्यूशन सुदृढ़ीकरण द्वारा क्रीप और फटीग प्रतिरोध बढ़ाता है |
टाइटेनियम (Ti) | 3.0–4.0 | प्रिसिपिटेशन हार्डनिंग हेतु γ′ चरण बनाता है, जिससे मजबूती बढ़ती है |
एल्युमिनियम (Al) | 2.5–3.5 | γ′ चरण बनाकर क्रीप प्रतिरोध और टेंसाइल स्ट्रेंथ बढ़ाता है |
लोहा (Fe) | ≤1.0 | अवशिष्ट तत्व |
कार्बन (C) | ≤0.08 | कार्बाइड बनाकर उच्च तापमान पर मजबूती बढ़ाता है |
मैंगनीज (Mn) | ≤1.0 | हॉट वर्केबिलिटी सुधारता है और कार्बाइड निर्माण कम करता है |
सिलिकॉन (Si) | ≤0.5 | ऑक्सीकरण प्रतिरोध और उच्च-तापमान स्थिरता सुधारता है |
बोरॉन (B) | ≤0.005 | ग्रेन बॉउंड्री मजबूती बढ़ाता है, जिससे क्रीप प्रतिरोध सुधरता है |
जिरकोनियम (Zr) | ≤0.05 | क्रीप रप्चर स्ट्रेंथ और उच्च तापमान पर स्थिरता बढ़ाता है |
भौतिक गुण
गुण | मान (सामान्य) | परीक्षण मानक/स्थिति |
|---|---|---|
घनत्व | 8.4 g/cm³ | ASTM B311 |
गलन सीमा | 1320–1370°C | ASTM E1268 |
थर्मल कंडक्टिविटी | 100°C पर 13.5 W/m·K | ASTM E1225 |
विद्युत प्रतिरोधकता | 20°C पर 1.15 µΩ·m | ASTM B193 |
थर्मल विस्तार | 14.2 µm/m·°C (20–1000°C) | ASTM E228 |
विशिष्ट ऊष्मा क्षमता | 20°C पर 460 J/kg·K | ASTM E1269 |
इलास्टिक मॉड्यूलस | 20°C पर 215 GPa | ASTM E111 |
यांत्रिक गुण (सॉल्यूशन ट्रीटेड + एज्ड)
गुण | मान (सामान्य) | परीक्षण मानक |
|---|---|---|
टेंसाइल स्ट्रेंथ | 1050–1250 MPa | ASTM E8/E8M |
यील्ड स्ट्रेंथ (0.2%) | 750–900 MPa | ASTM E8/E8M |
एलॉन्गेशन | ≥20% | ASTM E8/E8M |
हार्डनेस | 240–270 HB | ASTM E10 |
क्रीप रप्चर स्ट्रेंथ | 900°C पर 210 MPa (1000h) | ASTM E139 |
फटीग प्रतिरोध | उत्कृष्ट | ASTM E466 |
रेने 142 की प्रमुख विशेषताएँ
उच्च-तापमान मजबूती और टिकाऊपन रेने 142 850–900°C पर 1050 MPa तक टेंसाइल स्ट्रेंथ बनाए रखता है, जिससे यह गैस टरबाइन इंजनों और कम्बशन सिस्टम जैसे उच्च-तनाव वातावरणों के लिए अत्यंत उपयुक्त है।
प्रिसिपिटेशन सुदृढ़ीकरण एजिंग ट्रीटमेंट के दौरान बनने वाला γ′ चरण मिश्रधातु की टेंसाइल स्ट्रेंथ और थर्मल फटीग प्रतिरोध बढ़ाता है, जिससे यह थर्मल साइक्लिंग वाले घटकों के लिए आदर्श बनती है।
ऑक्सीकरण और जंग प्रतिरोध रेने 142 में मौजूद क्रोमियम और एल्युमिनियम स्थिर सुरक्षात्मक ऑक्साइड परत के निर्माण में सहायता करते हैं, जिससे उच्च-दाब वातावरणों में 1050°C तक ऑक्सीकरण और जंग प्रतिरोध मिलता है।
क्रीप और फटीग प्रतिरोध 900°C पर 210 MPa से अधिक क्रीप रप्चर स्ट्रेंथ के साथ, रेने 142 दीर्घकालिक उच्च-तापमान अनुप्रयोगों में उत्कृष्ट प्रदर्शन करता है और लगातार यांत्रिक तनाव के तहत आयामी परिवर्तन को रोकता है।
वेल्डेबिलिटी रेने 142 में अच्छी वेल्डेबिलिटी होती है और हीट-अफेक्टेड ज़ोन में भी स्ट्रेंथ में न्यूनतम गिरावट आती है, जिससे महत्वपूर्ण घटकों का निर्माण और रिपेयर आसान हो जाता है।
रेने 142 के लिए CNC मशीनिंग चुनौतियाँ और समाधान
मशीनिंग चुनौतियाँ
टूल वियर और एज चिपिंग
रेने 142 की उच्च कठोरता और सॉलिड सॉल्यूशन सुदृढ़ीकरण चरण मशीनिंग के दौरान कार्बाइड टूल्स पर वियर बढ़ाते हैं, विशेषकर आक्रामक कटिंग स्थितियों में।
ऊष्मा उत्पन्न होना
रेने 142 की कम थर्मल कंडक्टिविटी कटिंग तापमान को बढ़ाती है, जिससे प्रभावी कूलिंग न होने पर थर्मल डिस्टॉर्शन हो सकता है और टूल लाइफ घट सकती है।
वर्क हार्डनिंग
इस सामग्री की वर्क-हार्डनिंग प्रवृत्ति के कारण मशीनिंग के दौरान कटिंग फोर्स बढ़ती जाती है, और यदि पैरामीटर्स नियंत्रित न हों तो सतह कठोरता वांछित सीमा से अधिक हो सकती है।
अनुकूलित मशीनिंग रणनीतियाँ
टूल चयन
पैरामीटर | सिफारिश | कारण |
|---|---|---|
टूल सामग्री | कार्बाइड (K20–K30) या फिनिशिंग के लिए CBN इंसर्ट्स | वियर का प्रतिरोध करता है और उच्च कटिंग तापमान पर शार्पनेस बनाए रखता है |
कोटिंग | AlTiN या TiSiN PVD (3–5 µm) | घर्षण और हीट बिल्डअप कम करता है |
ज्योमेट्री | पॉजिटिव रेक एंगल (6–8°), शार्प कटिंग एज (~0.05 mm) | कटिंग फोर्स को कम करता है और अत्यधिक टूल वियर को रोकता है |
कटिंग पैरामीटर (ISO 3685 अनुरूप)
ऑपरेशन | स्पीड (m/min) | फीड (mm/rev) | कट की गहराई (mm) | कूलेंट प्रेशर (bar) |
|---|---|---|---|---|
रफिंग | 12–20 | 0.15–0.25 | 2.0–3.0 | 100–120 |
फिनिशिंग | 25–35 | 0.05–0.10 | 0.3–0.8 | 120–150 |
मशीन किए गए रेने 142 पार्ट्स के लिए सतह उपचार
हॉट आइसोस्टैटिक प्रेसिंग (HIP)
HIP आंतरिक पोरोसिटी को कम करता है और फटीग स्ट्रेंथ को >25% तक बढ़ाता है, जिससे महत्वपूर्ण टरबाइन और एयरोस्पेस घटकों में विश्वसनीयता सुनिश्चित होती है।
हीट ट्रीटमेंट
हीट ट्रीटमेंट में 1100°C पर सॉल्यूशन ट्रीटमेंट के बाद 800°C पर एजिंग शामिल है, ताकि γ′ प्रिसिपिटेट्स का निर्माण अनुकूलित हो और क्रीप प्रतिरोध व टेंसाइल स्ट्रेंथ बढ़े।
सुपरएलॉय वेल्डिंग
सुपरएलॉय वेल्डिंग न्यूनतम यांत्रिक गुण-हानि के साथ मजबूत, क्रैक-फ्री वेल्ड प्रदान करती है, जिससे उच्च-प्रदर्शन घटकों की मरम्मत बिना गुणवत्ता गिरावट के संभव होती है।
थर्मल बैरियर कोटिंग (TBC)
TBC कोटिंग सतह तापमान को 250°C तक कम करके टरबाइन ब्लेड्स की टिकाऊपन बढ़ाती है और अत्यधिक थर्मल साइक्लिंग में सेवा-आयु को विस्तारित करती है।
इलेक्ट्रिकल डिस्चार्ज मशीनिंग (EDM)
EDM उच्च-परिशुद्धता कूलिंग होल्स और माइक्रोचैनल्स जैसे जटिल आंतरिक फीचर्स बनाने में सक्षम है, और ±0.005 mm तक के टॉलरेंस प्राप्त कर सकता है।
डीप होल ड्रिलिंग
डीप होल ड्रिलिंग गैस टरबाइन घटकों के लिए आवश्यक गहरे और उच्च-सटीकता पैसेज में परिशुद्धता सुनिश्चित करती है, जहाँ कंसेंट्रिसिटी डिविएशन <0.3 mm/m तक नियंत्रित किया जा सकता है।
मटेरियल परीक्षण और विश्लेषण
मटेरियल टेस्टिंग में टेंसाइल, क्रीप और फटीग परीक्षण शामिल हैं ताकि उच्च तापमान पर प्रदर्शन का सत्यापन हो सके, साथ ही γ′ चरण वितरण का आकलन करने हेतु X-ray diffraction भी किया जाता है।
रेने 142 घटकों के औद्योगिक अनुप्रयोग
एयरोस्पेस टरबाइन इंजन: टरबाइन ब्लेड्स, कंप्रेसर डिस्क और नोज़ल्स, जो चक्रीय थर्मल और यांत्रिक तनावों के अधीन होते हैं।
पावर जेनरेशन: उच्च-दक्षता टरबाइनों में उपयोग होने वाले गैस टरबाइन घटक—ब्लेड्स, वेन्स और नोज़ल्स।
न्यूक्लियर रिएक्टर: रिएक्टर कोर घटक, प्रेशर वेसल्स और हीट एक्सचेंजर्स, जो उच्च विकिरण और थर्मल तनावों के संपर्क में रहते हैं।
ऑटोमोटिव टर्बो सिस्टम: हाई-परफॉर्मेंस वाहनों के लिए एग्जॉस्ट वाल्व, टर्बोचार्जर व्हील्स और हीट-रेज़िस्टेंट इंजन पार्ट्स।
औद्योगिक हीट ट्रीटमेंट उपकरण: फर्नेस पार्ट्स, सील्स और फिक्स्चर्स, जिनके लिए उच्च तापमान प्रतिरोध अत्यंत आवश्यक है।
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