Rene 77
Rene 77 का परिचय
Rene 77 एक उच्च-प्रदर्शन निकल-आधारित सुपरएलॉय है, जो उच्च तापमान वाले वातावरण में असाधारण मजबूती और स्थिरता बनाए रखता है। उत्कृष्ट क्रीप प्रतिरोध, ऑक्सीकरण प्रतिरोध और अत्यधिक तापीय व यांत्रिक तनावों में प्रदर्शन करने की क्षमता के लिए जाना जाने वाला Rene 77 एयरोस्पेस, ऊर्जा और औद्योगिक क्षेत्रों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। यह मिश्रधातु विशेष रूप से उन घटकों के लिए उपयुक्त है जिन्हें लंबे समय तक उच्च तापमान के संपर्क में रहना पड़ता है, जैसे टरबाइन ब्लेड, दहन कक्ष और एग्ज़ॉस्ट सिस्टम।
ऐसे अनुप्रयोगों के लिए आवश्यक कड़ी टॉलरेंस और जटिल ज्योमेट्री प्राप्त करने हेतु CNC मशीनिंग सेवाएँ अत्यंत महत्वपूर्ण हैं। CNC मशीनिंग टरबाइन ब्लेड, सील और अन्य महत्वपूर्ण भागों के सटीक निर्माण को सक्षम बनाती है, जिनके लिए Rene 77 द्वारा प्रदान किए गए उच्च स्तर के प्रदर्शन और विश्वसनीयता की आवश्यकता होती है।
Rene 77 के रासायनिक, भौतिक और यांत्रिक गुण
Rene 77 (UNS N07077 / W.Nr. 2.4966) एक निकल-आधारित सुपरएलॉय है, जिसे विशेष रूप से अत्यधिक मांग वाले अनुप्रयोगों के लिए विकसित किया गया है, खासकर उन वातावरणों में जहाँ उच्च तापीय और यांत्रिक तनाव मौजूद होते हैं।
रासायनिक संरचना (सामान्य)
तत्व | संरचना सीमा (wt.%) | मुख्य भूमिका |
|---|---|---|
निकल (Ni) | शेष (~56.0) | आधार मैट्रिक्स; ऑक्सीकरण प्रतिरोध और उच्च तापमान शक्ति प्रदान करता है |
क्रोमियम (Cr) | 13.0–15.0 | Cr₂O₃ ऑक्साइड परत बनाता है, जो उच्च तापमान पर उत्कृष्ट ऑक्सीकरण प्रतिरोध प्रदान करती है |
कोबाल्ट (Co) | 9.5–11.5 | उच्च तापमान शक्ति और तापीय थकान प्रतिरोध बढ़ाता है |
मोलिब्डेनम (Mo) | 3.0–4.0 | मिश्रधातु को मजबूत करता है और क्रीप प्रतिरोध बढ़ाता है |
टाइटेनियम (Ti) | 3.0–4.5 | γ′ चरण बनाता है, जिससे वर्षा सख्तीकरण के माध्यम से यांत्रिक गुण बढ़ते हैं |
एल्युमिनियम (Al) | 2.5–3.5 | γ′ चरण के निर्माण में योगदान देता है, जिससे शक्ति और क्रीप प्रतिरोध बढ़ता है |
लोहा (Fe) | ≤1.0 | अवशिष्ट तत्व |
कार्बन (C) | ≤0.08 | कार्बाइड बनाकर उच्च तापमान शक्ति और घिसाव प्रतिरोध में सुधार करता है |
मैंगनीज़ (Mn) | ≤1.0 | हॉट वर्केबिलिटी बढ़ाता है और कार्बाइड गठन को कम करता है |
सिलिकॉन (Si) | ≤0.5 | ऑक्सीकरण प्रतिरोध और उच्च तापमान स्थिरता में सुधार करता है |
बोरॉन (B) | ≤0.005 | दाने की सीमाओं को मजबूत करता है, जिससे क्रीप प्रतिरोध बढ़ता है |
ज़िरकोनियम (Zr) | ≤0.05 | उच्च तापमान पर क्रीप टूटन शक्ति और तापीय स्थिरता बढ़ाता है |
भौतिक गुण
गुण | मान (सामान्य) | परीक्षण मानक / स्थिति |
|---|---|---|
घनत्व | 8.6 g/cm³ | ASTM B311 |
गलन सीमा | 1340–1380°C | ASTM E1268 |
तापीय चालकता | 13.2 W/m·K (100°C पर) | ASTM E1225 |
विद्युत प्रतिरोधकता | 1.15 µΩ·m (20°C पर) | ASTM B193 |
तापीय प्रसार | 14.7 µm/m·°C (20–1000°C) | ASTM E228 |
विशिष्ट ऊष्मा क्षमता | 460 J/kg·K (20°C पर) | ASTM E1269 |
लोच मापांक | 215 GPa (20°C पर) | ASTM E111 |
यांत्रिक गुण (सॉल्यूशन ट्रीटेड + एज्ड)
गुण | मान (सामान्य) | परीक्षण मानक |
|---|---|---|
तन्यता शक्ति | 1150–1250 MPa | ASTM E8/E8M |
यील्ड शक्ति (0.2%) | 800–950 MPa | ASTM E8/E8M |
विस्तार | ≥20% | ASTM E8/E8M |
कठोरता | 240–280 HB | ASTM E10 |
क्रीप टूटन शक्ति | 900°C पर 230 MPa (1000 घंटे) | ASTM E139 |
थकान प्रतिरोध | उत्कृष्ट | ASTM E466 |
Rene 77 की प्रमुख विशेषताएँ
उच्च तापमान शक्ति Rene 77 900°C तक के तापमान पर 1150 MPa से अधिक तन्यता शक्ति बनाए रखता है, जो इसे टरबाइन ब्लेड और अन्य उच्च-प्रदर्शन एयरोस्पेस घटकों के लिए आदर्श बनाता है।
वर्षा सख्तीकरण γ′ चरण (Ni₃Ti) Rene 77 की उत्कृष्ट शक्ति और थकान प्रतिरोध का मुख्य कारण है, जिससे यह तापीय चक्रण वाले वातावरण में दीर्घकालिक उपयोग के लिए उपयुक्त बनता है।
ऑक्सीकरण और संक्षारण प्रतिरोध क्रोमियम और एल्युमिनियम की उपस्थिति एक स्थिर ऑक्साइड परत बनाती है, जो 1050°C तक के ऊँचे तापमान पर भी उत्कृष्ट सुरक्षा प्रदान करती है।
क्रीप प्रतिरोध 900°C पर 230 MPa से अधिक क्रीप टूटन शक्ति के साथ, Rene 77 उच्च तनाव और उच्च तापमान अनुप्रयोगों में दीर्घकालिक स्थिरता सुनिश्चित करता है।
वेल्डेबिलिटी Rene 77 उत्कृष्ट वेल्डेबिलिटी प्रदान करता है, जिससे हीट-अफेक्टेड ज़ोन में न्यूनतम यांत्रिक क्षति के साथ मजबूत और दरार-रहित वेल्ड संभव होते हैं।
Rene 77 के लिए CNC मशीनिंग की चुनौतियाँ और समाधान
मशीनिंग चुनौतियाँ
टूल घिसाव और एज चिपिंग
Rene 77 की उच्च कठोरता और सॉलिड सॉल्यूशन सख्तीकरण चरण, विशेष रूप से आक्रामक मशीनिंग स्थितियों में कार्बाइड टूल्स के साथ, टूल घिसाव दर को बढ़ा देते हैं।
ऊष्मा उत्पन्न होना
कम तापीय चालकता के कारण, Rene 77 में कटिंग तापमान अधिक होता है, जिससे टूल क्षति रोकने और आयामी सटीकता बनाए रखने के लिए प्रभावी कूलिंग आवश्यक होती है।
वर्क हार्डनिंग
मशीनिंग के दौरान Rene 77 में उल्लेखनीय वर्क हार्डनिंग होती है, जिससे सतह कठोरता 20–30% तक बढ़ सकती है और यदि नियंत्रण न किया जाए तो टूल घिसाव और खराब सतह फिनिश हो सकती है।
अनुकूलित मशीनिंग रणनीतियाँ
टूल चयन
पैरामीटर | सिफारिश | तर्क |
|---|---|---|
टूल सामग्री | कार्बाइड (K20–K30) या फिनिशिंग के लिए CBN इंसर्ट | उच्च कटिंग तापमान पर उत्कृष्ट घिसाव प्रतिरोध |
कोटिंग | AlTiN या TiSiN PVD (3–5 µm) | घर्षण और ऊष्मा संचय को कम करता है |
ज्यामिति | पॉजिटिव रेक एंगल (6–8°), तीक्ष्ण कटिंग एज (~0.05 mm) | कटिंग बल को कम करता है और अत्यधिक टूल घिसाव रोकता है |
कटिंग पैरामीटर (ISO 3685 अनुरूप)
ऑपरेशन | गति (m/min) | फीड (mm/rev) | कट की गहराई (mm) | कूलेंट दबाव (bar) |
|---|---|---|---|---|
रफिंग | 15–25 | 0.15–0.25 | 2.0–3.0 | 100–120 |
फिनिशिंग | 30–40 | 0.05–0.10 | 0.3–0.8 | 120–150 |
मशीन्ड Rene 77 भागों के लिए सतह उपचार
हॉट आइसोस्टैटिक प्रेसिंग (HIP)
HIP आंतरिक छिद्रता को कम करता है, जिससे Rene 77 घटकों की थकान शक्ति 25% से अधिक बढ़ जाती है, जो एयरोस्पेस टरबाइनों जैसे उच्च-तनाव अनुप्रयोगों के लिए आवश्यक है।
हीट ट्रीटमेंट
हीट ट्रीटमेंट में 1150°C पर सॉल्यूशन ट्रीटमेंट और उसके बाद 800°C पर एजिंग शामिल है, जिससे γ′ चरण का अनुकूल निर्माण होता है और क्रीप प्रतिरोध व तन्यता शक्ति बढ़ती है।
सुपरएलॉय वेल्डिंग
सुपरएलॉय वेल्डिंग दरार-रहित, उच्च-शक्ति वेल्ड प्रदान करती है, जिसमें हीट-अफेक्टेड ज़ोन में यांत्रिक गुणों की न्यूनतम हानि होती है।
थर्मल बैरियर कोटिंग (TBC)
TBC कोटिंग सतह ऑपरेटिंग तापमान को 200°C तक कम करके टरबाइन ब्लेड का सेवा जीवन बढ़ाती है।
इलेक्ट्रिकल डिस्चार्ज मशीनिंग (EDM)
EDM आंतरिक कूलिंग चैनल और माइक्रो-फीचर्स की अत्यंत सटीक मशीनिंग को संभव बनाता है, ±0.005 mm तक की टॉलरेंस के साथ।
डीप होल ड्रिलिंग
डीप होल ड्रिलिंग गैस टरबाइनों के लिए आवश्यक उच्च-सटीक आंतरिक मार्ग सुनिश्चित करती है, जहाँ L/D अनुपात 30:1 तक हो सकता है।
सामग्री परीक्षण और विश्लेषण
सामग्री परीक्षण में तन्यता, क्रीप और थकान परीक्षण शामिल हैं, ताकि Rene 77 घटक एयरोस्पेस अनुप्रयोगों की कठोर आवश्यकताओं को पूरा करें।
Rene 77 घटकों के औद्योगिक अनुप्रयोग
एयरोस्पेस टरबाइन इंजन: उच्च तापीय और यांत्रिक तनाव झेलने वाले टरबाइन ब्लेड, वेन और डिस्क।
पावर जेनरेशन: उच्च-दक्षता गैस टरबाइनों के लिए ब्लेड, वेन और एग्ज़ॉस्ट नोज़ल।
न्यूक्लियर रिएक्टर: रिएक्टर कोर घटक, प्रेशर वेसल और कंट्रोल रॉड।
ऑटोमोटिव टर्बो सिस्टम: टर्बोचार्जर घटक, एग्ज़ॉस्ट वाल्व और हीट शील्ड।
औद्योगिक हीट ट्रीटमेंट उपकरण: उच्च तापमान में उपयोग होने वाले फर्नेस पार्ट्स, सील और फिक्स्चर।
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