Ti-3Al-2.5V (Grade 12)
Ti-3Al-2.5V (ग्रेड 12) का परिचय
Ti-3Al-2.5V, जिसे सामान्यतः ग्रेड 12 टाइटेनियम कहा जाता है, एक टाइटेनियम मिश्रधातु है जिसकी नियर-अल्फा माइक्रोस्ट्रक्चर को एल्युमिनियम और वैनेडियम की छोटी मात्रा जोड़कर मजबूत किया जाता है। यह मध्यम मजबूती, उच्च वेल्डेबिलिटी, उत्कृष्ट जंग प्रतिरोध और बेहतर फॉर्मेबिलिटी का श्रेष्ठ संयोजन प्रदान करता है—विशेषकर गर्म और समुद्री वातावरणों में।
अपनी मजबूती और उत्कृष्ट जंग प्रतिरोध—विशेष रूप से अम्लीय, क्लोराइड और ऑक्सीकरण वातावरणों में—के कारण Ti-3Al-2.5V का व्यापक उपयोग औद्योगिक पाइपिंग सिस्टम्स, हीट एक्सचेंजर्स और समुद्री कंपोनेंट्स के लिए होता है। निर्माता दीर्घकालिक फील्ड प्रदर्शन के लिए कड़े टॉलरेंस के साथ ग्रेड 12 से उच्च-गुणवत्ता वाले CNC-मशीन किए गए टाइटेनियम पार्ट्स बनाने हेतु CNC मशीनिंग सेवाओं और उन्नत प्रक्रियाओं पर निर्भर करते हैं।
Ti-3Al-2.5V (ग्रेड 12) के रासायनिक, भौतिक और यांत्रिक गुण
रासायनिक संरचना (सामान्य)
तत्व | संरचना सीमा (wt.%) | मुख्य भूमिका |
|---|---|---|
टाइटेनियम (Ti) | शेष | बेस तत्व, उत्कृष्ट जंग प्रतिरोध |
एल्युमिनियम (Al) | 2.5–3.5 | अल्फा स्टेबलाइज़र, मजबूती और डक्टिलिटी बढ़ाता है |
वैनेडियम (V) | 1.5–2.5 | बीटा स्टेबलाइज़र, हार्डनेबिलिटी और थकान प्रतिरोध में सुधार करता है |
ऑक्सीजन (O) | ≤0.25 | इंटरस्टिशियल स्ट्रेंथनर |
लोहा (Fe) | ≤0.30 | अवशिष्ट तत्व |
हाइड्रोजन (H) | ≤0.015 | एम्ब्रिटलमेंट रोकने के लिए नियंत्रित |
भौतिक गुण
गुण | मान (सामान्य) | परीक्षण मानक/स्थिति |
|---|---|---|
घनत्व | 4.48 g/cm³ | ASTM B311 |
गलनांक सीमा | 1600–1650°C | ASTM E1268 |
तापीय चालकता | 7.2 W/m·K (100°C पर) | ASTM E1225 |
विद्युत प्रतिरोधकता | 1.65 µΩ·m (20°C पर) | ASTM B193 |
तापीय विस्तार | 8.5 µm/m·°C | ASTM E228 |
विशिष्ट ऊष्मा क्षमता | 570 J/kg·K (20°C पर) | ASTM E1269 |
इलास्टिक मॉड्यूलस | 110 GPa | ASTM E111 |
यांत्रिक गुण (एनील्ड अवस्था)
गुण | मान (सामान्य) | परीक्षण मानक |
|---|---|---|
टेंसाइल स्ट्रेंथ | 620–725 MPa | ASTM E8/E8M |
यील्ड स्ट्रेंथ (0.2%) | 500–620 MPa | ASTM E8/E8M |
एलॉन्गेशन | ≥18% | ASTM E8/E8M |
हार्डनेस | 230–270 HB | ASTM E10 |
क्रीप प्रतिरोध | मध्यम | ASTM E139 |
थकान प्रतिरोध | अच्छा | ASTM E466 |
Ti-3Al-2.5V (ग्रेड 12) की प्रमुख विशेषताएँ
उच्च जंग प्रतिरोध: ऑक्सीकरण और हल्के रिड्यूसिंग वातावरणों में उत्कृष्ट प्रदर्शन, विशेष रूप से क्लोराइड्स, नाइट्रिक एसिड और समुद्री जल में।
उत्कृष्ट वेल्डेबिलिटी और डक्टिलिटी: ग्रेड 12 बिना पोस्ट-वेल्ड क्रैकिंग के साफ-सुथरा वेल्ड होता है और डक्टिलिटी बनाए रखता है, जिससे यह टैंक्स, पाइप्स और मरीन संरचनाओं के लिए आदर्श है।
तापीय स्थिरता और ऑक्सीकरण प्रतिरोध: 400°C तक निरंतर उपयोग के लिए उपयुक्त, मजबूत सतही ऑक्साइड स्थिरता के साथ।
अच्छी कोल्ड और हॉट वर्कएबिलिटी: श्रेष्ठ फॉर्मेबिलिटी ग्रेड 12 को हीट एक्सचेंजर्स, फ्लैंजेस और फिटिंग्स के लिए व्यावहारिक बनाती है जहाँ बेंडिंग या डीप ड्रॉइंग की आवश्यकता होती है।
ग्रेड 12 टाइटेनियम के लिए CNC मशीनिंग की चुनौतियाँ और समाधान
मशीनिंग चुनौतियाँ
गैलिंग की प्रवृत्ति: अन्य टाइटेनियम मिश्रधातुओं की तरह, ग्रेड 12 टूल्स से चिपकता है—विशेषकर ऊँचे तापमान पर—जिससे सतह फिनिश और सटीकता प्रभावित होती है।
ऊष्मा संचय: मध्यम तापीय चालकता (7.2 W/m·K) के कारण टूल-वर्कपीस इंटरफेस पर स्थानीय ऊष्मा बढ़ती है, जिससे टूल लाइफ घटती है।
स्प्रिंगबैक और कम मॉड्यूलस: 110 GPa का इलास्टिक मॉड्यूलस पतली दीवार वाले पार्ट्स में स्पष्ट स्प्रिंगबैक पैदा करता है, जिससे फिनिशिंग एक्यूरेसी प्रभावित होती है।
टूल वियर: यद्यपि यह ग्रेड 5 या 7 जितना कठोर नहीं है, ग्रेड 12 का वर्क हार्डनिंग व्यवहार खराब कूलिंग परिस्थितियों में अनकोटेड कटिंग टूल्स को तेज़ी से खराब कर सकता है।
अनुकूलित मशीनिंग रणनीतियाँ
टूल चयन
पैरामीटर | अनुशंसा | कारण |
|---|---|---|
टूल सामग्री | अनकोटेड कार्बाइड या CBN | तेज किनारा और उच्च हीट रेसिस्टेंस बनाए रखता है |
कोटिंग | TiAlN या TiSiN (3–5 µm PVD) | चिप वेल्डिंग और गैलिंग को रोकने में मदद करता है |
ज्योमेट्री | पॉज़िटिव रेक, होंड किनारे | ऊष्मा और कटिंग प्रेशर कम करता है |
कटिंग स्पीड | 20–50 m/min | ओवरहीटिंग और अत्यधिक टूल वियर से बचाता है |
फीड रेट | 0.10–0.25 mm/rev | चिप निकासी और सतह फिनिश को बढ़ावा देता है |
कूलेंट | वॉटर-सॉल्युबल इमल्शन, ≥100 bar | तापमान नियंत्रण और चिप फ्लशिंग सुनिश्चित करता है |
Ti-3Al-2.5V (ग्रेड 12) कटिंग पैरामीटर (ISO 3685 अनुपालन)
ऑपरेशन | स्पीड (m/min) | फीड (mm/rev) | कट की गहराई (mm) | कूलेंट प्रेशर (bar) |
|---|---|---|---|---|
रफिंग | 20–30 | 0.15–0.20 | 2.0–3.0 | 80–100 (थ्रू-टूल) |
फिनिशिंग | 45–60 | 0.05–0.10 | 0.2–0.5 | 100–150 |
ग्रेड 12 टाइटेनियम पार्ट्स के लिए सतह उपचार
हॉट आइसोस्टैटिक प्रेसिंग (HIP) महत्वपूर्ण पार्ट्स पर आंतरिक रिक्तताओं को समाप्त करने और थकान व जंग प्रतिरोध बढ़ाने के लिए लागू किया जाता है।
हीट ट्रीटमेंट में 700–760°C पर एनीलिंग शामिल है, ताकि फॉर्म किए गए या वेल्डेड पार्ट्स में डक्टिलिटी और डायमेंशनल स्थिरता बेहतर हो सके।
सुपरएलॉय वेल्डिंग मैचिंग फिलर वायर का उपयोग करके प्रेशर वेसल्स और केमिकल पाइपिंग सिस्टम्स के लिए मजबूत वेल्डेड जॉइंट्स सक्षम बनाती है।
थर्मल बैरियर कोटिंग (TBC) हीट एक्सचेंजर्स और समुद्री जल प्रणालियों में अतिरिक्त सुरक्षा प्रदान करती है, जहाँ ऑक्सीकरण और स्केल बनने की चिंताएँ होती हैं।
CNC मशीनिंग वाल्व्स, पंप पार्ट्स और टैंक नोज़ल्स का टाइट-टॉलरेंस उत्पादन समर्थित करती है, ±0.01 mm तक की प्रिसिजन के साथ।
इलेक्ट्रिकल डिस्चार्ज मशीनिंग (EDM) यांत्रिक तनाव के बिना माइक्रो होल्स और सूक्ष्म आंतरिक फीचर्स बनाने में प्रभावी है।
डीप होल ड्रिलिंग केमिकल सिस्टम असेंबली में L/D > 30:1 तक ड्रिलिंग सक्षम बनाती है, बोर सीधाई 0.3 mm/m से कम और Ra ≤ 1.6 µm के साथ।
मटेरियल परीक्षण में इंटरग्रेन्युलर करप्शन टेस्टिंग, टेंसाइल वैलिडेशन, SEM माइक्रोस्ट्रक्चरल निरीक्षण और अल्ट्रासोनिक दोष पहचान शामिल हैं।
मटेरियल परीक्षण और विश्लेषण
ग्रेड 12 टाइटेनियम पार्ट्स का जंग प्रतिरोध (ASTM G28), यांत्रिक मजबूती (ASTM E8) और वेल्ड इंटीग्रिटी का सत्यापन नॉन-डिस्ट्रक्टिव टेस्टिंग (NDT) विधियों के माध्यम से किया जाता है, ताकि उद्योग और ग्राहक स्पेसिफिकेशन्स पूरी हों।
Ti-3Al-2.5V (ग्रेड 12) के औद्योगिक अनुप्रयोग
पावर जेनरेशन: हीट एक्सचेंजर्स, प्रेशर वेसल्स और स्टीम कंडेंसर्स में उपयोग—जंग प्रतिरोध और तापीय स्थिरता के लिए।
समुद्री (मरीन): समुद्री जल या ब्राइन सेवा स्थितियों में पाइपिंग सिस्टम्स और संरचनात्मक तत्वों के लिए आदर्श।
केमिकल प्रोसेसिंग: क्लोरीनयुक्त और अम्लीय मीडिया में आक्रमण का प्रतिरोध करता है, जिसमें हाइपोक्लोराइट और नाइट्रिक एसिड वातावरण शामिल हैं।
डिफेंस: जहाज़ प्रणालियों और प्रोपल्शन कंपोनेंट्स के लिए ग्रेड 12 ट्यूबिंग और क्लैडिंग—जंग सहनशक्ति की आवश्यकता के लिए।
औद्योगिक उपकरण: फिटिंग्स, टैंक्स और प्रेशर सिस्टम पार्ट्स में उपयोग, जो आक्रामक प्रोसेस मीडिया के संपर्क में रहते हैं।
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