टाइटेनियम मिश्र धातु शीट, स्ट्रिप्स और फ़ॉइल के लिए प्लास्टिक प्रसंस्करण प्रौद्योगिकी का व्यापक विश्लेषण

I. टाइटेनियम मिश्र धातु प्लास्टिक प्रसंस्करण का सैद्धांतिक आधार और तकनीकी विशेषताएं

1. धातु प्लास्टिक प्रसंस्करण के सामान्य सिद्धांत टाइटेनियम मिश्र धातु प्लास्टिक प्रसंस्करण का सार बाहरी बल के माध्यम से अपने माइक्रोस्ट्रक्चर को बदलने के लिए ठोस धातुओं की प्लास्टिक विरूपण क्षमता का उपयोग करना है, अंततः वांछित आकार और गुणों के साथ टाइटेनियम सामग्री प्राप्त करना है। यह प्रक्रिया धातु-प्लास्टिक प्रसंस्करण के शास्त्रीय सिद्धांत का अनुसरण करती है, जिसमें शामिल हैं:

तनाव संबंध: टाइटेनियम मिश्र धातु का प्रवाह तनाव विरूपण तापमान और तनाव दर के साथ एक गैर-रैखिक संबंध प्रदर्शित करता है;

• पुनर्क्रिस्टलीकरण तंत्र: गतिशील पुनर्क्रिस्टलीकरण अनाज को परिष्कृत करने और प्लास्टिसिटी में सुधार करने की कुंजी है;

• घर्षण और स्नेहन: रोलिंग के दौरान घर्षण का गुणांक सीधे शीट के आकार की गुणवत्ता को प्रभावित करता है। तकनीकी सहमति: टाइटेनियम मिश्र धातु प्रसंस्करण के लिए मोटे अनाज और सतह दोषों की उत्पत्ति से बचने के लिए तापमान, विरूपण मात्रा और ऑक्सीकरण नियंत्रण के बीच संतुलन की आवश्यकता होती है।

2. टाइटेनियम मिश्र धातुओं की अनूठी चुनौतियाँ स्टील, तांबा और एल्यूमीनियम जैसी पारंपरिक धातुओं की तुलना में, टाइटेनियम मिश्र धातुओं की प्रसंस्करण कठिनाई इस प्रकार है:

• उच्च विरूपण प्रतिरोध: शुद्ध टाइटेनियम की उपज शक्ति एल्यूमीनियम की तुलना में तीन गुना है, और टाइटेनियम मिश्र धातु (जैसे जीआर 5) की कार्य सख्त दर स्टील की तुलना में दोगुनी है;

• संकीर्ण प्लास्टिसिटी विंडो: शुद्ध टाइटेनियम में कमरे के तापमान पर खराब प्लास्टिसिटी होती है और अच्छी फॉर्मेबिलिटी प्राप्त करने के लिए 200-450 डिग्री पर गर्म रोलिंग या 800 डिग्री से ऊपर गर्म रोलिंग की आवश्यकता होती है;

• उच्च तापमान ऑक्सीकरण के प्रति संवेदनशील: टाइटेनियम 600 डिग्री से ऊपर तेजी से ऑक्सीकरण करता है, एक कठोर और भंगुर ऑक्साइड परत (TiO₂) बनाता है, जिससे बाद के प्रसंस्करण की कठिनाई बढ़ जाती है;

• गैसों को अवशोषित करने की प्रबल प्रवृत्ति: यह गर्म करने या अचार बनाने के दौरान हाइड्रोजन और ऑक्सीजन जैसे अंतरालीय तत्वों को आसानी से अवशोषित कर लेता है, जिससे "हाइड्रोजन उत्सर्जन" या "ऑक्सीजन उत्सर्जन" होता है। केस स्टडी: एयरोस्पेस शीट मेटल के उत्पादन में, हीटिंग तापमान नियंत्रण में त्रुटि के कारण ऑक्साइड परत की मोटाई अत्यधिक हो गई, जिससे अंततः शीट मेटल के पूरे बैच को नष्ट कर दिया गया, जिसके परिणामस्वरूप कई मिलियन युआन का नुकसान हुआ।

द्वितीय. टाइटेनियम मिश्र धातु प्लेट, स्ट्रिप और फ़ॉइल उत्पादन के लिए कोर प्रक्रिया प्रवाह

1. स्लैब की तैयारी और पूर्व उपचार

• कच्चे माल का चयन: VAR (वैक्यूम आर्सेनिक आर्क रिफाइनिंग) या EB (इलेक्ट्रॉन बीम रिफाइनिंग) प्रक्रियाओं का उपयोग करके तैयार की गई उच्च शुद्धता वाले टाइटेनियम सिल्लियां, जिनमें अशुद्धता सामग्री 0.1% से कम या उसके बराबर होती है;

• सतह का उपचार: प्रसंस्करण के दौरान दरार के प्रसार को रोकने के लिए सैंडब्लास्टिंग या मोड़ द्वारा पिंड से सतह के दोषों (जैसे दरारें और समावेशन) को हटाना;

• आयामी नियंत्रण: तैयार उत्पाद विनिर्देशों के अनुसार स्लैब की मोटाई को डिजाइन करना; हॉट-रोल्ड स्लैब की मोटाई आमतौर पर 150-300 मिमी होती है। मानक आवश्यकताएँ: बाद में रोलिंग स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए स्लैब सतह खुरदरापन रा 3.2μm से कम या उसके बराबर।

2. तापन प्रक्रिया नियंत्रण

• हॉट रोलिंग हीटिंग:

• खंडित हीटिंग विधि: सबसे पहले, 50 डिग्री/घंटा से कम या उसके बराबर की दर पर 600 डिग्री तक गर्म करें, 2 घंटे तक रखें, फिर तेजी से 950-1050 डिग्री (+ चरण क्षेत्र) तक गर्म करें;

• वातावरण संरक्षण: ऑक्सीकरण दर को कम करने के लिए इलेक्ट्रिक हीटिंग भट्टी में आर्गन गैस डालें या वैक्यूम हीटिंग का उपयोग करें;

• तापमान एकरूपता: इन्फ्रारेड थर्मामीटर से वास्तविक समय में मॉनिटर करें, तापमान विचलन ±10 डिग्री से कम या उसके बराबर।

• वार्म रोलिंग हीटिंग: 650-750 डिग्री पर नियंत्रित, ऑक्साइड परत की मोटाई 2μm से कम या उसके बराबर, अचार बनाकर सीधे हटाया जा सकता है। मुख्य पैरामीटर: अनाज के मोटे होने के कारण होने वाले स्थानीय अति ताप से बचने के लिए ताप तापमान विचलन को ±10 डिग्री के भीतर नियंत्रित किया जाना चाहिए।

3. रोलिंग प्रक्रिया डिजाइन

(1) हॉट रोलिंग प्रक्रिया

• प्रारंभिक रोलिंग तापमान: 980-1020 डिग्री, अंतिम रोलिंग तापमान 850 डिग्री से अधिक या उसके बराबर;

• प्रति पास में कमी: पहले पास में कमी 15% से कम या उसके बराबर, बाद के पास में धीरे-धीरे 30%-40% तक वृद्धि;

• अनाज नियंत्रण: अंतिम पास विरूपण चरण क्षेत्र (882 डिग्री से कम या उसके बराबर) में पूरा किया जाता है, अनाज को एएसटीएम 8-10 ग्रेड में परिष्कृत किया जाता है;

• आकार नियंत्रण: हाइड्रोलिक बेंडिंग रोल सिस्टम का उपयोग 50MPa से कम या उसके बराबर अवशिष्ट तनाव को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है।

(2) गर्म रोलिंग प्रक्रिया

• तापमान सीमा: 600-700 डिग्री, प्लास्टिसिटी में सुधार के लिए टाइटेनियम की गतिशील पुनर्क्रिस्टलीकरण विशेषताओं का उपयोग;

• ऑक्साइड परत नियंत्रण: रोलिंग ऑक्साइड परत की मोटाई 2μm से कम या उसके बराबर होने के बाद, जिसे सीधे अचार बनाकर हटाया जा सकता है;

• पास योजना: एकल पास कटौती 8% से कम या उसके बराबर, कुल विरूपण 30% से कम या उसके बराबर, किनारों को टूटने से बचाना। लाभ: गर्म रोलिंग मध्यवर्ती एनीलिंग प्रक्रिया को छोड़ सकती है, जिससे उत्पादन चक्र 20% से अधिक छोटा हो सकता है।

(3) कोल्ड रोलिंग प्रक्रिया

• मल्टी-पास डिज़ाइन: 0.3-1.8 मिमी पतली प्लेटों को 5-8 पासों में कोल्ड रोल करने की आवश्यकता होती है, जिसमें प्रति पास 10%-15% पर विरूपण मात्रा नियंत्रित होती है;

• इंटरमीडिएट एनीलिंग: वर्क हार्डनिंग को खत्म करने के लिए संचयी विरूपण की मात्रा 30% तक पहुंचने पर वैक्यूम एनीलिंग (650 डिग्री / 2 घंटे) किया जाता है;

• सतह की गुणवत्ता: खरोंच दोषों को कम करने के लिए रोल कोटिंग स्नेहन तकनीक अपनाई जाती है। उच्च मिश्र धातु सामग्री उपचार: Ti-6Al-4V जैसे + प्रकार के मिश्र धातुओं के लिए, किनारे की दरार को रोकने के लिए प्रति पास विरूपण मात्रा को 5% -8% तक कम करने की आवश्यकता है।

4. समापन और उपचार के बाद

• अचार बनाने की प्रक्रिया:

• दो -चरणीय विधि: सबसे पहले, ऑक्साइड परत को 10%HF + 30%HNO₃ एसिड के मिश्रण से हटा दिया जाता है, और फिर 5% साइट्रिक एसिड के साथ निष्क्रिय कर दिया जाता है;

• पर्यावरण के अनुकूल विकल्प: 80% से अधिक द्वारा उपयोग किए जाने वाले हाइड्रोफ्लोरिक एसिड की मात्रा को कम करने के लिए फ्लोरीन मुक्त अचार बनाने की प्रक्रिया विकसित करें।

• सीधा करने की प्रक्रिया: दस रोल स्ट्रेटनर का उपयोग करके अवशिष्ट तनाव को समाप्त किया जाता है, जिससे 1 मिमी/मीटर से कम या उसके बराबर सीधापन प्राप्त होता है;
• सतह निरीक्षण: दरारें, समावेशन और अन्य दोषों की अनुपस्थिति सुनिश्चित करने के लिए एक एड़ी वर्तमान दोष डिटेक्टर का उपयोग करके चमड़े के नीचे के दोषों का पता लगाया जाता है।

तृतीय. प्रक्रिया अनुकूलन दिशा-निर्देश और उद्योग रुझान
1. निकट-नेट-आकार निर्माण प्रौद्योगिकी: पारंपरिक 3 मिमी से 0.5 मिमी के भीतर मशीनिंग भत्ते को कम करने के लिए सटीक रोलिंग तकनीक का विकास करना;
2. बुद्धिमान नियंत्रण: वास्तविक समय में रोलिंग बल, तापमान क्षेत्र और अन्य मापदंडों की निगरानी के लिए डिजिटल ट्विन तकनीक का परिचय, अनुकूली प्रक्रिया समायोजन को सक्षम करना;
3. हरित विनिर्माण: पर्यावरण प्रदूषण के जोखिमों को कम करने के लिए फ्लोरीन मुक्त अचार बनाने की प्रक्रिया को बढ़ावा देना;
4. समग्र प्रसंस्करण: कमरे के तापमान के माध्यम से टाइटेनियम मिश्र धातुओं की सीमा को तोड़ने के लिए लेजर रोलिंग समग्र निर्माण तकनीक की खोज;
5. सुपरप्लास्टिक फॉर्मिंग: जटिल संरचनात्मक भागों के एकीकृत गठन के लिए माइक्रोस्ट्रक्चर नियंत्रण के माध्यम से 850-950 डिग्री पर टाइटेनियम मिश्र धातुओं की सुपरप्लास्टिकिटी प्राप्त करना।