যথার্থ নিয়ন্ত্রণের শিল্প: টারবাইন ব্লেডের আইসোথার্মাল ফোরজিং এবং গুণমানের নিশ্চয়তা

যথার্থ নিয়ন্ত্রণের শিল্প: টারবাইন ব্লেডের আইসোথার্মাল ফোরজিং এবং গুণমানের নিশ্চয়তা

টিআইএল খাদের সীমিত থার্মোপ্লাস্টিসিটির কারণে, এটি উচ্চ তাপমাত্রায় এবং খুব কম স্ট্রেন হারে নকল করা প্রয়োজন। আইসোথার্মাল ফরজিং সরঞ্জামগুলি তুলনামূলকভাবে আইসোথার্মাল পরিবেশ এবং ধীর স্ট্রেন রেট সরবরাহ করতে পারে। প্রচলিত TiAl ব্লেড ফোরজিং প্রক্রিয়াটি নিম্নরূপ: ঢালাই বিলেট বা এক্সট্রুড বারকে আংশিকভাবে ফোরজিং বিলেটে নকল করা হয়, এবং তারপর আরও প্রি-ফোরজিং-এ প্রস্তুত করা হয়, এবং ব্লেডটি প্রি-ফোরজিং এবং চূড়ান্ত ফোরজিংয়ের মাধ্যমে প্রস্তুত করা হয়। এইভাবে, জার্মান রোলস-রয়েস BR715 HPC ব্লেডটি 3-স্টেপ আইসোথার্মাল ফোরজিং দ্বারা তৈরি করা হয় এবং চূড়ান্ত অংশটি তাপ চিকিত্সা এবং মেশিনিং দ্বারা প্রস্তুত করা হয় (চিত্র 1)।

চিত্র.1 ব্লেড ফোরজিং ধাপ (ক) এবং মেশিনযুক্ত ব্লেড (খ)

ব্লেডগুলি চিত্রে দেখানো হয়েছে৷ 2 টি হল Ti45AL8NB0.65 (B, C) কম্প্রেসার ব্লেড যা রোলস রয়েসের জন্য Thyssen কোম্পানি দ্বারা উত্পাদিত হয়েছে FIG এ দেখানো রুট ব্যবহার করে। 2a, যার চমৎকার উচ্চ তাপমাত্রা শক্তি রয়েছে। 2016 সালে, MTU ঘোষণা করেছে যে A320 এয়ারলাইনারের PW1100G-JM ইঞ্জিনে নকল TNM কম চাপের টারবাইন ব্লেড প্রয়োগ করা হয়েছে এবং এটি তার প্রথম ফ্লাইট সম্পন্ন করেছে। নকল TiAl অ্যালয় ব্লেডগুলি দুর্দান্ত প্রয়োগের সম্ভাবনা দেখায়, এবং 2015, 10,000 নকল TNM অ্যালয় ব্লেডগুলি PW1100G ইঞ্জিনগুলির জন্য একত্রিত করা হয়েছে৷ TNM খাদ ভাল হট-ওয়ার্কিং বৈশিষ্ট্য দেখায়, এবং আদর্শ মাইক্রোস্ট্রাকচার এবং ব্যাপক যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যগুলি কাস্টিং বিলেট ফোরজিং দুবার এবং পরবর্তী তাপ চিকিত্সার মাধ্যমে প্রাপ্ত হয়।

চিত্র.2 Ti45Al8Nb0.5(B,C) এর ব্লেডগুলি রোলস-রয়েসের জন্য থাইসেন দ্বারা তৈরি

উৎপাদন দক্ষতা বাড়ানোর জন্য, এক্সট্রুশন-শর্ট বার বিলেট সরাসরি Ti-45Al-5Nb-0.2B-0.2C(TNB-V4)-এ নকল করা হয়েছিল Rolls-Royce E3E টেস্ট ইঞ্জিনের অ্যালয় HPC ব্লেড। ফলন আরও বাড়ানোর জন্য এবং এটিকে আরও লাভজনক করার জন্য, একাধিক ব্লেড অংশ (বিশেষ করে ছোট কম্প্রেসার ব্লেড) একবারে জাল করার জন্য একটি ডাই ডিজাইন করা হয়েছিল। Φ600 মিমি ব্যাস সহ একটি মলিবডেনাম ডিস্কে 30টি অভিন্ন গহ্বর তৈরি করা হয়েছিল। প্রেসের বাইরে, লোয়ার ডাইটি প্রিফর্ম পার্টস দিয়ে লোড করা হয় এবং পুরো ডাই এবং ফাঁকাগুলি প্রেস চেম্বারে স্থাপন করা হয় এবং আইসোথার্মাল ফোরজিংয়ের জন্য ফোরজিং তাপমাত্রায় উত্তপ্ত করা হয়। এই পদ্ধতির সাহায্যে, একবারে 30টি ব্লেড নকল করা যেতে পারে (চিত্র 3)।

Fig.3 একাধিক পূর্ব-নকল অংশ (a) এবং নকল করার পরে ব্লেড দিয়ে ডাই (b)

যদিও আইসোথার্মাল ফোরজিং টিআইএল ব্লেডের কঠিন গঠনের সমস্যাটি কার্যকরভাবে সমাধান করতে পারে, কারণ ছাঁচ এবং ফোরজিং 1150 ডিগ্রিতে উত্তপ্ত হয়, দীর্ঘমেয়াদী ফোর্জিং প্রক্রিয়ায় অংশগুলির তাপমাত্রা হ্রাস রোধ করার জন্য, ছাঁচটি মলিবডেনাম খাদ দিয়ে তৈরি। উচ্চ তাপ প্রতিরোধের সঙ্গে। জারণ থেকে ছাঁচের উপাদান রক্ষা করার জন্য, ফোরজিং চেম্বারে একটি ভ্যাকুয়াম বা নিষ্ক্রিয় গ্যাস প্রয়োজন। PW1134G ইঞ্জিনের TNM অ্যালয় লো-প্রেশার টারবাইন ব্লেডও ভ্যাকুয়াম আইসোথার্মাল ডাই ফোরজিং মলিবডেনাম অ্যালয় মোল্ড দিয়ে তৈরি। জার্মান GKSS গবেষণা কেন্দ্র সরাসরি মেশিনের জন্য এনকেসড এক্সট্রুডেড TNB অ্যালয় ব্যবহার করেছে বা উচ্চ চাপ সংকোচকারী TiAl অ্যালয় ব্লেড তৈরি করতে আইসোথার্মাল ফোরজিংয়ের সাথে মিলিত হয়েছে, যা উচ্চ চাপ সংকোচকারী TiAl অ্যালয় ব্লেডের জন্য প্রধান প্রস্তুতির পদ্ধতি হয়ে উঠেছে।

TETSUI T et al. একটি নতুন TiAl ধাতু উদ্ভাবন করেছেন, যা Ti-42Al-5Mn(%, ভর ভগ্নাংশ) এ বিভক্ত। উত্পাদন প্রক্রিয়াটি ঐতিহ্যগত হট প্রসেসিং ব্যবহার করে, যেখানে তাপ চিকিত্সার জন্য পিণ্ডটিকে 1300 ডিগ্রি সেন্টিগ্রেডে উত্তপ্ত করা হয় এবং ফোরজিং বা ঘূর্ণায়মান করার জন্য প্রায় 1200 ডিগ্রি সেন্টিগ্রেডে ঠান্ডা করা হয়, যেমন চিত্র 12-এ দেখানো হয়েছে। এই মেশিনিং পদ্ধতিটি সাধারণ হট ডাইয়ের মতোই। ফরজিং ফর্মিং পদ্ধতি, তাই ব্লেড উত্পাদন প্রক্রিয়া বারের গরম এক্সট্রুশন প্রক্রিয়া হ্রাস করে, উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস করে খরচ, এবং বড় উপাদান উত্পাদন করতে পারেন. নকল ব্লেডটিতে খুব সূক্ষ্ম মাইক্রোস্ট্রাকচার রয়েছে, যা মাঝারি এবং নিম্ন তাপমাত্রায় প্রসার্য শক্তিকে খুব বেশি করে তোলে। যাইহোক, ফেজের প্রভাবের কারণে, এই সংকর ধাতুর উচ্চ তাপমাত্রার শক্তি উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস পায়, যা দীর্ঘমেয়াদী উচ্চ তাপমাত্রার অংশ যেমন টার্বোচার্জারের জন্য ব্যবহার করা কঠিন, এবং কম তাপমাত্রা বা স্বল্পমেয়াদী উচ্চ তাপমাত্রার ফলকের জন্য আরও উপযুক্ত। অংশ

Fig.4 মিতসুবিশি হেভি ইন্ডাস্ট্রিজ দ্বারা গড়া TiAl খাদ ব্লেড

(a) এবং তাদের বৈশিষ্ট্য (b)

TiAl অ্যালয় ব্লেডের আইসোথার্মাল ডাই ফোরজিং প্রক্রিয়ার মাল্টি-স্টেপ সিমুলেশন সীমিত উপাদান সিমুলেশন দ্বারা সঞ্চালিত হয়, যা কার্যকরভাবে উপাদান রিওলজি আইন আয়ত্ত করতে পারে, প্রক্রিয়া পরামিতির প্রভাব বিশ্লেষণ করতে পারে, প্রক্রিয়াটিকে অপ্টিমাইজ করতে পারে এবং ডাই ডিজাইন করতে পারে। একই সময়ে, সীমিত উপাদান সিমুলেশন শুধুমাত্র উৎপাদন চক্রকে ছোট করতে পারে না এবং খরচ কমাতে পারে না, কিন্তু TiAl অ্যালয় ব্লেডের ফোরজিং ফর্মিং আইনের জ্ঞানকে গভীর করার জন্য এবং ব্লেডের গঠন প্রক্রিয়াটিকে অপ্টিমাইজ করার জন্য গুরুত্বপূর্ণ নির্দেশক তাত্পর্যও রয়েছে। জিন জিংজিং এট আল। উচ্চ Nb-TiAl অ্যালয় ব্লেডের আইসোথার্মাল ফোরজিং প্রক্রিয়াকে অনুকরণ করতে ডিফর্ম-3ডি সীমিত উপাদান সফ্টওয়্যার ব্যবহার করে এবং নিম্নলিখিত সিদ্ধান্তে উপনীত হয়: আইসোথার্মাল ফোরজিং-এ ব্লেডের বডি এবং টেননের সমতুল্য স্ট্রেন বন্টন অভিন্ন, এবং উপরের ডাই কম্প্রেশন গতি এবং প্রিহিটিং তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে, মাঝারি কার্যকরী বল হ্রাস পায় বিকৃতি, যা গতিশীল পুনঃক্রিস্টালাইজেশনের জন্য সহায়ক। Nb-TiAl অ্যালয় ব্লেডের ফোরজিং গুণমান উন্নত করা যেতে পারে যখন উপরের ডাই-এর প্রেসিং স্পিড 10 ~ 1.5 মিমি·সে-1 এবং প্রিহিটিং তাপমাত্রা 1250 ~ 13 হয় 00 ডিগ্রি। গুয়ান হং এট আল। Ti-46Al-2.5V-1.0Cr-0.3Ni ব্লেড আইসোথার্মাল ফোরজিং তৈরি করেছে৷ ফলাফলগুলি দেখায় যে টিআইএল খাদের আইসোথার্মাল ফোরজিং প্রাক-ফোরজিং এবং চূড়ান্ত ফোরজিংয়ের সাথে মিলিত হওয়া সম্ভব। টিয়াল অ্যালোয়ের গরম করার তাপমাত্রা হল 1200 ~ 1250 ডিগ্রী, এবং স্থানান্তর প্রক্রিয়া চলাকালীন খুব দ্রুত তাপমাত্রা হ্রাস রোধ করার জন্য নমুনাটি আবরণ দ্বারা সুরক্ষিত করা উচিত। বিকৃতির হার হল 0.02 ~ 0.07mm ·s-1, এবং বিকৃতি 20% ~ 40% এ নিয়ন্ত্রিত হয়। সম্প্রতি, আমাদের দল এবং AVIC Power Co., Ltd. যৌথভাবে সিমুলেশন এবং পরীক্ষা যাচাইকরণের সমন্বয়ের পদ্ধতি গ্রহণ করেছে, ডিফর্ম-3ডি সীমিত উপাদান সিমুলেশন সফ্টওয়্যারের মাধ্যমে উপযুক্ত প্রক্রিয়া প্যারামিটারগুলি পেয়েছে এবং কাছাকাছি আইসোথার্মাল ফোরজিং দ্বারা TNM অ্যালয় ব্লেড প্রস্তুত করেছে Ni3Al ছাঁচ ব্যবহার করে প্রযুক্তি (FIG. 5), ব্লেডের বিভিন্ন ক্রস-সেকশন প্রোফাইলের তুলনা। সীমিত উপাদান সিমুলেশন দ্বারা কাছাকাছি আইসোথার্মাল ফোরজিং প্রক্রিয়ার পূর্বাভাস সঠিকতা 90% এর বেশি হতে পারে। ঐতিহ্যগত (ভ্যাকুয়াম) আইসোথার্মাল ফোরজিং প্রক্রিয়ার সাথে তুলনা করে, এটিতে উচ্চ দক্ষতা, কোন ভ্যাকুয়াম, সহজ নির্ভুল আকৃতি নিয়ন্ত্রণ এবং কম প্রক্রিয়া খরচের সুবিধা রয়েছে।

চিত্র.5 সিমুলেটেড(ক)এবং বাস্তব(খ)নিয়ার-ইসোথার্মাল নকল ফলক

নিম্ন তাপমাত্রায় TiAl ধাতুর ফোরজিং কর্মক্ষমতা অন্বেষণ করার জন্য, WANG X et al এবং ZHANG H et al কম তাপমাত্রায় উচ্চ Nb সামগ্রী TiAl অ্যালয় ব্লেডের আইসোথার্মাল ডাই ফোরজিং প্রক্রিয়া বিশ্লেষণ করার জন্য সসীম উপাদান পদ্ধতি ব্যবহার করেছেন এবং সফলভাবে উচ্চ NB প্রস্তুত করেছেন উচ্চ পৃষ্ঠ গুণমান এবং কর্মক্ষমতা সঙ্গে tial খাদ ফলক (FIG. 6)। TiAl অ্যালয় ব্লেড গঠনের প্রক্রিয়া চলাকালীন, ব্লেডের ভাঁজ ত্রুটিগুলি প্রতিরোধ করা যেতে পারে এবং ব্লেডের গঠন শক্তিকে পূর্বের অংশের আকৃতি এবং আকার অনুকূল করে কমানো যেতে পারে। যখন তাপমাত্রা 1000 ডিগ্রির কম হয়, তখন ফোরজিং তাপমাত্রা এবং স্ট্রেন রেট আইসোথার্মাল ডাই ফোরজিং দিয়ে তৈরি ব্লেডের কার্যকর স্ট্রেনের চূড়ান্ত বিতরণে সামান্য প্রভাব ফেলে। ফোরজিং তাপমাত্রা বৃদ্ধি এবং স্ট্রেন রেট হ্রাসের সাথে, ফোরজিং ব্লেডের চূড়ান্ত কার্যকর চাপ হ্রাস পায় এবং এর বিতরণ ধীরে ধীরে অভিন্ন হয়। উচ্চ Nb-TiAl অ্যালয় ব্লেড সফলভাবে 0.01 mm·s-1 এর কম স্ট্রেন রেট এবং 950 ডিগ্রির কম তাপমাত্রায় প্রস্তুত করা হয়েছিল, এবং ব্লেডে কোনো ম্যাক্রোস্কোপিক ফাটল তৈরি হয়নি। একই সময়ে, হারবিন ইনস্টিটিউট অফ টেকনোলজি প্রথম ভ্যাকুয়াম আইসোথার্মাল হট প্রসেসিং সরঞ্জাম তৈরি করেছে যা ভ্যাকুয়াম আইসোথার্মাল ফোরজিং এবং আইসোথার্মাল এক্সট্রুশনের কাজগুলি উপলব্ধি করতে পারে এবং টিআইএল অ্যালয় আইসোথার্মাল ফোরজিং অংশগুলির প্রস্তুতিতে ব্যবহৃত হয়েছে। এই ডিভাইসটি শুধুমাত্র TiAl অ্যালোয়ের আইসোথার্মাল বিকৃতির জন্য ব্যবহার করা যাবে না, তবে পাউডার সুপারঅ্যালয় ডিস্ক উপাদানগুলির প্রস্তুতিতে গুরুত্বপূর্ণ প্রয়োগের মান রয়েছে।

Fig.6 নিম্ন-তাপমাত্রার আইসোথার্মাল ডাই ফোরজিং প্রক্রিয়া দ্বারা প্রস্তুত উচ্চ Nb-TiAl খাদ ব্লেড

TETSUI T et al. একটি নতুন TiAl ধাতু উদ্ভাবন করেছেন, যা Ti-42Al-5Mn(%, ভর ভগ্নাংশ) এ বিভক্ত। উত্পাদন প্রক্রিয়াটি ঐতিহ্যগত হট প্রসেসিং ব্যবহার করে, যেখানে তাপ চিকিত্সার জন্য পিণ্ডটিকে 1300 ডিগ্রি সেন্টিগ্রেডে উত্তপ্ত করা হয় এবং ফোরজিং বা ঘূর্ণায়মান করার জন্য প্রায় 1200 ডিগ্রি সেন্টিগ্রেডে ঠান্ডা করা হয়, যেমন চিত্র 12-এ দেখানো হয়েছে। এই মেশিনিং পদ্ধতিটি সাধারণ হট ডাইয়ের মতোই। ফরজিং ফর্মিং পদ্ধতি, তাই ব্লেড উত্পাদন প্রক্রিয়া বারের গরম এক্সট্রুশন প্রক্রিয়া হ্রাস করে, উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস করে খরচ, এবং বড় উপাদান উত্পাদন করতে পারেন. নকল ব্লেডটিতে খুব সূক্ষ্ম মাইক্রোস্ট্রাকচার রয়েছে, যা মাঝারি এবং নিম্ন তাপমাত্রায় প্রসার্য শক্তিকে খুব বেশি করে তোলে। যাইহোক, ফেজের প্রভাবের কারণে, এই সংকর ধাতুর উচ্চ তাপমাত্রার শক্তি উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস পায়, যা দীর্ঘমেয়াদী উচ্চ তাপমাত্রার অংশ যেমন টার্বোচার্জারের জন্য ব্যবহার করা কঠিন, এবং কম তাপমাত্রা বা স্বল্পমেয়াদী উচ্চ তাপমাত্রার ফলকের জন্য আরও উপযুক্ত। অংশ