1. বাণিজ্যিকভাবে বিশুদ্ধ টাইটানিয়াম ঠান্ডা কাজ
1.1 প্রক্রিয়াকরণের অসুবিধা
কম রুম-তাপমাত্রার নমনীয়তা এবং কাজ শক্ত করার সংবেদনশীলতা: ঘরের তাপমাত্রায়, CP Ti-এর সীমিত স্লিপ সিস্টেম সহ একটি HCP স্ফটিক কাঠামো রয়েছে (মাত্র 3টি স্বাধীন স্লিপ সিস্টেম), যার ফলে মুখ-কেন্দ্রিক ঘন (FCC) ধাতু (যেমন, অ্যালুমিনিয়াম খাদ, অস্টেনিটিক স্টেইনলেস স্টীল) তুলনায় তুলনামূলকভাবে দুর্বল প্লাস্টিকের বিকৃতি ক্ষমতা। অধিকন্তু, CP Ti এর অত্যন্ত উচ্চ পরিশ্রমের শক্ত হওয়ার হার রয়েছে-এর শক্তি ঠান্ডা বিকৃতির মাত্রা বৃদ্ধির সাথে দ্রুত বৃদ্ধি পায়। উদাহরণস্বরূপ, 20% কোল্ড রোলিংয়ের পরে, গ্রেড 2 CP Ti এর প্রসার্য শক্তি প্রাথমিক 345-415 MPa থেকে 550 MPa-এর উপরে উঠতে পারে, যখন এর প্রসারণ 20-25% থেকে 8%-এর কম হয়। এর মানে হল যে ক্রমাগত ঠান্ডা গঠনের সময় (যেমন গভীর অঙ্কন, বাঁকানো), যদি মধ্যবর্তী চিকিত্সা না করা হয় তবে উপাদানটি ক্র্যাকিং প্রবণ হয়।
উচ্চ বিকৃতি প্রতিরোধের: CP Ti এর উচ্চ ফলন শক্তি এবং ঘরের তাপমাত্রায় প্রবাহের চাপ রয়েছে। উদাহরণস্বরূপ, গ্রেড 2 CP Ti-এর ফলন শক্তি প্রায় 275–345 MPa, যা 6061-T6 অ্যালুমিনিয়াম অ্যালয় (প্রায় 240 MPa) থেকে উল্লেখযোগ্যভাবে বেশি এবং কম-কার্বন ইস্পাত (প্রায় 250-300 MPa) এর কাছাকাছি। ঠান্ডা প্রক্রিয়াকরণের সময় উচ্চতর ফর্মিং লোডের প্রয়োজন হয়, যা সরঞ্জাম তৈরির দৃঢ়তা এবং টননেজের জন্য উচ্চতর প্রয়োজনীয়তা রাখে।
সারফেস মানের সংবেদনশীলতা: CP Ti এর ঘরের তাপমাত্রায় উচ্চ রাসায়নিক ক্রিয়াকলাপ রয়েছে এবং এটি পৃষ্ঠে একটি শক্ত এবং ভঙ্গুর অক্সাইড ফিল্ম (TiO₂) গঠনের ঝুঁকিপূর্ণ। ঠান্ডা বিকৃতির সময় (যেমন অঙ্কন এবং ঘূর্ণায়মান), অক্সাইড ফিল্মটি পড়ে যাওয়া সহজ এবং পৃষ্ঠের স্ক্র্যাচ বা ছাঁচে আনুগত্য সৃষ্টি করে, যা ওয়ার্কপিসের পৃষ্ঠের ফিনিসকে প্রভাবিত করে। উপরন্তু, যদি পৃষ্ঠে ত্রুটি থাকে (যেমন মাইক্রোক্র্যাক), ঠান্ডা প্রক্রিয়াকরণের সময় স্ট্রেস ঘনত্ব সহজে ঘটতে পারে, যা ত্রুটিগুলির প্রসারণ এবং এমনকি ওয়ার্কপিসের ফ্র্যাকচারের দিকে পরিচালিত করে।
1.2 বিশেষ প্রক্রিয়ার প্রয়োজনীয়তা
মধ্যবর্তী annealing চিকিত্সা: যখন ঠান্ডা বিকৃতির মাত্রা 15-20% ছাড়িয়ে যায়, তখন মধ্যবর্তী স্ট্রেস রিলিফ অ্যানিলিং বা রিক্রিস্টালাইজেশন অ্যানিলিং অবশ্যই কাজ শক্ত হওয়া দূর করতে, উপাদানের নমনীয়তা পুনরুদ্ধার করতে এবং পরবর্তী প্রক্রিয়াকরণে ক্র্যাকিং এড়াতে হবে। অ্যানিলিং তাপমাত্রা সাধারণত 600-700 ডিগ্রী, এবং হোল্ডিং টাইম 0.5-2 ঘন্টা, চুল্লি কুলিং বা এয়ার কুলিংয়ের সাথে উপাদানটির পুনর্নির্মাণ এবং অভ্যন্তরীণ চাপ দূরীকরণ নিশ্চিত করা হয়।
ছাঁচ এবং তৈলাক্তকরণ প্রযুক্তি: ছাঁচটি উচ্চ-কঠোরতা এবং পরিধান-প্রতিরোধী উপাদান দিয়ে তৈরি হওয়া উচিত (যেমন সিমেন্টযুক্ত কার্বাইড বা উচ্চ-পৃষ্ঠের আবরণ সহ স্পিড স্টিল), এবং ঘর্ষণ কমাতে পৃষ্ঠটি পালিশ করা উচিত। একই সময়ে, উচ্চ-পারফরম্যান্স লুব্রিকেন্ট (যেমন মলিবডেনাম ডিসালফাইড-ভিত্তিক লুব্রিকেন্ট বা বিশেষ টাইটানিয়াম প্রসেসিং অয়েল) অবশ্যই ছাঁচ এবং ওয়ার্কপিসের মধ্যে একটি স্থিতিশীল লুব্রিকেটিং ফিল্ম তৈরি করতে, আঠালো প্রতিরোধ করতে এবং বিকৃতি প্রতিরোধ এবং পৃষ্ঠের স্ক্র্যাচ কমাতে ব্যবহার করতে হবে।
সারফেস প্রিট্রিটমেন্ট: ঠাণ্ডা প্রক্রিয়াকরণের আগে, পৃষ্ঠের অক্সাইড ফিল্ম এবং টাইটানিয়াম খালির অমেধ্যগুলিকে পিকলিং (হাইড্রোফ্লুরিক অ্যাসিড এবং নাইট্রিক অ্যাসিডের মিশ্র অ্যাসিড, সূত্রটি সাধারণত 2-5% HF + 15–20% HNO₃ + জল) বা স্যান্ডব্লাস্টিংয়ের মতো পদ্ধতির মাধ্যমে অপসারণ করতে হবে, যাতে পৃষ্ঠের পরিচ্ছন্নতা এবং ফ্ল্যাট প্রক্রিয়ার গুণমানকে এড়াতে হয়।
নিয়ন্ত্রিত বিকৃতির হার এবং বিকৃতির পরিমাণ: ঠান্ডা বিকৃতির হার মাঝারি হওয়া উচিত (সাধারণত, স্ট্রেন রেট 0.001–0.1 s⁻¹ এ নিয়ন্ত্রিত হয়)। খুব দ্রুত একটি বিকৃতির হার উপাদানটিকে প্লাস্টিকের প্রবাহের জন্য পর্যাপ্ত সময় না দিতে পারে, যা ক্র্যাকিংয়ের দিকে পরিচালিত করে; খুব ধীর একটি হার উত্পাদন দক্ষতা হ্রাস করবে. একই সময়ে, একক-পাস বিকৃতির পরিমাণ কঠোরভাবে নিয়ন্ত্রণ করা উচিত (উদাহরণস্বরূপ, কোল্ড রোলিংয়ের একক-পাস হ্রাসের হার সাধারণত 5-10%, এবং একক-পাস বেন্ডিং অ্যাঙ্গেল 30 ডিগ্রির বেশি নয় ), এবং ছোট বিকৃতির একাধিক পাসগুলিকে ইন্টারমিডিয়ার ডিফরমেশনের সাথে আন্তঃমিডিয়া নিশ্চিত করতে গ্রহণ করা উচিত।
2. বাণিজ্যিকভাবে বিশুদ্ধ টাইটানিয়ামের হট ওয়ার্কিং
2.1 প্রক্রিয়াকরণের অসুবিধা
সংকীর্ণ গরম কাজ তাপমাত্রা পরিসীমা: CP Ti-এর ফেজ ট্রানজিশন তাপমাত্রা প্রায় 882 ডিগ্রী (HCP কাঠামো ( -ফেজ) শরীরের-কেন্দ্রিক ঘন (BCC) কাঠামোতে (-ফেজ) এই তাপমাত্রার উপরে রূপান্তরিত হয়)। সর্বোত্তম গরম কাজের তাপমাত্রা পরিসীমা সাধারণত 700-850 ডিগ্রি (ঘরের তাপমাত্রা এবং ফেজ ট্রানজিশন তাপমাত্রার মধ্যে, অর্থাৎ, -ফেজ অঞ্চলে)। তাপমাত্রা 700 ডিগ্রী কম হলে, উপাদান এখনও উচ্চ বিকৃতি প্রতিরোধের এবং সুস্পষ্ট কাজ কঠোরতা আছে; যদি তাপমাত্রা 850 ডিগ্রী অতিক্রম করে (ফেজ ট্রানজিশন তাপমাত্রার কাছাকাছি), শস্য দ্রুত বৃদ্ধি পাবে, যার ফলে ওয়ার্কপিসের মোটা দানা গঠন হবে, যা যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যগুলিকে হ্রাস করে (যেমন শক্ততা এবং ক্লান্তি শক্তি)। উপরন্তু, যদি তাপমাত্রা 882 ডিগ্রী ছাড়িয়ে যায় এবং -ফেজ অঞ্চলে প্রবেশ করে, তবে শস্যটি গুরুতরভাবে মোটা হয়ে যাবে, এবং এমনকি ঠান্ডা হওয়ার পরে ভঙ্গুর আন্তঃগ্রানুলার পর্যায়গুলি তৈরি হবে, যা উপাদানটির কার্যকারিতা উল্লেখযোগ্যভাবে খারাপ করবে।
উচ্চ-তাপমাত্রা জারণ এবং দূষণ সংবেদনশীলতা: CP Ti এর উচ্চ তাপমাত্রায় (400 ডিগ্রির উপরে) অত্যন্ত শক্তিশালী রাসায়নিক প্রতিক্রিয়া রয়েছে এবং এটি অক্সিজেন, নাইট্রোজেন, হাইড্রোজেন এবং বায়ুতে থাকা অন্যান্য গ্যাসের সাথে বিক্রিয়া করে ভঙ্গুর পৃষ্ঠ স্তর তৈরি করবে:
জারণ: একটি ছিদ্রযুক্ত এবং ভঙ্গুর TiO₂ স্কেল তৈরি করা, যা ওয়ার্কপিসের পৃষ্ঠের গুণমান এবং যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য হ্রাস করে;
নাইট্রিডেশন: টিআইএন শক্ত এবং ভঙ্গুর পর্যায়ের গঠন, যা প্রক্রিয়াকরণের সময় উপাদানটিকে ভঙ্গুর এবং ক্র্যাকিং প্রবণ করে তোলে;
হাইড্রোজেন শোষণ: TiH ভঙ্গুর পর্যায় গঠন করে, যা উপাদানের হাইড্রোজেন ক্ষয় সৃষ্টি করে এবং এর শক্ততা হ্রাস করে।
নিম্ন তাপ পরিবাহিতা এবং অসম তাপমাত্রা বিতরণ: CP Ti এর তাপ পরিবাহিতা ইস্পাতের মাত্র 1/5 এবং অ্যালুমিনিয়াম খাদের 1/3। গরম প্রক্রিয়াকরণের সময়, উপাদানের অভ্যন্তরে তাপ স্থানান্তর ধীর হয়, যা পৃষ্ঠ এবং ওয়ার্কপিসের মূলের মধ্যে অসম তাপমাত্রা বন্টন ঘটাতে সহজ, যার ফলে অসম বিকৃতি এবং অভ্যন্তরীণ চাপ এবং এমনকি ওয়ার্কপিসের ক্র্যাকিং বা বিকৃতি ঘটতে পারে।
2.2 বিশেষ প্রক্রিয়ার প্রয়োজনীয়তা
সুনির্দিষ্ট তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ: গরম করার তাপমাত্রা অবশ্যই 700-850 ডিগ্রির মধ্যে কঠোরভাবে নিয়ন্ত্রণ করতে হবে এবং তাপমাত্রার বিচ্যুতি ±10 ডিগ্রির বেশি হওয়া উচিত নয়। গরম করার সরঞ্জামগুলিতে খোলা শিখা গরম করার পরিবর্তে একটি নির্ভুল-নিয়ন্ত্রিত বৈদ্যুতিক চুল্লি বা ভ্যাকুয়াম ফার্নেস ব্যবহার করা উচিত (স্থানীয় অতিরিক্ত গরম বা অসম গরম এড়াতে)। প্রক্রিয়াকরণের সময়, ওয়ার্কপিসের তাপমাত্রা রিয়েল টাইমে পর্যবেক্ষণ করা উচিত (ইনফ্রারেড তাপমাত্রা পরিমাপ বা থার্মোকল ব্যবহার করে)। তাপমাত্রা 700 ডিগ্রির নিচে নেমে গেলে, উচ্চ বিকৃতি প্রতিরোধের নিম্ন-তাপমাত্রার অঞ্চলে প্রক্রিয়াকরণ এড়াতে ওয়ার্কপিসটিকে পুনরায় গরম করার জন্য চুল্লিতে ফিরিয়ে দেওয়া উচিত।
প্রতিরক্ষামূলক বায়ুমণ্ডল বা পৃষ্ঠ আবরণ: উচ্চ-তাপমাত্রার অক্সিডেশন এবং গ্যাস দূষণ প্রতিরোধ করতে, নিম্নলিখিত সুরক্ষামূলক ব্যবস্থা নেওয়া যেতে পারে:
ভ্যাকুয়াম হিটিং: বায়ু সম্পূর্ণরূপে বিচ্ছিন্ন করতে এবং গ্যাসের প্রতিক্রিয়া এড়াতে ভ্যাকুয়াম পরিবেশে ওয়ার্কপিস গরম করা (ভ্যাকুয়াম ডিগ্রী 10⁻³ Pa এর চেয়ে বড় বা সমান);
নিষ্ক্রিয় গ্যাস সুরক্ষা: একটি প্রতিরক্ষামূলক বায়ুমণ্ডল তৈরি করতে উচ্চ-বিশুদ্ধতা আর্গন বা নাইট্রোজেন দিয়ে গরম করার চুল্লি পূরণ করা (নাইট্রোজেন শুধুমাত্র কম-নাইট্রিডেশন এড়াতে 600 ডিগ্রির নিচে তাপমাত্রা গরম করার জন্য উপযুক্ত)
সারফেস অ্যান্টিঅক্সিডেশন আবরণ-: গরম করার আগে একটি বিশেষ বিরোধী-অক্সিডেশন আবরণ (যেমন গ্লাস-ভিত্তিক আবরণ বা বোরন-ভিত্তিক আবরণ) দিয়ে ওয়ার্কপিসের পৃষ্ঠকে আবরণ করা, যা অক্সিজেন এবং নাইট্রোজেনকে বিচ্ছিন্ন করার জন্য উচ্চ তাপমাত্রায় একটি ঘন প্রতিরক্ষামূলক ফিল্ম তৈরি করতে পারে।
যুক্তিসঙ্গত গরম কাজ প্রক্রিয়া পরামিতি: গরম বিকৃতির হার 0.1–10 s⁻¹ এ নিয়ন্ত্রিত হওয়া উচিত (CP Ti এর -পর্যায়ে এই স্ট্রেন রেট রেঞ্জে আরও ভাল প্লাস্টিকতা রয়েছে)। একক-পাস বিকৃতির পরিমাণ যথাযথভাবে বৃদ্ধি করা উচিত (সাধারণত 30-50%) যাতে উচ্চ তাপমাত্রায় উপাদানের উচ্চ প্লাস্টিকতার পূর্ণ ব্যবহার করা যায় এবং একাধিক ছোট বিকৃতি এড়াতে যা শস্য মোটা হয়ে যায়। গরম প্রক্রিয়াকরণের পরে, শস্যের বৃদ্ধি দমন করতে এবং সূক্ষ্ম দানাদার কাঠামো নিশ্চিত করতে ওয়ার্কপিসকে সময়মতো ঠান্ডা করা উচিত (এয়ার কুলিং বা জল শীতল করা, উপাদানের গ্রেড এবং বেধের উপর নির্ভর করে)।
পোস্ট-তাপ চিকিত্সা প্রক্রিয়াকরণ: গরম কাজ করার পরে, অভ্যন্তরীণ স্ট্রেস দূর করতে এবং শস্য পরিশোধন করার জন্য ওয়ার্কপিসকে স্ট্রেস রিলিফ অ্যানিলিং বা রিক্রিস্টালাইজেশন অ্যানিলিং করতে হবে। অ্যানিলিং তাপমাত্রা 600-700 ডিগ্রী, এবং ধারণের সময় ওয়ার্কপিসের বেধ (সাধারণত 1-3 ঘন্টা) অনুসারে নির্ধারিত হয়। উচ্চ কার্যক্ষমতার প্রয়োজনীয়তা সহ ওয়ার্কপিসগুলির জন্য, কাঠামো এবং বৈশিষ্ট্যগুলিকে আরও অপ্টিমাইজ করার জন্য ডাবল অ্যানিলিং (প্রথম 750 ডিগ্রিতে গরম করা, তারপরে ধরে রাখার জন্য 600 ডিগ্রিতে শীতল করা এবং অবশেষে এয়ার কুলিং) গ্রহণ করা যেতে পারে।
