کیا انکونیل مِسل (alloy) کو پیچیدہ ٹربائن ایئرفوئل کے اشکال میں زور لگا کر تشکیل دیا جا سکتا ہے؟

کیا انکونیل مِسل (alloy) کو پیچیدہ ٹربائن ایئرفوئل کے اشکال میں زور لگا کر تشکیل دیا جا سکتا ہے؟

جب انجینئرز اور خریداری کے گروپ سوال کرتے ہیں کہ کیا انکونیل ملا جوڑ کو پیچیدہ ٹربائن ایئرفوائل کی شکلوں میں فورج کیا جا سکتا ہے، تو مختصر جواب ہاں ہے، لیکن اس جواب کو سیاق و سباق کی ضرورت ہوتی ہے۔ درستگی کے ساتھ فورجنگ بنانے والے کے نقطہ نظر سے، زیادہ مفید سوال یہ ہے کہ: پیچیدہ انکونیل ایئرفوائل کی جیومیٹری کے لیے فورجنگ کو مناسب عمل کب تک سمجھا جا سکتا ہے، اور یہ عمل اپنی عملی حدود تک کب پہنچ جاتا ہے؟

انکونیل ایک واحد ملا جوڑ نہیں ہے۔ اس خاندان میں انکونیل 718 اور انکونیل 625 جیسے گریڈز شامل ہیں، جن میں ہر ایک کی سروس کے درجہ حرارت کی صلاحیتیں اور فورجنگ کے رویے مختلف ہیں۔ زیادہ تر کمپریسر اسٹیج کی ٹربائن ایئرفوائل کے استعمال کے لیے، انکونیل 718 سب سے زیادہ استعمال ہونے والا انتخاب ہے، جو تقریباً 704°C (1300°F) تک مفید کشیدگی کی طاقت برقرار رکھتا ہے۔ انکونیل 625 یہ حد تقریباً 982°C (1800°F) تک بڑھا دیتا ہے، جو اس مواد کو ایسے علاقے میں لے جاتا ہے جہاں فورجنگ کے عمل کی ڈیزائن بنانا کافی مشکل ہو جاتا ہے۔

اینکونیل مِٹلز کو ٹربائن ایئر فوائل کے استعمال کے لیے کیوں مقرر کیا جاتا ہے؟

گیس ٹربائن میں گیس کے راستے کی وجہ سے کمپریسر اور ٹربائن کے بلیڈز پر مرکزیت کی بوجھ، حرارتی سائیکلنگ، اور جَلدی کرنے والی جلنے والی گیسوں کا اثر پڑتا ہے۔ یہ وہی حالات ہیں جن کے لیے اِنکونیل مِٹلز کو تیار کیا گیا ہے۔ ان کا نکل-کرومیم بنیادی ڈھانچہ، جو عام طور پر اِنکونیل 718 کی صورت میں نیوبیم پر مبنی رسوبات سے مضبوط ہوتا ہے، اُسے ایک ایسی چیز فراہم کرتا ہے جو زیادہ تر سٹین لیس سٹیل اور ٹائٹینیم مِٹلز اُسی درجہ حرارت کے دائرے میں برداشت نہیں کر سکتے: یعنی کریپ کی مزاحمت، تھکاوٹ کی طاقت، اور آکسیڈیشن کی مزاحمت۔

اس مواد کے فائدے کے ساتھ ایک قربانی بھی جُڑی ہوئی ہے: اِنکونیل مِٹلز کو ٹائٹینیم یا سٹین لیس سٹیل کے مقابلے میں کام کرنا مشکل ہوتا ہے، اور اِنکونیل کو جوڑنا دیگر ہوائی جہاز کے زیادہ تر دھاتوں کے مقابلے میں زیادہ سخت عملی کنٹرول کا تقاضا کرتا ہے۔ سانچے کی پہننے کی شرح زیادہ ہوتی ہے، جوڑنے کا درجہ حرارت کا دائرہ تنگ ہوتا ہے، اور حرارتی علاج کے دوران دانے کی ساخت کو احتیاط سے کنٹرول کرنا ضروری ہوتا ہے تاکہ ٹربائن ایئر فوائل کے استعمال کے لیے درکار میکانی خصوصیات حاصل کی جا سکیں۔

ٹربائن ایئرفوائل کی فورجنگ میں "پیچیدہ شکل" سے کیا مراد ہے؟

ٹربائن ایئرفوائل ایک سادہ منشوری پروفائل نہیں ہوتا۔ ایروڈائنامک سیکشن — جس میں سامنے کے کنارے کا رداس، کمر لائن، پیچھے کے کنارے کی موٹائی، اور وتر لمبائی شامل ہیں — جو سخت ڈیزائن کی حدود کے مطابق ہونا ضروری ہے۔ ایئرفوائل سیکشن کے علاوہ، زیادہ تر کمپریسر اور ٹربائن بلیڈز میں جڑ کی خصوصیات جیسے فر-ٹری یا ڈوو ٹیل پروفائل، پلیٹ فارم جیومیٹری، اور کچھ ڈیزائنز میں شراڈ یا ٹِپ کی خصوصیات بھی شامل ہوتی ہیں۔

ٹربائن ایئرفوائل کے لیے پیچیدہ شکل کی فورجنگ کا مطلب ہے کہ ان تمام ہندسی خصوصیات کو (یا کم از کم ان کو آخری مشیننگ کے لیے تیار کیے جانے والے نیئر-نیٹ شیپ اسٹاک کو) ایک یا متعدد مرحلہ کے سانچے کے سیٹ میں تیار کرنا۔ یہ پیچیدگی صرف ایئرفوائل کے بیرونی کنٹور تک محدود نہیں بلکہ زیادہ تر گھومتے ہوئے بلیڈ کی ڈیزائنز کی خاصیت ہونے والی تین آئیموں کی موڑ، تنگی اور جڑ سے سرے تک کا انتقال بھی شامل ہے۔

ایک سخت ایئرفوائل کی حد کو عام طور پر بہتر سمجھا جاتا ہے — یا کم از کم، یہی ذہنی تصور ہے۔ عملی طور پر، اس بات کا اہمیت ہوتی ہے کہ فورجنگ شدہ پروفائل ڈیزائن کے اندر کتنی قریب ہے جب مشیننگ شروع ہونے سے پہلے۔ اگر ایک درست فورجنگ کو آخری ایئرفوائل کی شکل سے 0.1–1 ملی میٹر کے انحراف تک برقرار رکھا جائے تو بعد کی سی این سی مشیننگ میں مواد کے اخراج میں کمی آتی ہے، جو براہ راست کل تیاری کی لاگت کو کم کرتی ہے اور زیادہ مواد کے اخراج کے دوران ہندسی غلطی کے خطرے کو بھی کم کرتی ہے۔

پیچیدہ انکونیل ٹربائن ایئرفوائل کی ہندسی شکلوں کے لیے فورجنگ بمقابلہ کاسٹنگ

یہاں بہت سی تکنیکی بحثیں مبالغہ آمیز طور پر سادہ بنالی جاتی ہیں۔ ڈھالائی اور انکونیل کے زور سے ڈھالنے کے عمل، پیچیدہ ٹربائن ایئرفوئل ہندسیات کے لیے قابلِ تبادلہ نہیں ہیں۔ ہر ایک کا اپنا ساختی فائدہ کا دائرہ ہوتا ہے۔

زور سے ڈھالنا ایک ایسی دانہ والی ساخت پیدا کرتا ہے جس کی مکینیکل خصوصیات لوڈ کے راستے کے مطابق ہدایت شدہ ہوتی ہیں۔ کمپریسر بلیڈز کے لیے، جہاں سائیکل وائز لوڈنگ کے تحت تھکاوٹ کا مقابلہ کرنا ناکامی کی اہم وجہ ہوتی ہے، یہ دانہ کی سمت بہت قیمتی ہوتی ہے۔ اس کے برعکس، ڈھالائی زیادہ پیچیدہ اندرونی ہندسیات (خالی گزرگاہیں، فلم کولنگ کے سوراخ) حاصل کر سکتی ہے جو زور سے ڈھالنا مشکل یا ناممکن ہوتا ہے، اسی لیے ۹۸۲°سی سے زیادہ درجہ حرارت پر کام کرنے والے ہاٹ سیکشن ٹربائن بلیڈز عام طور پر ڈھالے جاتے ہیں نہ کہ زور سے ڈھالے جاتے ہیں۔

کمپریسر اسٹیج ٹربائن ایئرفوائلز کے پیچیدہ شکل کے فورجنگ کے لیے، جو کم درجہ حرارت پر کام کرتے ہیں اور ان کو اندرونی کولنگ گزرگاہوں کی ضرورت نہیں ہوتی، درستگی کے ساتھ فورجنگ تکنیکی طور پر قابلِ عمل ہے اور ساختی طور پر ترجیح دی جاتی ہے۔ سوال یہ اُٹھتا ہے کہ آیا کوئی دیا ہوا سپلائر اپنی سانچے کی ڈیزائن صلاحیت، فورجنگ پریس کی گنجائش اور عمل کے کنٹرول کے ذریعے مطلوبہ ایئرفوائل ہندسیات کو درست حدود کے اندر بغیر بعد از فورجنگ درستگی کے حاصل کرنے کے قابل ہے یا نہیں۔

درستگی کے ساتھ انکونیل فورجنگ کے ذریعے کون سی شکلیں حاصل کی جا سکتی ہیں؟

عمل کی صلاحیت کے نقطہ نظر سے، درستگی کے ساتھ سانچے کی فورجنگ ٹربائن ایئرفوائل پروفائلز پیدا کر سکتی ہے جن میں شامل ہیں:

• پورے ایئرفوائل سیکشنز جن میں سرخی اور دم کے کناروں کی ہندسیات شامل ہو
• جڑ کے منسلک ہونے کی خصوصیات (ڈوو ٹیل، فر ٹری) جن میں درست ڈرافٹ زاویے کا انتظام کیا گیا ہو
• ایئرفوائل سیکشن کے قریب پلیٹ فارم کی خصوصیات
• پورے پیچ کے دوران موڑے ہوئے اور سنکنے والے بلیڈ پروفائلز

انکونیل کے لیے پیچیدہ شکل کے فورجنگ کے عمل کے کنٹرول کی ضروریات معمولی نہیں ہیں۔ مثال کے طور پر، انکونیل 718 کے لیے فورجنگ کا درجہ حرارت کا دائرہ عام طور پر 954°C–1121°C (1750°F–2050°F) ہوتا ہے۔ اس دائرے کے باہر، چاہے زیادہ گرم ہو یا زیادہ ٹھنڈا، فورجنگ دانوں کے بڑھنے کو متاثر کرتی ہے اور بعد میں عمر بھرنے کے حرارتی علاج کے دوران حاصل ہونے والی میکانی خصوصیات کو کمزور کر سکتی ہے۔

جہاں صنعت کاروں نے کم اجازت دی گئی فورجنگ کے طریقے تیار کیے ہیں، وہاں آخری ایئرفوئل پروفائل کے لیے شامل کردہ مواد کو 0.1–1 ملی میٹر تک محدود رکھا جا سکتا ہے۔ یہ روایتی فورجنگ کے طریقوں کے مقابلے میں بہتر ہے، جہاں اجازت دی گئی مقدار عام طور پر 3–5 ملی میٹر یا اس سے زیادہ ہوتی ہے۔ کم اجازت دی گئی مقدار خام مال کے استعمال کو کم کرتی ہے، مشیننگ کے چکر کے وقت کو مختصر کرتی ہے، اور مکمل شدہ ٹربائن ایئرفوئل کی ابعادی قابلِ پیش گوئی کو بہتر بناتی ہے۔

پیچیدہ ٹربائن ایئرفوئل کی پیداوار کے لیے درستی کی زد سے بنائی گئی فراہم کنندہ کا جائزہ لینا

کسی معیاری شیٹ پر مواد کا گریڈ — مثال کے طور پر، اے ایم ایس 5662 کے مطابق انکونیل 718 — ضروری آغاز کا نقطہ ہوتا ہے، لیکن یہ آپ کو یہ بتانے میں کم مددگار ثابت ہوتا ہے کہ کوئی دیا ہوا فراہم کنندہ واقعی آپ کی ضرورت کے مطابق پیچیدہ ایئرفوئل جیومیٹری کو درست حدود کے اندر تیار کر سکتا ہے یا نہیں۔ ابعادی مسائل کو پکڑنے کے لیے داخلی معائنہ پر انحصار کرنا، اس بات کی تصدیق کرنے سے کم مؤثر ہوتا ہے کہ فراہم کنندہ متعلقہ پروفائل کے لیے دستاویزی طور پر ثابت شدہ عملی صلاحیت رکھتا ہے۔

ٹربائن ایئرفوئلز کی پیچیدہ شکل کی زد سے بنائی گئی پیداوار کے لیے اہم جائزہ کے معیارات میں دستاویزی ابعادی صلاحیت (سی ایم ایم یا تین آئی ڈی اسکیننگ رپورٹس جو ایئرفوئل کاٹ کا مطابقت کا اظہار کرتی ہوں)، مخصوص جڑ جیومیٹری کے لیے سانچے کی ڈیزائن کا تجربہ، انکونیل گریڈ کے معیار کے مطابق حرارتی علاج کے کنٹرول ریکارڈز، اور ہر ترسیل کے لوٹ کے لیے حرارتی بیچ کی نشاندہی شامل ہیں۔

ایم آر او اور بجلی پیدا کرنے والے آپریٹرز کے لیے جو متبادل یا تبدیلی ٹربائن ایئرفوئلز کی تلاش کر رہے ہوں، اس کا مطلب ہے کہ پیچیدہ شکل کے فورجنگ کے تقاضوں کے لیے کسی سپلائر کی منظوری دینے سے پہلے صرف مواد کے سرٹیفیکیشنز کے بجائے عمل کی صلاحیت کے اعداد و شمار کا مطالبہ کرنا۔

خلاصہ

انکونیل مِشْرَابوں کو پیچیدہ ٹربائن ایئرفوئل کی شکلوں میں درستگی کے ساتھ فورج کیا جا سکتا ہے، جس کی عملی قابلیت مِشْرَاب کے گریڈ، کام کرنے کے درجہ حرارت کی حد اور اس بات پر منحصر ہوتی ہے کہ آیا ایئرفوئل کی ڈیزائن کو اندرونی ٹھنڈا کرنے کی خصوصیات کی ضرورت ہے۔ کمپریسر اسٹیج کے بلیڈز اور انکونیل 718 یا 625 کے سروس اینویلپ کے اندر کام کرنے والے ٹربائن ایئرفوئلز کے لیے جن میں اندرونی گزرگاہیں نہ ہوں، درست انکونیل فورجنگ سے ایسی مُسَنَّن ساخت کے فائدے حاصل ہوتے ہیں جو ڈھالائی (کاسٹنگ) کے ذریعے حاصل نہیں کیے جا سکتے۔

اچھی طرح سے انجام دیے گئے پیچیدہ شکل کے فورجنگ عمل کا عملی نتیجہ ایک ٹربائن ایئرفوئل بلینک ہوتا ہے جس کے لیے نیچے کی طرف مشیننگ کی کم سے کم ضرورت ہوتی ہے، اور جس کی نشاندہی اور ابعادی دستاویزات گیس ٹربائن کی اہلیت کے تقاضوں کے لیے کافی ہوتی ہیں۔