ہوائی جہاز کے انجنوں میں ٹائٹینیم مرکب کے استعمال کے بارے میں بات کریں۔

ہوائی جہاز کے انجنوں میں ٹائٹینیم مرکب کے استعمال کے بارے میں بات کریں۔

1960 کی دہائی میں، جب برطانیہ عالمی شہرت یافتہ، سنگل شاٹ، عمودی ٹیک آف اور لینڈنگ "ہیریر" فائٹر P1127 تیار کر رہا تھا، اس کا ایک پروٹو ٹائپ، XP972، 30 اکتوبر 1962 کو آزمائشی پرواز پر تھا۔ آزمائشی پرواز، پیگاسس انجن میں ٹائٹینیم الائے کمپریسر بلیڈ ٹائٹینیم الائے کیسنگ سے ٹکرا گیا، جس سے کمپریسر میں آگ لگ گئی۔ (آگ کے اس واقعے کو "ٹائٹینیم فائر" کہا جاتا ہے)، جس کی وجہ سے انجن غلط فائر ہو گیا اور رک گیا، طیارہ گر کر تباہ ہو گیا، اور پائلٹ کو کامیابی سے پیراشوٹ کر کے بچا لیا گیا۔

کچھ سال بعد، 1960 کی دہائی کے آخر میں، جب ریاستہائے متحدہ کے پراٹ اینڈ وٹنی نے تیسری نسل کے لڑاکا F-15 کے لیے 8.0 کے زور سے وزن کے تناسب کے ساتھ F100 انجن تیار کیا۔ کمیشننگ کے عمل کے دوران، ایک انجن ایک ہائی پریشر کمپریسر کے ٹائٹینیم الائے بلیڈ اور زمین پر ٹیسٹ کے دوران ٹائٹینیم الائے کیسنگ سے ٹکرا گیا، جس کی وجہ سے کمپریسر میں آگ لگ گئی ("ٹائٹینیم فائر")، آگ کے شعلے ہر طرف پھیل گئے۔ ، اور آخر کار آگ میں پورا انجن تباہ ہو گیا (شکل 2)۔

تصویر 1۔ "ہیریئر" طیارے کا پروٹو ٹائپ آزمائشی پرواز کے دوران انجن میں "ٹائٹینیم فائر" کی وجہ سے گر کر تباہ ہو گیا۔

یہ دو بڑی ناکامیاں دنیا کی ابتدائی ناکامیاں تھیں جن کی وجہ سے ٹائٹینیم کے دو مصرعے کے پرزوں کے آپس میں ٹکرانے کی وجہ سے ٹائٹینیم میں آگ لگ گئی، لیکن اس وقت ان کو سنجیدگی سے نہیں لیا گیا، جس کی وجہ سے یہ بعد میں کئی انجنوں میں کئی بار نمودار ہوئے۔ 1979 کے اعدادوشمار کے مطابق 1962 سے 1979 تک کے 17 سالوں میں مغربی ممالک میں ہوا بازی کے انجنوں میں ٹائٹینیم میں آگ لگنے کے کل 144 واقعات ہوئے جن میں سے 59 کمپریسر کیسنگ کے ذریعے جل گئے۔

1950 کی دہائی کے آخر میں، ٹائٹینیم مرکبات جو ہوا بازی کے انجنوں میں استعمال کیے جا سکتے ہیں نمودار ہوئے۔ اس مرکب کی ہلکی پن کی وجہ سے، اس کی مخصوص کشش ثقل الائے اسٹیل کی نسبت 40 فیصد کم ہے (دونوں کی مخصوص کشش ثقل بالترتیب 4.5g/cm3 اور 7.8g/cm3 ہے)، اور نکل سے 50 فیصد کم ہے۔ نکل کی کشش ثقل 8g/cm3 ہے)، اور اس میں سنکنرن مزاحمت اچھی ہے۔ چونکہ ایرو انجن میں ایک بہت اہم اشارے کی ہلکی پن ہوتی ہے، اس لیے ٹائٹینیم مرکبات کو تیزی سے ایرو انجنوں میں بڑے پیمانے پر اپنایا گیا ہے۔

اس وقت، ٹائٹینیم الائے انجن کے ڈیزائن میں استعمال کیا جاتا تھا جب تک کہ درجہ حرارت کے حالات کی اجازت ہو، بشمول پنکھے اور کمپریسرز کے کام کرنے والے بلیڈ، رولیٹی کے پہیے، جامد بلیڈ، چیسس، اور سیل کرنے والے آلات۔

تاہم، استعمال میں، یہ پایا گیا کہ انجن کے آپریشن کے دوران حادثاتی طور پر غیر معمولی حالات کی وجہ سے، ٹائٹینیم کے دو پرزے (جیسے ورکنگ بلیڈ اور سٹیٹک بلیڈ، ورکنگ بلیڈ اور چیسس) آپس میں ٹکرا گئے اور زمین پر گر گئے۔ مناسب ماحولیاتی دباؤ اور درجہ حرارت کے حالات میں، چنگاریاں پیدا ہوں گی اور پرزے جل جائیں گے۔ اس رجحان کو "ٹائٹینیم فائر" کہا جاتا ہے۔ ٹائٹینیم کے حصوں میں آگ لگنے کے بعد، دہن کا عمل بہت تیزی سے تیار ہوتا ہے۔ بلیڈ اور کیسنگ کو جلانے میں صرف چند سیکنڈ لگتے ہیں، اور نقصان کی حد بہت سنگین ہے۔ شکل 3 ٹائٹینیم کی آگ سے جلے ہوئے کام کرنے والے بلیڈ کے ملبے کو دکھاتی ہے۔

شکل 3۔ کمپریسر کا ورکنگ بلیڈ ٹائٹینیم کی آگ سے جل گیا۔

ٹائٹینیم میں آگ نہ صرف ٹائٹینیم اور ٹائٹینیم کے پرزوں کے درمیان لگی بلکہ ٹائٹینیم بلیڈ اور سٹیل کے سانچے کو سختی سے رگڑنے کے بعد، ٹائٹینیم بلیڈ جل گیا، اور شعلے نے ایک کنارہ دار نالی سے سانچے کو بھی جلا دیا، جیسا کہ تصویر میں دکھایا گیا ہے۔ 4. انجن میں، پنکھے کے اجزاء میں ہوا کے بہاؤ کا دباؤ اور درجہ حرارت کم ہوتا ہے، جس سے ٹائٹینیم آگ پیدا کرنا آسان نہیں ہوتا۔ لہذا، ٹائٹینیم آگ کی وجہ سے ناکامی شاذ و نادر ہی پنکھے میں واقع ہوتی ہے۔

چترا 4۔ سٹیل کا سانچہ ٹائٹینیم کی آگ سے جل گیا تھا، اور ایک قوس غائب تھا۔

1970 اور 1980 کی دہائیوں میں، کچھ مشہور انجن، جیسے پراٹ اینڈ وٹنی کا PW4000، GE کا CF6 اور F404، برٹش رولس－Royce کا RB211، اور سابق سوویت یونین کا HK－8, HK－{7}{8} } اور AI-25 تمام ٹائٹینیم فائر فیل ہو چکے ہیں۔

سوویت اعداد و شمار کے مطابق، صرف 1977 اور 1988 کے درمیان، سوویت انجنوں جیسے HK－8، HK－86، Д－30 اور АИ-25 پر ٹائٹینیم میں آگ لگنے کے 30 سے ​​زیادہ واقعات ہوئے۔ ایک اور مثال F404 انجن ہے جسے ریاستہائے متحدہ امریکہ نے F/A-18 کیریئر پر مبنی فائٹر GE کے لیے استعمال کیا ہے۔ ٹائٹینیم الائے ہائی پریشر کمپریسر کے کام کرنے والے بلیڈ کی وجہ سے، یہ ٹائٹینیم الائے کیسنگ سے ٹکرا گیا، جس سے ٹائٹینیم میں آگ لگ گئی۔ شعلہ نہ صرف ہائی پریشر کمپریسر کیسنگ کے ذریعے جل گیا بلکہ بیرونی کور کیسنگ میں بھی جل گیا، جس کی وجہ سے انجن میں آگ لگ گئی اور ہوائی جہاز جل گیا، جس سے امریکی بحریہ 4 F/A-18 طیارے سے محروم ہو گئی۔ 1987 میں ایک سال میں۔ یہ GE کا CF-6 انجن بھی ہے۔ 1976 سے، ٹائٹینیم میں آگ لگنے کے واقعات مسلسل رونما ہوتے رہے ہیں، اور وسط میں عروج پر پہنچ گئے-1979۔ ایک سال میں ٹائٹینیم میں آگ لگنے کے 14 واقعات ہوئے جن کے سنگین نتائج برآمد ہوئے۔

اس کے بعد نئے تیار کردہ انجنوں میں ٹائٹینیم کی آگ کو روکنے کے لیے اقدامات کرنے کے علاوہ کئی سالوں سے استعمال میں آنے والے کچھ انجنوں کے ڈیزائن میں بھی تبدیلی کی گئی ہے۔ مثال کے طور پر، F404 انجن نے ٹائٹینیم الائے کے ہائی پریشر ملٹی کمپریسر کیسنگ کو الائے اسٹیل کیسنگ میں تبدیل کر دیا، اور اسی وقت، ٹائٹینیم الائے کے بیرونی کیسنگ کو ہلکے وزن والے PMR15 کمپوزٹ میں تبدیل کر دیا گیا۔ مواد بہتری کے بعد انجن کے وزن میں 0.5 کلو گرام کا اضافہ ہوا ہے۔

CFM56، جو F404 کا بہن ماڈل ہے (دونوں انجنوں کی بنیادی مشینیں GE کی F101 کی بنیادی مشینوں سے تیار کی گئی ہیں) کو بھی اسی مناسبت سے بہتر کیا گیا ہے۔ CFM56 ہائی پریشر کمپریسر کا چیسس اصل میں ٹائٹینیم مرکب سے بنا تھا۔ ٹائٹینیم الائے ورکنگ بلیڈ کو چیسس سے ٹکرانے اور ٹائٹینیم میں آگ لگنے سے روکنے کے لیے، بہت ہی پیچیدہ لباس مزاحم اور ٹائٹینیم فائر ریزسٹنٹ ملٹی لیئر کمپارٹمنٹس کو متعلقہ ورکنگ بلیڈ کے رنگ بیلٹ میں شامل کیا گیا ہے۔ چیسس

F404 نے ٹائٹینیم کیسنگ کو الائے سٹیل میں تبدیل کرنے کے بعد، 1978 میں، CFM56 نے ہائی پریشر کمپریسر کے کیسنگ کو بھی ٹائٹینیم الائے سے الائے سٹیل میں تبدیل کر دیا۔ ایک ہی وقت میں، ٹائٹینیم الائے کے بیرونی کیسنگ کو بھی PMR15 جامع مواد میں تبدیل کر دیا گیا تھا۔ اس بہتری سے انجن کے پرزوں کی تعداد میں 140 ٹکڑوں کی کمی ہوئی لیکن وزن میں 5.64 کلو گرام کا اضافہ ہوا۔

GE کے CF6 سیریز کے انجنوں کے ابتدائی مرحلے میں، ہائی پریشر کمپریسر کیسنگ ٹائٹینیم مرکب سے بنا تھا، لیکن 1979 کے بعد سے، اس کی بجائے الائے سٹیل کا استعمال کیا جا رہا ہے۔

Many engines in the Soviet Union also changed their titanium alloy parts materials to alloy steel a few years after they were put into use. For example, the grade 6 working blades and static blades of the high－pressure compressor of the HK-8 engine were originally all made of titanium alloy, but since 1987, the Grade 4 to 6 static blades (operating temperature exceeds 300℃) have been replaced with alloy steel. In the original design of the HK－86 engine, the 6-stage working blades and static blades, grate ring and static sealing ring of the high-pressure compressor were all made of titanium alloy, but since 1981, 4 to 6 sets of static blades (operating temperature>300 ڈگری)، گریٹ کی انگوٹھی اور سگ ماہی کی انگوٹی سبھی کو الائے اسٹیل سے تبدیل کر دیا گیا ہے۔

A4－25 انجن ہائی پریشر کمپریسر کے 4-6 گریڈ شیزوکو بلیڈ اصل میں ٹائٹینیم مرکب سے بنے تھے، لیکن 1980 کی دہائی کے بعد، انہیں ٹائٹینیم الائے سے الائے سٹیل میں تبدیل کر دیا گیا ہے۔ A30 انجن کے لیے ہائی پریشر کمپریسر کے اصل ڈیزائن میں، 10ویں مرحلے کے جامد بلیڈز کے لیے الائے اسٹیل کے علاوہ، ٹائٹینیم الائے کا استعمال تمام سطحوں پر باقی جامد بلیڈز کے لیے کیا گیا تھا۔ 1980 کی دہائی میں، جامد بلیڈوں کے 5ویں سے 9ویں گروپ اور اسٹیج 4 کے بعد پہیوں کے درمیان ڈرم کی انگوٹھی سبھی کو الائے اسٹیل سے تبدیل کر دیا گیا ہے۔ سٹیل.

ٹائٹینیم الائے پارٹس کی پروسیسنگ اور مینوفیکچرنگ میں بھی خصوصی ضروریات ہوں گی۔ جب ہمارے ملک نے ٹائٹینیم الائے فین بلیڈز کی پہلی کھیپ پر کارروائی کی، تو اسے بے مثال پروسیسنگ کی ناکامیوں کا سامنا کرنا پڑا۔

پنکھے کے بلیڈ کا آخری عمل بلیڈ کے جسم کو پالش کرنا ہے۔ نام نہاد پالش اس وقت ہوتی ہے جب تیز رفتار گھومنے والے پالش کرنے والے پہیے پر بلیڈ ایک دوسرے کے خلاف رگڑتے ہیں، اور بلیڈ کی سطح کو نہ صرف ڈیزائن کے سائز کی ضروریات کو پورا کرنے کے لیے پالش کیا جاتا ہے، بلکہ سطح کو روشن بھی بنایا جاتا ہے۔ جب بلیڈ کو پالش کیا جاتا ہے، تو بلیڈ کی سطح اور پیسنے والا پہیہ ایک دوسرے کے خلاف رگڑتا ہے، جس سے بڑی مقدار میں چمکدار مریخ پیدا ہوگا، جو رات کے آسمان میں آتش بازی کی طرح زمین پر چھڑکایا جائے گا۔ جب اسٹیل بلیڈ کو پالش کیا جاتا ہے، تو یہ مارس نیچے کی طرف اسپرے کیے جاتے ہیں، ہوا کے ذریعے ٹھنڈے ہوتے ہیں، آہستہ آہستہ سرخ سے سرمئی میں بدل جاتے ہیں، اور آخر میں کم درجہ حرارت کے ساتھ سیاہ چپس میں بدل جاتے ہیں، جس کے پراسیس شدہ حصوں پر کوئی برا اثر نہیں پڑے گا۔ لہذا، بلیڈ پالش کرنے والی ورکشاپ میں، بلیڈ پر مشتمل ملٹی کمپارٹمنٹ پارٹس باکس کو عام طور پر پالش کرنے والے پہیے کے نیچے رکھا جاتا ہے۔ وہ بلیڈ جو پالش ہونے والے ہیں اور جن بلیڈوں کو پالش کیا گیا ہے وہ اس جگہ میں ڈالے جاتے ہیں جہاں بلیڈ لگائے جاتے ہیں، اور بلیڈ کے اوپری حصے کو ڈھکن سے نہیں ڈھانپا جاتا۔

جب ہم نے ٹائٹینیم الائے فین بلیڈ کی پہلی کھیپ پر کارروائی کی تو ہم نے پرانے طرز عمل کی پیروی کی۔ نتیجے کے طور پر، جب پنکھے کے بلیڈ اجزاء اسمبلی کے حصے میں بھیجے گئے، تو ہم نے پایا کہ بہت سے بلیڈوں کی سطح پر متعدد ایبلیشن پوائنٹس تھے، جو کہ حیران کن تھا۔ بغور تجزیہ اور معائنہ کے بعد اسرار کا پتہ چلا۔

اس سے پتہ چلتا ہے کہ جب ٹائٹینیم الائے بلیڈ کو پالش کیا جاتا ہے، تو شیونگ سے پیدا ہونے والا مارس، گرنے کے عمل کے دوران، ہوا سے مسلسل آکسیجن جذب کرتا ہے، جس سے مریخ بڑا اور بڑا ہوتا ہے، اور درجہ حرارت زیادہ ہوتا ہے۔ جب یہ اعلی درجہ حرارت والے مریخ پرزوں کے خانے میں ڈالے گئے بلیڈ کی سطح پر چھڑکتے ہیں، تو کچھ ایبیشن پوائنٹس پیدا ہوتے ہیں۔ وجہ معلوم ہونے کے بعد پرزہ جات کے خانے پر جہاں بلیڈ لگائے گئے تھے پر ایک ڈھکن لگا دیا گیا جس سے یہ بڑا مسئلہ حل ہو گیا۔