گریڈ 1 بمقابلہ گریڈ 2 ٹائٹینیم: ساخت، طاقت اور فارمیبلٹی

دو تجارتی لحاظ سے خالص درجات، ایک کیمسٹری فیملی

گریڈ 1 اور گریڈ 2 ٹائٹینیم دونوں تجارتی طور پر خالص (CP) فیملی کے اندر بیٹھتے ہیں جس کی وضاحت ASTM B265 نے شیٹ، پٹی اور پلیٹ کے لیے اور ASTM B348 کے ذریعے بار اور بلیٹ کے لیے کی ہے۔ کوئی بھی درجہ جان بوجھ کر مرکب نہیں ہے، اور ان کے درمیان واحد سب سے اہم فرق یہ ہے کہ چکی دھات میں کتنی آکسیجن چھوڑتی ہے۔ یہ ایک بیچوالا عنصر پیداوار کی طاقت، کام کے-سخت ہونے کی شرح، کم از کم موڑ کے رداس تک جس تک ایک فیبریکیٹر پہنچ سکتا ہے، اور اسپرنگ بیک کی مقدار کو کنٹرول کرتا ہے جس کی تلافی پریس بریک یا فارمنگ ڈائی میں کرنی پڑتی ہے۔

چونکہ دونوں درجات ایک ہی ہیکساگونل کلوز-پیکڈ کرسٹل جالی، 4.51 جی/سینٹی میٹر 3 کی ایک ہی کثافت اور ایک ہی سیلف-مرمت کرنے والی آکسائڈ فلم کا اشتراک کرتے ہیں، ان کو اکثر ڈرائنگ پر قابل تبادلہ سمجھا جاتا ہے۔ عملی طور پر، غلط درجے کا نام دینے سے یا تو اس طاقت پر بجٹ ضائع ہوتا ہے جو جزو کبھی استعمال نہیں کرتا، یا گہرے-کپڑے، پتلی-دیواری ٹیوبوں اور مضبوطی سے جھکے ہوئے بریکٹ میں کریکنگ پیدا کرتا ہے۔

کیمیکل کمپوزیشن کی حدود کا موازنہ

جدول 1 ASTM B265 اور ASTM B348 کے تحت دو درجات کے لیے زیادہ سے زیادہ قابل اجازت عنصر کی سطحوں کی فہرست دیتا ہے۔ گریڈ 2 زیادہ آئرن اور زیادہ آکسیجن کی اجازت دیتا ہے، جو بالکل وہی ہے جو اس کی طاقت کو بڑھاتا ہے اور اس کی لمبائی کو کم کرتا ہے۔

الفا ٹائٹینیم میں آکسیجن ایک ٹھوس حل ہے-: یہ کرسٹل جالی کو مسخ کرتا ہے اور نقل مکانی کو سخت بناتا ہے۔ گریڈ 1 اور گریڈ 2 کے درمیان زیادہ سے زیادہ آکسیجن کی سطح میں 0.07 پوائنٹ کا اضافہ اس وجہ سے مکینیکل رویے میں معمولی تبدیلی کی بجائے غیر متناسب تبدیلی پیدا کرتا ہے۔

مکینیکل پراپرٹیز شانہ بہ شانہ

ضمانت شدہ کم از کم اقدار کے مقابلہ میں ماپا گیا، گریڈ 2 تقریباً 44% زیادہ تناؤ کی طاقت اور گریڈ 1 کی پیداواری طاقت کو دوگنا کرنے کے قریب پیش کرتا ہے، اور یہ وہاں تک پہنچنے کے لیے صرف چار فیصد تک بڑھاتا ہے۔ چونکہ دونوں درجات کی کثافت یکساں ہے، اس لیے اضافی طاقت پر کبھی بھی اضافی وزن نہیں پڑتا، جو روٹر، ایئر فریم اور چیسس کے کام میں اہمیت رکھتا ہے جہاں بڑے پیمانے پر بجٹ پہلے سے طے کیا جاتا ہے۔

فارمیبلٹی، ویلڈنگ اور مشینی سلوک

گریڈ 1 عام سپلائی میں سب سے نرم تجارتی لحاظ سے خالص ٹائٹینیم ہے اور یہ قدرتی انتخاب ہے جب کسی حصے کو لوڈ کرنے کے بجائے شکل دینا ضروری ہے: گہرے-پیشے، ہائیڈروفارمڈ حصے، پتلی-دیوار کی حرارت-ایکسینجر ٹیوبیں، توسیعی بیلو اور پیچیدہ ایک- آف پین۔ اس کی اونچی لمبائی اسے سخت موڑ والے ریڈیائی کو قبول کرنے دیتی ہے، اور اس کے لیے گریڈ 2 کے مقابلے کم انٹر-اسٹیج اینیلنگ کی ضرورت ہوتی ہے۔

گریڈ 1: کم از کم موڑ کا رداس عام طور پر اینیل شدہ حالت میں شیٹ کی موٹائی سے 1.5 سے 2 گنا زیادہ ہوتا ہے۔

گریڈ 2: کم از کم موڑ کا رداس عام طور پر شیٹ کی موٹائی سے تقریباً 2 سے 2.5 گنا زیادہ ہوتا ہے، اور یہ تیزی سے کام کرتا ہے-، اس لیے ترقی پسند فارمنگ آپریشنز کو زیادہ فراخ ریڈی یا اضافی اینیلز کی ضرورت ہوتی ہے۔

AWS A5.16 پر ERTi-1 یا ERTi-2 فلر کا استعمال کرتے ہوئے، دونوں گریڈز کو مکمل آرگن شیلڈنگ کے تحت ٹنگسٹن انرٹ گیس یا پلازما کے طریقوں سے صاف طور پر ویلڈ کیا جاتا ہے۔ گریڈ 2 ان دونوں میں زیادہ بخشنے والا ہے کیونکہ یہ معمولی گرمی کے ان پٹ تغیرات کے لیے کم حساس ہے۔

مشیننگ کا موازنہ دو درجات کے لیے کیا جاتا ہے اور دونوں کو مشکل کے طور پر درجہ بندی کیا جاتا ہے: کم تھرمل چالکتا گرمی کو کٹنگ کنارے پر مرکوز کرتی ہے، اور کم لچکدار ماڈیولس انحراف اور چہچہانا کو فروغ دیتا ہے۔ تیز، مثبت-ریک کاربائیڈ ٹولز، سخت فکسچرنگ اور فراخ سیلاب یا ہائی پریشر کولنٹ معیاری مشق ہیں۔

ایرو اسپیس سروس اور بلند درجہ حرارت

جہاں فلائٹ ہارڈویئر کا تعلق ہے، گریڈ 2 کو گریڈ 1 سے کہیں زیادہ کثرت سے متعین کیا جاتا ہے۔ عام اجزاء میں ایئر فریم بریکٹ اور فٹنگز، ہائیڈرولک لائن سپورٹ، انجن کے لوازمات، لینڈنگ-گیئر ڈیٹیل پارٹس، فاسٹنر اور کنیکٹر ہارڈویئر شامل ہیں۔ اس کی وجوہات میں اعلیٰ گارنٹی شدہ طاقت، سائکلک لوڈنگ کے تحت متوقع تھکاوٹ کا رویہ اور ایک مستحکم مائیکرو اسٹرکچر ہے جو مسلسل سروس میں تقریباً 300 ڈگری سینٹی گریڈ تک اپنی سختی کو برقرار رکھتا ہے، جو زیادہ تر ایئر فریم اور انجن-بے ماحول کا احاطہ کرتا ہے۔

ایرو اسپیس میں گریڈ 1 ایک مختلف کردار میں ظاہر ہوتا ہے: ڈکٹنگ، ہیٹ شیلڈز، ایکسپینشن جوائنٹ، اور شیم یا سیل عناصر جہاں بوجھ کی گنجائش کے بجائے تعمیل ڈیزائن ڈرائیور ہے۔ کسی بھی گریڈ کے لیے سرٹیفیکیشن عام طور پر ASTM B265 یا ASTM B348 کے ساتھ مکمل حرارت کے ساتھ منسلک ہوتا ہے-نمبر ٹریس ایبلٹی، اور امپلانٹیبل یا میڈیکل-ملحقہ ہارڈویئر کے لیے ASTM F67 تجارتی طور پر خالص ساخت کی ضروریات کو کنٹرول کرتا ہے۔

موٹرسپورٹ اور جنرل فیبریکیشن

موٹرسپورٹ ایک مختصر ڈیزائن سائیکل کے ساتھ اسی منطق کی پیروی کرتی ہے۔ گریڈ 1 کا استعمال ایگزاسٹ سسٹم، ہیٹ شیلڈز، حفاظتی پینلز اور ہینڈ-من گھڑت باڈی ورک کے لیے کیا جاتا ہے جہاں لچک اور ویلڈیبلٹی نتائج کا فیصلہ کرتی ہے۔ گریڈ 2 کو سسپنشن آرمز، اپرائٹس، چیسس بریکٹ، انجن انٹرنل اور ہائی-اسٹریس فاسٹنرز کے لیے استعمال کیا جاتا ہے، جہاں پیداوار کی طاقت موڑنے کی صلاحیت سے زیادہ اہمیت رکھتی ہے۔

وزن کا فائدہ تجارتی دلیل ہے: گریڈ 2 کا سیدھا یا سسپنشن لنک ایک موازنہ سٹیل کے جزو کے تقریباً 45% بڑے پیمانے پر مساوی سختی پر رکھتا ہے، جب کہ گریڈ 8.8 یا 10.9 سٹیل فاسٹنرز کو عام طور پر گریڈ 2 کے ٹائٹینیم فاسٹنرز سے تبدیل کر دیا جاتا ہے تاکہ غیر منقسم جگہوں پر بڑے پیمانے پر بچت ہو سکے۔

سنکنرن مزاحمت اور ماحولیاتی کارکردگی

دونوں گریڈز چند نینو میٹر موٹی ایک غیر فعال ٹائٹینیم ڈائی آکسائیڈ فلم پر انحصار کرتے ہیں جو آکسیجن یا نمی کی موجودگی میں کھرچنے پر فوری طور پر دوبارہ بن جاتی ہے۔ عملی طور پر دو درجات سروس کے ماحول میں تقریباً یکساں برتاؤ کرتے ہیں:

سمندری پانی میں مسلسل ڈوبنا اور بار بار نمک کا سپرے-معمول کے حالات میں بغیر کسی گڑھے یا دراڑ کے حملے کے۔

کلورین، ہائپوکلورائٹ اور کلورائد-کیمیکل پلانٹس اور ڈی سیلینیشن سسٹمز میں بیئرنگ پروسیس سٹریم۔

آکسیڈائزنگ تیزاب اور ہلکے سے کم کرنے والا میڈیا، جہاں غیر فعال فلم کو موجود آکسیڈائزنگ پرجاتیوں کے ذریعہ برقرار رکھا جاتا ہے۔

کئی دہائیوں کے دوران صنعتی اور سمندری ماحول، جس میں حفاظتی کوٹنگ کی ضرورت نہیں ہے۔

ڈیزائن کے دوران تین حدود توجہ کے مستحق ہیں۔ ٹائٹینیم ہائیڈرو فلورک ایسڈ، مرتکز گرم کم کرنے والے تیزاب، یا بغیر پانی کے خشک کلورین کے لیے موزوں نہیں ہے۔ گیلے ماحول میں کاربن سٹیل یا سٹینلیس سٹیل سے گیلوینک کپلنگ کا انتظام تنہائی کے ساتھ یا بڑے کیتھوڈ-سے-انوڈ ایریا کے تناسب سے گریز کیا جانا چاہئے۔ اور نمی کی موجودگی میں بلند درجہ حرارت پر ہائیڈروجن کی مقدار پتلی حصوں کو متاثر کر سکتی ہے، یہی وجہ ہے کہ 0.015% زیادہ سے زیادہ ہائیڈروجن کی سطح کو دونوں درجات میں سختی سے کنٹرول کیا جاتا ہے۔

گریڈ 1 اور گریڈ 2 کے درمیان انتخاب کیسے کریں۔

گریڈ 1 کا انتخاب کریں جب شدت، ویلڈیبلٹی یا اثر رواداری ڈیزائن کو آگے بڑھاتی ہو، یا جب حصہ ایک کور، شیلڈ، ڈکٹ یا گاسکیٹ ہو جس میں تھوڑا سا ساختی بوجھ ہو۔

گریڈ 2 کا انتخاب کریں جب حصہ ساختی بوجھ اٹھائے، جب تھکاوٹ کی زندگی کا مظاہرہ کیا جائے، یا جب زیادہ پیداواری طاقت کے ساتھ دیوار کی ہلکی موٹائی حاصل کی جا سکے۔

اہلیت کی جانچ اور ویلڈنگ کے طریقہ کار کی منظوری کے بعد جاری کردہ ڈرائنگ پر درج گریڈ کے ساتھ رہیں؛ دو درجات کے درمیان سوئچ کرنے سے ویلڈ کے طریقہ کار کی اہلیت بدل جاتی ہے اور بعض اوقات تیار شدہ حصے کی دوبارہ{0}}سرٹیفیکیشن کی ضرورت ہوتی ہے۔

دو درجات کو کبھی بھی طبی اجزاء یا دباؤ کے آلات میں ایک دوسرے کے ساتھ بدلنے کے قابل استعمال نہ کریں، جہاں ڈیزائن کی قابل اجازت مخصوص تصریحات اور گریڈ سے منسلک ہوں۔

اکثر پوچھے گئے سوالات

سوال: گریڈ 1 اور گریڈ 2 ٹائٹینیم کے درمیان بنیادی فرق کیا ہے؟
آکسیجن کا مواد۔ گریڈ 1 0.18% آکسیجن اور گریڈ 2 سے 0.25% تک محدود ہے، جو گریڈ 2 کو تناؤ میں تقریباً 44% مضبوط اور پیداوار میں تقریباً دوگنا مضبوط بناتا ہے، جب کہ گریڈ 1 زیادہ لمبا رکھتا ہے اور زیادہ آسانی سے بنتا ہے۔

سوال: کیا گریڈ 1 اور گریڈ 2 ٹائٹینیم کا وزن ایک جیسا ہے؟
جی ہاں دونوں کی کثافت 4.51 g/cm3 ہے اور تقریباً 102 GPa کا ایک ہی لچکدار ماڈیولس ہے، اس لیے درجات کو تبدیل کرنے سے طاقت اور لچک میں تبدیلی آتی ہے لیکن ایک جیسے حصے کی کمیت نہیں۔

سوال: کیا گریڈ 1 اور گریڈ 2 کو ایک دوسرے سے ویلڈ کیا جا سکتا ہے؟
جی ہاں دونوں ہی الفا ٹائٹینیم ہیں جن کا موازنہ ویلڈنگ کے رویے کے ساتھ کیا جاتا ہے، اور AWS A5.16 سے گریڈ 2 کی فلر وائر عام طور پر ان میں شامل ہونے کے لیے استعمال ہوتی ہے، بشرطیکہ یہ طریقہ کار دونوں مواد کے پتلے یا زیادہ روکے ہوئے کے لیے اہل ہو۔

سوال: کون سا گریڈ زیادہ سنکنرن مزاحم ہے؟
سمندری پانی، کلورائڈز اور زیادہ تر صنعتی ماحول میں فرق نہ ہونے کے برابر ہے کیونکہ دونوں کا انحصار ایک ہی غیر فعال آکسائیڈ فلم پر ہے۔ جہاں سنکنرن الاؤنس دیوار کی موٹائی کو بڑھاتا ہے، گریڈ 1 کو اکثر تھوڑی مقدار میں اضافی لچک اور کم لاگت حاصل کرنے کے لیے منتخب کیا جاتا ہے۔

سوال: گہری ڈرائنگ کے لیے کون سا گریڈ بہتر ہے؟
گریڈ 1۔ اس کی 24% کم از کم اور کم پیداوار کی طاقت کی زیادہ لمبائی کریکنگ سے پہلے گہری ڈرا اور سخت موڑ والے ریڈی کی اجازت دیتی ہے، اور اسے عام طور پر گریڈ 2 کے مقابلے میں کم درمیانی اینیلز کی ضرورت ہوتی ہے۔

سوال: کون سے معیارات گریڈ 1 اور گریڈ 2 کی مل مصنوعات کا احاطہ کرتے ہیں؟
شیٹ، پٹی اور پلیٹ کے لیے ASTM B265 اور ASME SB-265، بار اور بلیٹ کے لیے ASTM B348، سیملیس ٹیوب کے لیے ASTM B337، ویلڈیڈ ٹیوب کے لیے ASTM B338، تار کے لیے ASTM B863، اور تجارتی طور پر ptiuretan کے میڈیکل گریڈ کے لیے ASTM F67۔

سوال: 300 ڈگری سینٹی گریڈ پر کون سا درجہ استعمال کیا جانا چاہئے؟
گریڈ 2 اس درجہ حرارت پر مسلسل سروس کے لیے معمول کا انتخاب ہے کیونکہ یہ گریڈ 1 کے مقابلے میں بڑے مارجن کے ساتھ مفید طاقت کو برقرار رکھتا ہے، حالانکہ کریپ رویے اور جوائنٹ ڈیزائن کا اب بھی طویل مدتی آپریشن کے لیے جائزہ لیا جانا چاہیے۔