50,000-टन forging press बनाने का तरीका

 (construction-physics.com)
1 पॉइंट द्वारा GN⁺ 2024-08-22 | 1 टिप्पणियां | WhatsApp पर शेयर करें
  • 1950 के दशक में, जब jet विमान ध्वनि की गति के दोगुने क्षेत्र में प्रवेश कर रहे थे, अमेरिका ने हल्के और अधिक मज़बूत aircraft components बनाने के लिए Heavy Press Program शुरू किया
  • रक्षा विभाग ने योजना को समायोजित कर 6 forging press और 4 extrusion press बनवाए, और बड़े parts के ज़रिए parts की संख्या, machining time और weight घटाने की कोशिश की
  • 50,000-टन forging press एक अत्यंत विशाल manufacturing infrastructure था, जिसके लिए 10-मंज़िला इमारत जितना आकार, 100-foot गहरी भूमिगत संरचना, 13-foot concrete दीवारें, और 7,000psi hydraulic system की ज़रूरत थी
  • इसके पूरा होने के बाद यह साबित हुआ कि 4 forgings 272 parts और 2,700 rivets की जगह ले सकते हैं, और 9 बड़े extrusions 81 parts तथा 9,000 से अधिक fasteners को हटा सकते हैं, यानी manufacturing cost reduction स्पष्ट रूप से हासिल हुआ
  • military manufacturing capability में किया गया निवेश aircraft, missile, submarine, spacecraft, और commercial aviation तक फैल गया, और आज के Giga-casting जैसे बड़े single-piece manufacturing रुझानों से भी जुड़ता है

Jet युग को चाहिए थे बड़े parts

  • 1940 के दशक के अंत और 1950 के दशक की शुरुआत में, jet engine के आगमन से अमेरिकी military aircraft design में बड़ा बदलाव आया
    • द्वितीय विश्व युद्ध के सबसे तेज propeller aircraft level flight में लगभग 500 miles per hour से थोड़ा कम तक पहुँचते थे
    • 1950 के दशक के मध्य तक jet aircraft 1,300 miles per hour से अधिक, यानी ध्वनि की गति के लगभग दोगुने पर उड़ रहे थे
  • इस प्रदर्शन के लिए सिर्फ शक्तिशाली jet engine ही नहीं, बल्कि Inconel, titanium जैसी सामग्रियाँ और ऐसे manufacturing methods भी चाहिए थे जो अधिक मज़बूत और हल्के aircraft parts बना सकें
  • एक promising solution बड़े forgings और extrusions का उपयोग था
    • forging वह प्रक्रिया है जिसमें metal पर दबाव डालकर, आमतौर पर hammering या बड़े press से, उसका आकार बनाया जाता है
    • extrusion वह प्रक्रिया है जिसमें metal को किसी विशेष आकार के opening से धकेलकर shape दिया जाता है
  • उस समय aircraft में forging और extrusion का उपयोग तो होता था, लेकिन बनने वाले parts इतने छोटे थे कि छोटे parts को सैकड़ों या हज़ारों fasteners से जोड़ना पड़ता था
  • बड़े forgings और extrusions कई छोटे parts की जगह लेकर अधिक पतली, हल्की और मज़बूत संरचनाएँ बना सकते थे, और aerodynamic surfaces तथा sealing quality भी बेहतर कर सकते थे
  • plate या billet से material काटकर shape बनाने की विधि में बहुत बड़े machines और लंबा machining time लगता था, और मोटी plate या billet के केंद्र भाग के mechanical properties भी अनिश्चित रहते थे
    • forgings का एक लाभ यह था कि उनमें stress pattern के अनुसार grain direction नियंत्रित की जा सकती थी
    • cast materials की properties पर्याप्त नहीं थीं, और उस समय की casting technology भी efficient metal distribution और thin sections हासिल करने के स्तर तक नहीं पहुँची थी

जर्मनी के बड़े press और अमेरिका की दौड़

  • Heavy Press Program की जड़ें 1920 के दशक के जर्मनी तक जाती हैं
    • Versailles Treaty के कारण जर्मनी ने अपने पश्चिमी iron production क्षेत्रों का बड़ा हिस्सा खो दिया था, और iron तथा steel की कमी लंबे समय तक बनी रही
    • इस कारण जर्मनी ने magnesium और aluminum जैसे दूसरे metals का अधिक उपयोग शुरू किया
  • aluminum और magnesium को hammering से shape देने पर वे आसानी से टूट जाते थे, और magnesium में समस्या विशेष रूप से गंभीर थी
    • इसके विपरीत hydraulic press से दबाकर shape देने पर अच्छे परिणाम मिलते थे
  • प्रथम विश्व युद्ध के बाद जर्मनी ने लगातार बड़े press विकसित किए
    • forging के लिए उसने 7,000-ton press, 16,500-ton के 3 press, और 33,000-ton press बनाए, और 55,000-ton press की भी योजना बनाई
    • extrusion के लिए, द्वितीय विश्व युद्ध के अंत तक 12,000-ton extrusion press के 4 units विभिन्न चरणों में तैयार किए जा रहे थे, और 25,000-ton press अभी drawing stage में था
    • यहाँ “ton” का मतलब press का खुद का वजन नहीं, बल्कि उसकी pressing capacity है
  • 1942 में अमेरिका ने जर्मन aircraft wreckage की जाँच करते हुए ऐसे forgings देखे जो उसके अपने उत्पादन से कहीं बड़े थे
    • इसके जवाब में Massachusetts के Wyman-Gordon plant में 18,000-ton forging press का निर्माण शुरू हुआ, लेकिन यह 1946 में पूरा हुआ
  • जर्मनी के आत्मसमर्पण के बाद अमेरिका और सोवियत संघ ने जर्मनी की large-press capability भी आपस में बाँट ली
    • अमेरिका ने 4 जर्मन press खोलकर अपने देश ले गया
    • सोवियत संघ ने 33,000-ton press, 55,000-ton press का design, और जर्मन metallurgy experts हासिल किए

Heavy Press Program की design और construction

  • 1940 के दशक के अंत में अमेरिका कई कारणों से अपने बड़े press निर्माण की दिशा में बढ़ा
    • बेहतर aircraft performance के कारण हल्के और मज़बूत parts की माँग बढ़ रही थी
    • जर्मनी ने बड़े aircraft forgings और extrusions की संभावनाएँ दिखा दी थीं
    • अमेरिका ने अपने 18,000-ton press के संचालन का अनुभव भी हासिल कर लिया था
    • सोवियत संघ ने जर्मनी के सबसे बड़े press और designs हासिल कर लिए थे, जिससे अमेरिका के aircraft manufacturing capability में पीछे छूटने का खतरा पैदा हुआ
  • Air Force ने उत्पादन में मौजूद 17 aircraft models का अध्ययन किया और कई aircraft manufacturers का सर्वे करने के बाद यह निष्कर्ष निकाला कि बड़े forging और extrusion press के संभावित लाभ बहुत बड़े हैं
  • 1950 में रक्षा विभाग ने 17 बड़े press बनाने का program शुरू किया
    • शुरुआती योजना में 9 die-forging press और 8 extrusion press शामिल थे
    • press और ज़रूरी supporting facilities सहित अनुमानित लागत 389 million dollars थी
    • बाद में Wyman-Gordon के 18,000-ton press और जर्मनी से लाए गए 4 press को छोड़कर, योजना घटाकर 4 extrusion और 6 forging press, कुल 10 units तक सीमित कर दी गई
    • अंतिम लागत 239 million dollars रही, जो 2024 के हिसाब से 2.8 billion dollars के बराबर है
  • program को वित्तपोषण रक्षा विभाग ने दिया और प्रबंधन Air Force ने किया, लेकिन press निजी कंपनियों को lease पर देकर चलाए गए
    • कंपनियों को अनुकूल lease terms मिलीं, बदले में maintenance और operating cost उन्हें उठानी थी
    • सरकार को operating revenue का 4–5% मिलता था
    • उस समय यह व्यवस्था विवादास्पद थी
  • 1952 में शुरू हुआ construction एक विशाल engineering effort था
    • 50,000-ton forging press 10-मंज़िला इमारत जितना बड़ा था और एक battleship को उठाने जितनी ताकत पैदा कर सकता था
    • 35,000-ton forging press भी बहुत छोटा नहीं था
    • 12,000-ton extrusion press की लंबाई 120 feet थी, और इसकी capacity अमेरिका के उस समय के सबसे बड़े extrusion press से दोगुने से भी अधिक थी
  • अधिकांश forging press ज़मीन के नीचे लगाए गए और उनके लिए 100-foot गहरे गड्ढे तथा 13-foot मोटी concrete दीवारें चाहिए थीं
    • press में 200-ton crossbeam, 90-ton cylinder support, और 145-ton tie rod जैसे उस समय के सबसे बड़े iron और steel components शामिल थे
    • 108-foot tie rod बनाने के लिए विशेष furnace की ज़रूरत पड़ी, और इन्हें ले जाने के लिए कई cranes लगानी पड़ीं
    • कुछ parts का वजन एक single railcar की सीमा से अधिक था, इसलिए उन्हें कई railcars में बाँटकर ले जाया गया
    • parts की sourcing सिर्फ Bethlehem Steel जैसे अमेरिकी suppliers से नहीं, बल्कि England, Scotland, France और Japan से भी हुई
  • supporting infrastructure भी press जितना ही विशाल था
    • हज़ारों gallons क्षमता वाले water tanks और पानी को 7,000psi तक pressurize करने वाले complex pump systems चाहिए थे
    • नए बड़े furnaces, saws, और stretching equipment बनाए गए
    • milling और metal companies को बड़े press के लिए और बड़े aluminum ingots बनाने के तरीके खोजने पड़े
    • Alcoa ने Cleveland में 50,000-ton और 35,000-ton forging press रखने के लिए 500,000-square-foot का नया plant बनाया

लागत में कमी और उपयोग का विस्तार

  • पहला Heavy Press 1954 में चालू हुआ और 1956 तक सभी पूरे हो गए
  • इन press ने aircraft parts की संख्या और manufacturing cost दोनों को काफी घटा दिया
    • एक उदाहरण में 4 forgings ने 272 अलग-अलग parts और 2,700 rivets वाली assembly की जगह ले ली
    • दूसरे उदाहरण में 9 बड़े extrusions ने 81 छोटे parts की जगह ली, 9,000 से अधिक fasteners हटाए, और part cost को 30% तथा weight को 6% घटा दिया
  • बड़े press ने machining time भी कम किया
    • आमतौर पर forgings या extrusions press से final dimensions में पूरी तरह तैयार होकर नहीं निकलते थे, इसलिए post-processing की ज़रूरत रहती थी
    • लेकिन वे final shape के काफी करीब पतले और जटिल parts बना सकते थे, जिससे काटकर हटाए जाने वाले material और समय दोनों में बड़ी कमी आई
    • एक part में 1,600-pound stock से 1,200 pounds से अधिक material हटाने और 18,000 dollars machining cost वाली प्रक्रिया की जगह 321-pound stock और 500 dollars machining cost वाली प्रक्रिया आ गई
    • एक दूसरे part में हटाए जाने वाले material की मात्रा 23 pounds से घटकर 2 pounds रह गई
  • इसका असर पूरे aircraft cost पर भी पड़ा
    • Convair F-102A में savings 20,000 dollars आंकी गई, जो aircraft price का लगभग 1.6% थी
    • बड़े bombers में कुल cost का 5–10% तक बचने का अनुमान था
    • सिर्फ B-52 में हुई savings को ही Heavy Press Program की कुल लागत से अधिक माना गया
    • 1960 के दशक तक अनुमान था कि Heavy Press ने सरकारी manufacturing cost में लगभग 500 million dollars की कमी की
  • इसका उपयोग aircraft से आगे भी फैल गया
    • इसका इस्तेमाल ballistic missiles, nuclear submarines, और Army armored vehicle parts में हुआ
    • Mercury space capsule का beryllium heat shield और Saturn V rocket को launch pad पर पकड़कर रखने वाले विशाल aluminum “anchors” भी forge किए गए
    • 1956 में इसका पहला उपयोग commercial aircraft parts के लिए हुआ, और 1960 के दशक तक यह आम हो गया
    • Boeing 747 के landing gear support के लिए 4,000-pound titanium beam उस समय तक बना सबसे बड़ा titanium forging था
  • शुरुआत में यह aluminum और magnesium parts के लिए design किया गया था, लेकिन 1960 के दशक तक steel, titanium, nickel, copper, columbium, और beryllium जैसे कई दूसरे metals भी इन press में इस्तेमाल होने लगे

manufacturing capability में निवेश का दीर्घकालिक असर और आधुनिक समानताएँ

  • Heavy Press को “industrial history में metalworking का सबसे तेज़ और व्यापक advance” और aircraft manufacturing में बड़ी छलांग माना गया
  • 2000 के दशक की शुरुआत तक Heavy Press से बने parts हर operational अमेरिकी military aircraft और Airbus तथा Boeing के बनाए हर aircraft में मौजूद थे
  • 50,000-ton के दो forging press, 2018 में 60,000-ton press आने तक, अमेरिका के सबसे बड़े closed-die forging press थे
  • Heavy Press Program इस बात का उदाहरण है कि military purpose के लिए किया गया manufacturing capability investment कैसे दूसरे क्षेत्रों तक फैल सकता है
    • इसे supersonic aircraft के लिए हल्के और मज़बूत parts बनाने के उद्देश्य से बनाया गया था, लेकिन बाद में इसका उपयोग spacecraft, power systems, और commercial aircraft में भी हुआ
    • अमेरिका ने 70 से अधिक वर्षों तक इन press का लाभ उठाया, और अमेरिकी commercial aircraft manufacturing की सफलता का एक हिस्सा भी इनके अस्तित्व से जुड़ा है
  • manufacturing improvements सीधे यह तय करते हैं कि कौन-सी technology commercial रूप से संभव होगी
    • बड़े press ने कई parts और fasteners को कम संख्या वाले बड़े parts से बदलने और machining time घटाने वाली design for manufacturability optimization को संभव बनाया
    • 1964 में Air Force के एक आधिकारिक बयान ने कहा कि Heavy Press Program की उपलब्धियों की सूची बनाना “लगभग आधुनिक advanced aircraft के इतिहास को बयान करने जैसा” है, और यह भी माना कि इससे aircraft wings को fuel-storing wet wing के रूप में पर्याप्त कम लागत पर बनाना संभव हुआ
  • Tesla की large aluminum castings इसका एक समान आधुनिक उदाहरण हैं
    • Tesla कई या सैकड़ों छोटे parts की जगह बड़े aluminum castings का उपयोग करती है
    • इसके लिए अभूतपूर्व आकार के Giga-casting equipment की ज़रूरत पड़ी
    • Tesla इस approach को अपनाने वाली पहली automaker थी, और अनुमान है कि इससे vehicle body के कुछ हिस्सों की लागत 20–40% तक घटती है
    • बाद में कई automakers, विशेषकर चीन की कंपनियाँ, इस approach को अपनाने लगीं
  • और भी बड़े press की संभावना पर पहले भी चर्चा हुई, लेकिन वे वास्तव में बनाए नहीं गए
    • आज का सबसे बड़ा closed-die forging press चीन में 80,000-ton class तक पहुँच चुका है
    • 1950 के दशक के experts का मानना था कि aircraft manufacturing के लिए 200,000-ton class press उपयोगी हो सकता है
    • SR-71 development के अनुभव के बाद Kelly Johnson का मानना था कि अमेरिका को 250,000-ton press की ज़रूरत है
    • 1980 के दशक में Army ने भी 200,000-ton press की उपयोगिता का अध्ययन किया, लेकिन अमेरिका या कहीं और ऐसा press नहीं बनाया गया
  • अमेरिका ने इस पैमाने की machines बनाने का कुछ अनुभव खो दिया है या वह दूसरे क्षेत्रों में चला गया है
    • मूल Heavy Press, Loewy Hydropress और Mesta जैसी अमेरिकी कंपनियों ने बनाए थे
    • 2000 के दशक की शुरुआत में जब Alcoa के 50,000-ton press का refurbishment हुआ, तो parts जर्मनी की SMS से आए, और इसी कंपनी ने 60,000-ton forging press भी बनाया
    • अमेरिकी automakers द्वारा उपयोग किए जाने वाले बड़े Giga-casting equipment का बहुत बड़ा हिस्सा IDRA जैसी चीन या चीनी स्वामित्व वाली कंपनियाँ बनाती हैं
  • technological progress का मतलब ऐसी चीज़ें बनाना है जो पहले संभव नहीं थीं, और यदि कोई देश manufacturing technology की सीमाओं को आगे नहीं बढ़ाता, तो उसके उन प्रतिस्पर्धियों से पीछे छूटने का जोखिम रहता है जो ऐसा कर रहे हैं

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1 टिप्पणियां

 
GN⁺ 2024-08-22
Hacker News की रायें

  • Forged parts का एक बड़ा फायदा यह है कि उनमें grain direction को डिज़ाइन के stress pattern के हिसाब से adjust किया जा सकता है, और यह बात वाकई बहुत कम आंकी जाती है
    अक्सर लोग दोहराते हैं कि forging बस ज़्यादा मजबूत होती है, लेकिन steel को सिर्फ दबाकर कुचल देने से वह मजबूत नहीं हो जाती। forging, आकार को बस पीटकर बनाने से कहीं ज़्यादा जटिल है
    Steel cable काफी साधारण steel को उसकी मूल लंबाई से सैकड़ों गुना खींचकर बनाए जाते हैं, और सिर्फ इसी प्रक्रिया से उस दिशा में उसकी strength 2–4 गुना बढ़ जाती है। piston rod को लंबाई की दिशा में मजबूत होना चाहिए, इसलिए final size के करीब material से शुरू करने के बजाय छोटे और मोटे ingot से शुरू करके उसे लंबा खींचना बेहतर होता है
    I-beam बनाने की कल्पना करें: बीच वाले हिस्से को पीटकर पतला बनाया जा सकता है, लेकिन तब सिर्फ बीच थोड़ा मजबूत होगा और किनारों को खास फायदा नहीं मिलेगा। इसके उलट, अगर किनारों को पकड़कर खींचा जाए, तो bending के खिलाफ मजबूत लंबा, continuous fiber flow बनता है। कहां, कैसे, और किस क्रम में material को खींचा जाता है—यही सब कुछ तय करता है
    थोड़ी-सी भी complexity वाले parts में भी इस process optimization की कठिनाई modern engineering problems जैसी होती है, और पुराने जमाने का लोहार वास्तव में बौद्धिक काम करने वाला व्यक्ति था

    • यह effect polymers पर भी लागू होता है, और शायद और ज्यादा स्पष्ट रूप से
      polyethylene bag (LDPE) को एक दिशा में खींचने पर आप देख सकते हैं कि material पतला होते हुए भी मजबूत हो जाता है, क्योंकि polymer chains align हो जाती हैं। आखिरकार यह “drawn fiber” बन जाता है, जिसमें molecular strands fiber direction में aligned होते हैं और optimal tensile strength देते हैं
    • Steel को सिर्फ दबाने से भी वह सचमुच मजबूत हो सकता है। वजह है crystal structure के अंदर dislocations की संख्या बढ़ना
      grains छोटे होने पर grain direction adjustment न भी हो, तो strength बढ़ जाती है। साथ ही, peening forging जैसा बिल्कुल नहीं है, लेकिन यह भी steel को दबाने की प्रक्रिया है, और residual compressive stress वाले क्षेत्रों में उस stress से ऊपर जाने तक crack शुरू होना मुश्किल होता है, जिससे strength बढ़ती है। खास तौर पर fatigue resistance और ज्यादा बढ़ता है
    • ACOUP के अनुसार, लोहार कभी-कभी हथौड़ा उठाकर सचमुच वार करने वाले unskilled worker, यानी striker, की मदद भी लेते थे
    • ऐसे दावों के लिए मैं evidence देखना चाहूंगा। bicycle, motorcycle, car जैसी hobby magazines में forged parts अच्छे क्यों होते हैं, यह समझाते हुए कई सालों से “grain flow” से बड़ा फायदा मिलता है, ऐसा पढ़ता आया हूं, लेकिन engineering field में काम शुरू करने के बाद से मुझे इसे support करने वाला material ढूंढना मुश्किल लगा
      उदाहरण के लिए, steel bar को steel rope के लिए wire बनाते समय 100 गुना खींचने से strength बढ़ जाती है—ऐसी explanation सही होना मुश्किल है। basic structural steel A36 में 2-inch gauge length पर fracture elongation 23% है [1]। rolling mill में भी एक pass में कितनी reduction की जा सकती है, इसकी सीमा होती है, और उसके बाद cold working effect हटाने के लिए heat treatment से annealing करनी पड़ती है। annealing करने पर elongation और work hardening से मिली strengthening reset हो जाती है। एक बार में बहुत ज्यादा reduce करें या temperature बहुत कम हो, तो material crack होकर उल्टा कमजोर हो जाता है
      sheet metal में भी यह lore है कि rolling direction ही grain flow direction है, इसलिए वह ज्यादा मजबूत होती है, लेकिन बड़ा अंतर दिखाने वाला source मुझे अभी तक नहीं मिला। इस paper [2] में specimen direction के हिसाब से tensile properties अलग बताई गई हैं, लेकिन tensile graph देखने पर फर्क छोटा है। yield strength report नहीं की गई, पर तीनों directions में yield एक ही point पर होता दिखता है। इस test में grains को काटते हुए 90-degree direction ने सबसे ज्यादा tensile strength दिखाई, जो forging “grain flow” समर्थकों की उम्मीद के उलट था। फर्क का magnitude भी बड़ा नहीं है और reasonable design के typical safety factor की तुलना में छोटा है
      automotive parts design में मैंने forging process को मुख्यतः production efficiency की वजह से चुना जाते ही देखा है। अगर part bar stock या sheet stock के envelope को लगभग भर देता है, तो उसे हमेशा bar या sheet से machining करके बनाया जाता है। अगर बहुत खाली space हो, तो हिसाब लगाया जाता है कि forging die और development cost material और processing cost में बचत से recover होगी या नहीं। अगर non-forged parts सचमुच meaningful रूप से कमजोर होते, तो manufacturing method के हिसाब से part dimensions बदलने चाहिए थे, लेकिन मैंने ऐसा मामला अभी तक नहीं देखा
      आखिर में, कई forged parts बाद में heat-treated होते हैं। steel heat treatment, steel के अंदर grains को तोड़कर recrystallize करने के तरीके से काम करता है। exact process और geometry के हिसाब से final product का grain flow हट जाता है या कम हो जाता है
      फिर भी forging की superiority का दावा बना हुआ है, इसलिए अच्छा होगा अगर जिसने सच में इस effect को test किया हो, वह change के magnitude को दिखाने वाला technical data दे
      [1] https://matweb.com/search/DataSheet.aspx?MatGUID=d1844977c5c...
      [2] https://www.researchgate.net/publication/283447700_The_effec...
    • पहले से खींचे गए छोटे wire pieces से additive manufacturing करना संभव होगा या नहीं, यह जानने की जिज्ञासा है

  • अगर आप यह लेख पढ़ रहे हैं, तो बड़े press forging के एक तरह के समकक्ष के रूप में explosive forming के बारे में भी जान लेना उपयोगी होगा [1]. इसमें chemical high explosive से die material को template के खिलाफ धकेला जाता है
    विस्फोट से पैदा होने वाला overpressure बड़े press forging जैसा या उससे भी ज्यादा हो सकता है. 50,000 US short ton press करीब 500MN का force देता है, और TNT या PETN explosive के blast center के पास peak overpressure MPa से ऊपर हो सकता है [2], इसलिए part की shape के हिसाब से यह तुलना योग्य है. बोनस के तौर पर इसकी एक दिलचस्प खासियत यह भी है कि complex cylindrical और spherical shapes बहुत आसानी और सटीकता से बनाई जा सकती हैं
    जिन लोगों ने यह तरीका इस्तेमाल किया है, वे जानते हैं कि superconducting magnets बनाते समय titanium या high-grade non-magnetic stainless steel (A4, µr ≈ 1) को explosive forming करके processing के दौरान martensite बनने से बचाया गया था. एक बड़े international MRI scanner निर्माता ने भी एक relatively niche product में यह तरीका इस्तेमाल किया था. यह metal spinning [3] का “extreme version” जैसा है, जिसमें घूमते हुए metal piece को rotationally symmetric mandril के खिलाफ धकेला जाता है
    [1] https://en.wikipedia.org/wiki/Explosive_forming
    [2] https://www.researchgate.net/figure/Variation-of-peak-over-p...
    [3] https://en.wikipedia.org/wiki/Metal_spinning

    • explosive forming का इस्तेमाल aluminium boat hulls बनाने में भी हुआ है [1]. यह बहुत बड़े sheet metal parts को form करने के लिए उपयोगी तरीका है
      [1] https://www.youtube.com/watch?v=CbS6rS0seuk
    • पहले मैं pressure vessel manufacturer में design engineer था, और ज्यादा महंगी corrosion-resistant layer को carbon steel based parts से जोड़ने के लिए हम हमेशा explosion bonding इस्तेमाल करते थे
      उदाहरण के लिए shell and tube heat exchangers में, tubes के अंदर बहुत reactive material बह सकता है, इसलिए tube side को indium, titanium, nickel, या S32205/S31803 जैसी महंगी stainless steel से बनाया जा सकता है. वहीं shell side में अगर सिर्फ cooling river water बहता है, तो paint करना और अंदर कहीं sacrificial anode लगाना ही पर्याप्त होता है
      वह partition plate जिससे सभी tubes गुजरती हैं, यानी tubesheet, 6 feet (180cm) diameter और 4–8 inches (10–20cm) मोटी हो सकती है. इसे पूरी तरह special material से बनाना बेहद महंगा होगा, और हो सकता है जरूरी thickness में material मिले भी नहीं. लागत आसानी से छह अंकों वाले dollar figure तक पहुंच जाती है
      कभी-कभी welder process fluid की corrosive properties झेल सकने वाले weld metal से पूरी surface को overlay कर देता है, लेकिन बड़े parts में इसमें कई दिन लग सकते हैं और brass जैसे कुछ metal combinations में यह संभव ही नहीं होता
      इसलिए महंगे material की “thin” layer, करीब 1/4 inch (6mm), को standard carbon steel forgings पर explosion bond किया जाता था. Tubes की wall आमतौर पर बहुत पतली होती है और उन्हें cladding से weld या braze किया जाता है
      कमाल की बात यह है कि दो metals के बीच की interface layer ऐसी दिखती है मानो दो liquids मिलकर swirl होते हुए आपस में उलझ गए हों और फिर उसी रूप में जम गए हों
    • explosive hydroforming से spheres बनाने के popular videos हैं, जो काफी मजेदार हैं, और martensite बनने से बचाने के लिए magnets की explosive forming करने की तुलना में काफी lower-tech हैं
    • मेरे भाई ने ऐसी ही एक company visit की थी और बताया कि वे oil refineries में इस्तेमाल होने वाले metal parts explosive forming से बनाते हैं
      अगर मुझे ठीक याद है, तो इसका उपयोग heat exchangers में hot liquid और cold liquid को अलग करने वाली metal plates में corrugations बनाने के लिए था, और explosive forging इस्तेमाल करने की वजह यह थी कि बड़ी plates को एक ही बार में form किया जा सकता था
    • सही spelling martensite है

  • इस तरह के बड़े presses strategically important equipment थे, और आज भी हो सकते हैं. आजकल ज्यादातर lawyers जैसे दिखने वाले politicians शायद इस बात को पूरी तरह नहीं समझते
    आम तौर पर मुझे government subsidies पसंद नहीं हैं, लेकिन जब UK government ने Sheffield के बड़े press के लिए funding देने से मना किया, तो बहुत निराशा हुई. उस press का इस्तेमाल next-generation reactors बनाने में होना था, और समय शायद जून 2010 के आसपास था. खैर, शुक्र है कि natural gas सस्ती है और geopolitical supply chain issues तो बिल्कुल भी नहीं हैं

    • UK reactors भी नहीं बनाएगा. आखिरकार वे onshore wind permits फिर खोलेंगे और China से आयात की गई बहुत सारी batteries से काम चलाने की कोशिश करेंगे
      long-term projects की funding political uncertainty के कारण vulnerable होने से local supply chains टूटती हैं—rail sector में यह समस्या कहीं ज्यादा गंभीर है, और नतीजतन train बनाने की ज्यादातर capability खो गई है. HS2 failure देख लीजिए
    • अगर आपका मतलब Sheffield Forgemasters से है, तो 2020 से वह सचमुच government के direct ownership में है और नए large forging equipment में investment planned है

  • यह आँकड़ा हैरान करता है कि 2000 के दशक की शुरुआत तक बड़े press parts सभी operational अमेरिकी military aircraft और Airbus·Boeing द्वारा बनाए गए सभी aircraft में लग चुके थे, और heavy bombers में कुल लागत का 5–10% बचाया जा सकता था
    कहा जाता है कि सिर्फ एक B-52 में हुई बचत ही पूरे Heavy Press Program की लागत से ज्यादा थी
    एक महीने पहले HN पर पहली बार Heavy Press Program के बारे में पता चला, यह दिलचस्प लगा, और अब इस पर और लेख आना अच्छा लगा
    forging और extrusion presses तो पहले से थे, लेकिन जैसे उनके विशाल और high-pressure versions ने खेल पूरी तरह बदल दिया, वैसे ही सोचने पर मजबूर करता है कि एक कदम और आगे बढ़ाने पर कौन-सी processes industries या design की सोच को फिर से परिभाषित कर सकती हैं

    • automotive और aerospace use cases के standards पूरा करने वाला pressure injection molded hemp plastic ऐसा एक उदाहरण हो सकता है
      “Plant-based epoxy enables recyclable carbon fiber” (2022) [स्टील से मजबूत और fiberglass से हल्का] https://news.ycombinator.com/item?id=30138954 ...
      https://news.ycombinator.com/item?id=37560244
      silica aerogel त्वचा के लिए abrasive होता है। non-silica aerogels, जैसे hemp aerogel, insulation, packaging, और शायद upholstery filling में भी इस्तेमाल हो सकते हैं
      titanium से oxygen हटाने की एक नई method भी है: “Cheap yet ultrapure titanium metal might enable widespread use in industry” (2024) https://news.ycombinator.com/item?id=40768549
      “Electric recycling of Portland cement at scale” (2024) https://www.nature.com/articles/s41586-024-07338-8 ... “Combined cement and steel recycling could cut CO2 emissions” https://news.ycombinator.com/item?id=40452946
      “Researchers create green steel from toxic [aluminum production waste] red mud in 10 minutes” (2024)
      https://newatlas.com/materials/toxic-baulxite-residue-alumin...
      steel और अन्य metals·alloys, तथा biocomposites की quality inspection के लिए भी कई नई imaging methods हैं
      “Seeding steel frames brings destroyed coral reefs back to life” (2024)
      https://news.ycombinator.com/item?id=39735205
    • ore से सीधे शुरू होने वाली iron की electrolytic refining भी है। यह blast furnaces को खत्म कर सकती है और metal microstructure पर कहीं ज्यादा precise control देती है

  • यह हिस्सा दिलचस्प है कि 50,000-ton forging press 10-मंजिला इमारत के आकार की विशाल machine थी और पूरे battleship को उठा लेने जितनी force पैदा कर सकती थी
    कहा जाता है कि Germany के surrender के बाद अमेरिका और Soviet Union ने large-press capability और rocket scientists आपस में बाँट लिए, और अमेरिका ने चार German presses को dismantle करके अपने देश भेजा
    सोचता हूँ कि ऐसी चीज़ को समुद्र पार ले जाने की logistics कैसी रही होगी। यह तो पता है कि Soviet Union ने भी युद्ध के दौरान factories को dismantle करके front line से बहुत पीछे shift किया था, लेकिन ground reality कैसी रही होगी, इसकी कल्पना करना मुश्किल है

    • इन presses पर एक शानदार video है https://youtu.be/hpgK51w6uhk?feature=shared
    • अगर उस इलाके में military supply ships वैसे भी standby पर थीं, तो यह संभव रहा होगा

  • यह free-market advocates, खासकर उन लोगों के लिए सीख होनी चाहिए जो अमेरिका की economic boom को laissez-faire economy का नतीजा मानते हैं
    वास्तविकता में ऐसे अवसर होते हैं जिन्हें free market नहीं पकड़ता, और समझदारी भरा government intervention जनता को बहुत बड़ा लाभ दे सकता है

    • हो सकता है सही हो, लेकिन यह निष्कर्ष इस लेख से सीधे नहीं निकलता
    • जिसे हम “capitalism” कहते हैं, वह वास्तव में unstable है, और survive करने के लिए continuous intervention चाहिए
    • क्या आपको लगता है कि free market कभी न कभी इसे अपनाता ही नहीं?

  • यह NYT op-ed https://www.nytimes.com/2024/08/19/opinion/chris-murphy-demo... पढ़ते हुए लगा कि लोग यह बात miss कर रहे हैं कि meaningful labor का राज सिर्फ वेतन नहीं, बल्कि यह एहसास भी है कि वह काम किसी न किसी तरह “special” है
    50,000-ton press से parts बनाना physical labor है, लेकिन उस machine की rarity के कारण remarkable है
    अमेरिका की industrial capability को फिर से बढ़ाने की चर्चा आम तौर पर high labor cost या low-margin sectors में निवेश करने में capital की उदासीनता पर केंद्रित रहती है। जानना चाहूँगा कि सरकार ने companies को शामिल कराने के लिए कितने समय तक guaranteed demand दी थी, और वे कौन-सी अन्य industrial processes थीं जिनमें सरकार ने निवेश किया लेकिन वे जम नहीं पाईं। खासकर यह जानने की जिज्ञासा है कि कुछ साल पहले solar industry में यह तरीका क्यों काम नहीं कर पाया

  • प्रगति जारी है। इस समय दुनिया का सबसे बड़ा प्रेस 2018 में बनाया गया था, इसकी रेटिंग 60,000 टन है, और यह कैलिफ़ोर्निया के Los Angeles County में है [1][2]
    [1] https://www.lightmetalage.com/news/industry-news/forging/web...
    [2] https://www.youtube.com/watch?v=jNFIMy8BuHc

    • लेख में कहा गया है कि चीन में 80,000 टन प्रेस है

  • उत्तर अमेरिका में ऐसा कोई प्रेस नहीं है जिससे reactor vessel को टुकड़ों में बांटकर बनाए और weld किए बिना बनाया जा सके
    अगर इसे welding तरीके से बनाया जाए, तो हाल में UK में विकसित नई welding तकनीक का उपयोग न करने पर schedule में शायद 1 साल और जुड़ जाएगा, और weld joints को लेकर चिंता भी साथ आएगी
    कनाडा की एक कंपनी BWRX-300 जैसे छोटे reactor vessel बनाने की तैयारी कर रही है, लेकिन अब तक ऐसा कोई संकेत नहीं देखा जिससे लगे कि यह Nuscale 2.0 नहीं है

    • यह जानने की जिज्ञासा हुई कि बताई गई welding तकनीक क्या है, तो खोजने पर लगता है कि यह local electron-beam welding है https://www.thefabricator.com/thewelder/blog/assembly/sheffi...
    • सटीक रूप से कहें तो यह pressurized water reactor के vessel की बात है। अगर reactor molten salt को coolant के रूप में इस्तेमाल करने की तरह कम pressure पर operate करता है, तो accident conditions में भी salt high pressure में नहीं जाएगा, इसलिए ऐसे vessel की जरूरत नहीं हो सकती
      कनाडा के Don Morgan नाम के एक government minister ने कहा था कि BWRX-300 की लागत 5 अरब Canadian dollars, यानी लगभग 3.6 अरब US dollars है—ऐसा link देखा था। $12 per watt (US आधार पर) सबसे खराब नहीं है, लेकिन शानदार भी नहीं। यह भी स्पष्ट नहीं है कि यह total cost है या overnight construction cost
      https://www.deassociation.ca/newsfeed/4-provinces-push-ahead...

  • मेरी जानकारी में यह press और Cleveland site अभी Howmet Aerospace के स्वामित्व में हैं। Howmet, 2020 में अलग होने के बाद Alcoa की “subsidiary” जैसी कंपनी थी, और Arconic भी साथ थी
    https://en.wikipedia.org/wiki/Howmet_Aerospace
    Cleveland के बड़े press पर अलग wiki article भी है
    https://en.wikipedia.org/wiki/Alcoa_50,000_ton_forging_press

    • Howmet एक दिलचस्प कंपनी है। मेरे पिता ने पूरी जिंदगी वहीं काम किया; शुरुआत में वह MISCO था, फिर Howmet ने acquire किया और बाद में वह Alcoa बन गया
      मेरे पिता खासकर titanium injection molding करते थे—titanium को liquid होने तक heat करना और फिर उसे site पर बने intricate molds में pressure से भरना उनका काम था
      ज्यादातर वे jet engines के turbine blades बनाते थे, लेकिन जब काम कम होता था तो PING जैसी कंपनियों के golf club heads भी बनाते थे। पिता ने जितने भी साल काम किया, उनके output में से मैं असल में केवल golf club heads ही देख पाया। बाकी सब कुछ facility के अंदर सख्ती से controlled था