"हरित विनिर्माण" प्रौद्योगिकी - पाउडर धातुकर्म
1. परिभाषा और सिद्धांत
पाउडर धातुकर्म, धातु चूर्ण तैयार करने या धातु चूर्ण को कच्चे माल के रूप में उपयोग करने, उसे आकार देने और सिंटरिंग करने की एक प्रक्रिया प्रौद्योगिकी है, जिसका उद्देश्य धातु सामग्री, मिश्रित सामग्री और विभिन्न प्रकार के उत्पादों का निर्माण करना है। इसकी मूल प्रक्रिया में चूर्ण तैयार करना, चूर्ण बनाना, सिंटरिंग और उसके बाद उपचार शामिल हैं। इस तकनीक की उत्पत्ति प्राचीन धातुकर्म तकनीक से हुई है, लेकिन आधुनिक चूर्ण धातुकर्म तकनीक का विकास 20वीं शताब्दी के प्रारंभ में शुरू हुआ और धीरे-धीरे पदार्थ विज्ञान और इंजीनियरिंग तकनीक की एक महत्वपूर्ण शाखा बन गई।
- प्रक्रिया
1. पाउडरिंग कच्चे माल को पाउडर में बदलने की प्रक्रिया है। आमतौर पर इस्तेमाल की जाने वाली पाउडरिंग विधियों में ऑक्साइड रिडक्शन विधि और मैकेनिकल विधि शामिल हैं।
2. मिश्रण विभिन्न आवश्यक चूर्णों को एक निश्चित अनुपात में मिलाकर उन्हें एकसमान बनाने की प्रक्रिया है। इसके तीन प्रकार हैं: शुष्क, अर्ध-शुष्क और आर्द्र, जिनका उपयोग विभिन्न आवश्यकताओं के लिए किया जाता है।
3. बनानेएक समान रूप से मिश्रित मिश्रण को एक डाई में भरकर उसे एक निश्चित आकार, माप और घनत्व वाले रिक्त स्थान में दबाने की प्रक्रिया है। निर्माण विधियाँ मूलतः दाब निर्माण और दाबरहित निर्माण में विभाजित हैं। दाब निर्माण में सबसे अधिक प्रयुक्त संपीड़न विधि है। ढलाई.
4. सिंटरिंग पाउडर धातु विज्ञान में एक प्रमुख प्रक्रिया है। आवश्यक अंतिम भौतिक और यांत्रिक गुण प्राप्त करने के लिए निर्मित ब्लैंक को सिंटर किया जाता है। सिंटरिंग को यूनिट सिस्टम सिंटरिंग और मल्टी-कंपोनेंट सिस्टम सिंटरिंग में विभाजित किया गया है। साधारण सिंटरिंग के अलावा, विशेष सिंटरिंग प्रक्रियाएँ भी हैं जैसे लूज़ सिंटरिंग, मेल्ट इनफ़िल्ट्रेशन, हॉट प्रेसिंग, आदि।
5. पोस्ट-सिंटरिंग विभिन्न उत्पाद आवश्यकताओं के अनुसार, उपचार कई तरीकों से किया जा सकता है। जैसे कि परिष्करण, तेल विसर्जन, मशीनिंग, ऊष्मा उपचार और विद्युत-लेपन। इसके अलावा, हाल के वर्षों में, सिंटरिंग के बाद पाउडर धातुकर्म सामग्री के प्रसंस्करण में रोलिंग और फोर्जिंग जैसी कुछ नई प्रक्रियाओं को भी लागू किया गया है, जिससे अपेक्षाकृत आदर्श परिणाम प्राप्त हुए हैं।
3. सामान्य गियर प्रसंस्करण विधियों में क्लैम्पिंग प्रणाली
साधारण टर्निंग से लेकर गियर हॉबिंग → गियर शेपिंग → गियर शेविंग → हार्ड टर्निंग → गियर ग्राइंडिंग → होनिंग → ड्रिलिंग → इनर होल ग्राइंडिंग → वेल्डिंग → मापन तक, इस प्रक्रिया के लिए उपयुक्त क्लैम्पिंग सिस्टम को कॉन्फ़िगर करना विशेष रूप से महत्वपूर्ण है।
4. प्रक्रिया विशेषताएँ
1. उत्पाद के घनत्व को नियंत्रित किया जा सकता है, जैसे झरझरा सामग्री, उच्च घनत्व सामग्री, आदि।
2. बारीक कण, एकसमान सूक्ष्म संरचना, तथा घटकों का पृथक्करण नहीं।
3. निकट-मोल्डिंग, कच्चे माल की उपयोग दर > 95%.
4. कम या कोई कटिंग नहीं, कटिंग प्रसंस्करण केवल 40% ~ 50% है।
5. सामग्री घटक नियंत्रणीय हैं, जो मिश्रित सामग्री की तैयारी के लिए अनुकूल है।
- लाभ, हानि और अनुप्रयोग
लाभ:
- सामान्यतः, पाउडर धातुकर्म गियर्स की विनिर्माण प्रक्रियाएं कम होती हैं।
- पाउडर धातु विज्ञान का उपयोग करके गियर का निर्माण करते समय, सामग्री उपयोग दर 95% से अधिक तक पहुंच सकती है।
- पाउडर धातुकर्म गियर की पुनरावृत्ति क्षमता बहुत अच्छी होती है। चूँकि पाउडर धातुकर्म गियर को साँचों का उपयोग करके आकार दिया जाता है, इसलिए सामान्य उपयोग की परिस्थितियों में, साँचों का एक जोड़ा दसियों से लेकर सैकड़ों-हज़ारों गियर ब्लैंक तक दबा सकता है।
- पाउडर धातुकर्म एक ही उपकरण से कई भागों का निर्माण कर सकता है।
- पाउडर धातुकर्म गियर का पदार्थ घनत्व नियंत्रणीय है।
6. पाउडर धातु विज्ञान उत्पादन में, बनाने के बाद मरने से रिक्त को हटाने की सुविधा के लिए, मरने की कामकाजी सतह की खुरदरापन बहुत अच्छी है।
नुकसान:
- बैच उत्पादन आवश्यक है। सामान्यतः, 5,000 से अधिक टुकड़ों के बैच पाउडर धातुकर्म उत्पादन के लिए अधिक उपयुक्त होते हैं।
- इसका आकार प्रेस की दबाव क्षमता द्वारा सीमित होता है। प्रेस आमतौर पर कुछ टन से लेकर सैकड़ों टन तक का दबाव झेल सकता है, और इसका व्यास मूलतः 110 मिमी के भीतर ही बनाया जा सकता है।
- पाउडर धातुकर्म गियर संरचना द्वारा सीमित होते हैं। दबाव और मोल्डिंग के कारण, 35° से अधिक हेलिक्स कोण वाले वर्म गियर, हेरिंगबोन गियर और हेलिकल गियर का उत्पादन आमतौर पर उपयुक्त नहीं होता है। हेलिकल गियर के हेलिकल दांतों को आमतौर पर 15° के भीतर डिज़ाइन करने की सलाह दी जाती है।
- पाउडर धातुकर्म गियर की मोटाई सीमित होती है। गुहा की गहराई और दबाव स्ट्रोक गियर की मोटाई का 2 से 2.5 गुना होना चाहिए। साथ ही, गियर की ऊँचाई के अनुदैर्ध्य घनत्व की एकरूपता को ध्यान में रखते हुए, पाउडर धातुकर्म गियर की मोटाई भी बहुत महत्वपूर्ण है।
अनुप्रयोग:
- ऑटोमोबाइल उद्योग: कई स्वचालित भाग पाउडर धातु विज्ञान प्रौद्योगिकी का उपयोग करके निर्मित किए जाते हैं, जैसे गियर, सिंक्रोनाइजर रिंग, इंजन पार्ट्स, बेयरिंग, ब्रेक सिस्टम घटक, आदि।
- मैकेनिकल इंजीनियरिंग: मैकेनिकल इंजीनियरिंग के क्षेत्र में, पाउडर धातु विज्ञान का उपयोग जटिल संरचनाओं वाले विभिन्न भागों, जैसे पंप, वाल्व, कनेक्टिंग रॉड आदि के निर्माण के लिए किया जाता है।
- विद्युत और इलेक्ट्रॉनिक उद्योग: पाउडर धातुकर्म प्रौद्योगिकी का उपयोग विद्युत चुम्बकीय उपकरणों में लौह कोर घटकों के उत्पादन के लिए किया जा सकता है, जैसे ट्रांसफार्मर और प्रेरकों के फेराइट कोर।
- एयरोस्पेस: पाउडर धातुकर्म भागों की कम घनत्व, उच्च शक्ति और अच्छी तापीय स्थिरता की विशेषताओं के कारण, उनका व्यापक रूप से एयरोस्पेस क्षेत्र में उपयोग किया जाता है, जैसे कि इंजन भागों, उपग्रह घटकों आदि का निर्माण।
संक्षेप में, पाउडर धातुकर्म एक महत्वपूर्ण सामग्री निर्माण तकनीक है जिसकी अनुप्रयोग संभावनाएँ व्यापक हैं और इसके महत्वपूर्ण लाभ भी हैं। विज्ञान एवं प्रौद्योगिकी की निरंतर प्रगति और विकास के साथ, पाउडर धातुकर्म प्रौद्योगिकी में निरंतर सुधार और नवाचार होते रहेंगे, जिससे सामग्री विज्ञान एवं इंजीनियरिंग प्रौद्योगिकी के विकास में और अधिक योगदान मिलेगा।