டர்போ இன்ஜின்களுக்கான கோபால்ட் கலவையை உருவாக்குவது எப்படி
கோபால்ட் அடிப்படையிலான உலோகக் கலவைகள், அதிக வெப்பநிலை, ஆக்சிஜனேற்றம், வெப்ப அரிப்பு மற்றும் தேய்மானம் ஆகியவற்றை எதிர்க்கும் திறன் காரணமாக, வாகன டர்போசார்ஜர்கள் மற்றும் வாயு டர்பைன்கள் ஆகிய இரண்டின் டர்போசார்ஜர் பாகங்களுக்கும் உயர் செயல்திறன் கொண்ட பொருட்களாகப் பரவலாக அங்கீகரிக்கப்பட்டுள்ளன. டர்போசார்ஜர் சூழல்களில், பொருட்கள் அதிக வெப்பநிலையில் வலிமையைத் தக்கவைத்துக் கொள்ள வேண்டும், மீண்டும் மீண்டும் நிகழும் வெப்ப-குளிரூட்டும் சுழற்சிகளைத் தாங்க வேண்டும், மேலும் விரிசல் அல்லது சிதைவை எதிர்க்கும் வகையில் நுண் கட்டமைப்பு ரீதியாக நிலையானதாக இருக்க வேண்டும்.
இருப்பினும், டர்போமெஷினரி பயன்பாடுகளுக்கான கோபால்ட் கலப்புலோகங்களை உருவாக்குவது என்பது, கோபால்ட்டை மற்ற தனிமங்களுடன் வெறுமனே "கலப்பதை" விட மேலானதாகும். இந்தச் செயல்முறையில் கலவை வடிவமைப்பு, தூய்மைக் கட்டுப்பாடு, துல்லியமான உருக்கும் முறைகள், வார்ப்பு அல்லது உருவாக்கும் நுட்பங்கள், வெப்பச் செயலாக்கம் மற்றும் தரச் சோதனை ஆகியவை அடங்கும். இந்தக் கட்டுரை, டர்போமெஷினரி பாகங்களுக்கு ஏற்ற கோபால்ட் கலப்புலோகங்களை உருவாக்குவதில் உள்ள முக்கிய படிநிலைகளையும் கோட்பாடுகளையும், தொழில்நுட்ப ரீதியாகவும் அதே சமயம் எளிதில் புரிந்துகொள்ளக்கூடிய வகையிலும் விவாதிக்கிறது.
-
1. ஒரு டர்போ எஞ்சினின் மூலப்பொருள் தேவைகளைப் புரிந்து கொள்ளுங்கள்.
ஒரு உலோகக் கலவையை வடிவமைப்பதற்கு முன், டர்பைன் சக்கரம், முனை வழிகாட்டித் தகடு, உறை அல்லது உராய்வுக் கூறுகள் போன்ற, பயன்படுத்தப்படவிருக்கும் டர்போசார்ஜர் பாகங்களின் செயல்பாட்டுத் தேவைகளைத் தீர்மானிக்கவும். பொதுவாக, கோபால்ட் உலோகக் கலவைகள் தேர்ந்தெடுக்கப்படுவதற்குக் காரணம்:
1. வெப்ப வலிமை: அதிக இயக்க வெப்பநிலையில் விரைவாக மென்மையாவதில்லை.
2. ஆக்சிஜனேற்ற எதிர்ப்பு: சேதத்தை விரைவுபடுத்தும் உடையக்கூடிய மேலோட்டை எளிதில் உருவாக்குவதில்லை.
3. வெப்ப அரிப்பு எதிர்ப்பு: கந்தகம், உப்பு அல்லது எரிபொருள் எச்சம் போன்ற மாசுகள் இருக்கும்போது இது முக்கியமானது.
4. தேய்மான எதிர்ப்புத்திறன்: துகள் அரிப்பு அல்லது உராய்வுத் தொடர்புக்கு உள்ளாகும் பாகங்களில்.
5. நுண் கட்டமைப்பு நிலைத்தன்மை: வெப்ப மற்றும் சோர்வு விரிசல்களின் அபாயத்தைக் குறைக்கிறது.
டர்போசார்ஜ் செய்யப்பட்ட இயந்திரங்களில், வெப்பநிலை மிகவும் அதிகமாக இருக்கலாம், மேலும் விரைவான வெப்பநிலை மாற்றங்கள் வெப்ப அழுத்தங்களைத் தூண்டக்கூடும். எனவே, உலோகக் கலவைகள் இயக்கச் சுழற்சி முழுவதும் நிலையானதாகவும் உறுதியானதாகவும் இருக்க வேண்டும்.
-
2. கோபால்ட் கலப்புலோகத்தின் வகையைத் தீர்மானிக்கவும்: “Co–Cr–W” அல்லது “Co–Ni–Cr” குடும்பம்.
தொழில்துறையில், கோபால்ட் கலப்புலோகங்கள் என்பவை அரிப்புத் தடுப்புத்திறன் மற்றும் கடினத்தன்மை ஆகியவற்றைச் சமநிலைப்படுத்தும் ஸ்டெல்லைட் (பொதுவாக Co–Cr–W–C) அல்லது Co–Ni–Cr வகைகள் போன்ற குடும்பங்களைக் குறிக்கின்றன.
– குரோமியம் (Cr): இது ஒரு பாதுகாப்பு ஆக்சைடு படலத்தை உருவாக்க உதவுவதால், உயர் வெப்பநிலைகளில் ஆக்சிஜனேற்றம் மற்றும் அரிப்பு எதிர்ப்பை அதிகரிக்கிறது.
– டங்ஸ்டன் (W) / மாலிப்டினம் (Mo): உயர் வெப்பநிலைகளில் வலிமையையும் தேய்மான எதிர்ப்பையும் அதிகரித்து, திடக் கரைசல்களை வலுப்படுத்துகிறது.
– கார்பன் (C): கார்பைடுகளை (எ.கா. M_7C_3, M_23C_6) உருவாக்குகிறது, இவை தேய்மான எதிர்ப்பை அதிகரிக்கின்றன, ஆனால் அதிகமாக இருந்தால் பொருளை மேலும் உடையக்கூடியதாக மாற்றிவிடும்.
– நிக்கல் (Ni): கடினத்தன்மையையும் வேலைத்திறனையும் அதிகரிக்கிறது, பெரும்பாலும் இயந்திரப் பண்புகளைச் சமநிலைப்படுத்தப் பயன்படுகிறது.
– இரும்பு (Fe): இது ஒரு மாசாகவோ அல்லது மலிவான கலப்புலோகத் தனிமமாகவோ தோன்றலாம், ஆனால் இதன் அளவு மிக அதிகமாக இருந்தால், உயர் வெப்பநிலை செயல்திறனைக் குறைத்துவிடும்.
அதிக வெப்பம் கொண்ட டர்போசார்ஜ் செய்யப்பட்ட பயன்பாடுகளுக்கு, எளிதில் பிரிவினையை ஏற்படுத்தக்கூடிய அல்லது ஆக்சிஜனேற்ற எதிர்ப்பைக் குறைக்கக்கூடிய தனிமங்களைக் கடுமையாகக் கட்டுப்படுத்தி கலவைகள் பொதுவாக வடிவமைக்கப்படுகின்றன. கலவையைத் தவிர, தூய்மையும் முக்கியமானது: கந்தகம், பாஸ்பரஸ், ஆக்ஸிஜன் மற்றும் நைட்ரஜன் ஆகியவை கட்டுப்படுத்தப்பட வேண்டும், ஏனெனில் அவை உட்பொருட்கள் அல்லது தானிய எல்லைகளின் உடையக்கூடிய தன்மையைத் தூண்டக்கூடும்.
-
3. மூலப்பொருட்களைத் தயாரித்தல் மற்றும் தூய்மைக் கட்டுப்பாடு
பெரும்பாலும் இறுதித் தரத்தைத் தீர்மானிக்கும் ஆரம்பக் கட்டம், மூலப்பொருட்களைத் தேர்ந்தெடுப்பதே ஆகும்:
1. பிரதான அடித்தளமாகத் தூய கோபால்ட் (உலோகக் கட்டி அல்லது எதிர்மின்வாய்).
2. ஃபெரோகுரோம் அல்லது தூய குரோமியம், அத்துடன் உலோகம் அல்லது மாஸ்டர் அலாய் வடிவில் உள்ள டங்ஸ்டன்/மோலிப்டினம்.
3. கார்பைடு உள்ளடக்கத்தைக் கட்டுப்படுத்துவதற்காக, கார்பன் பொதுவாக ஒரு முதன்மை உலோகக் கலவை அல்லது அளவிடப்பட்ட மூலப்பொருள் மூலம் சேர்க்கப்படுகிறது.
4. செயல்முறை வழிமுறைக்கு ஏற்ப ஆக்சிஜன் நீக்கிகளை (எ.கா. ஆக்சிஜனைப் பிணைக்கும் சில தனிமங்கள்) பயன்படுத்தலாம்.
அனைத்துப் பொருட்களும் இலக்குக் கலவையின்படி துல்லியமாக எடைபோடப்பட வேண்டும். மூலப்பொருட்களில் உள்ள ஈரப்பதம், துரு அல்லது எண்ணெய் கலப்படம், கரைந்த வாயுக்களையும் உட்பொருட்களையும் அதிகரிக்கக்கூடும், இது டர்போ பாகங்களின் சோர்வு எதிர்ப்பைக் குறைக்கும்.
-
4. உருக்கும் முறை: உயர் தரத்திற்காக வெற்றிடத் தூண்டல் அல்லது ESR
டர்போசார்ஜர்களுக்கான கோபால்ட் கலப்புலோகங்களுக்கு உயர் தரம் தேவைப்படுவதால், உருக்கும் செயல்முறையானது பொதுவாக வாயு மற்றும் உட்பொருட்களைக் கட்டுப்படுத்தும் திறன் கொண்ட தொழில்நுட்பத்தைப் பயன்படுத்துகிறது.
அ) வெற்றிட தூண்டல் உருகுதல் (VIM)
வெற்றிடத்தில் தூண்டல் உருகுதல் உதவுகிறது:
– கரைந்துள்ள ஆக்ஸிஜன் மற்றும் வாயுக்களைக் குறைத்தல்,
– மாசுபாட்டைக் குறைக்கவும்,
– மேலும் துல்லியமான கலவையை உருவாக்குகிறது.
மூலப்பொருள் படிப்படியாக உருகும் கலனில் இடப்பட்டு உருக்கப்படுகிறது, பின்னர் கலப்புலோகக் கூறுகள் அவை முழுமையாகக் கரைந்து ஆவியாகாமலும் ஆக்சிஜனேற்றம் அடையாமலும் இருக்கும் வகையில் வரிசைப்படி சேர்க்கப்படுகின்றன.
b) மின் கசடு மறு உருக்குதல் (ESR) / வெற்றிட வில் மறு உருக்குதல் (VAR)
முக்கியமான தயாரிப்புகளுக்கு, VIM இங்காட்களைத் தொடர்ந்து பெரும்பாலும் ESR அல்லது VAR பயன்படுத்தப்படுகிறது:
– உலோகமல்லாத உட்பொருட்களைக் குறைக்கவும்,
– உலோகக் கட்டியின் கட்டமைப்பைச் செம்மைப்படுத்துதல்,
பிரிவினையைக் குறைக்கவும்.
உலோகத் தூய்மையை மேம்படுத்துவதில் ESR மிகவும் பயனுள்ளதாக இருக்கிறது, அதேசமயம் சிறந்த ஒருபடித்தன்மை தேவைப்படும் உயர் செயல்திறன் கொண்ட கலப்புலோகங்களுக்கு VAR பிரபலமாக உள்ளது.
-
5. வார்ப்பு மற்றும் உருவாக்கம்: உலோகக் கட்டியிலிருந்து பாகத்தின் வடிவம் வரை
உருகிய பிறகு, அந்தப் பொருள் பல்வேறு வழிகளில் விரும்பிய வடிவத்தில் உருவாக்கப்படுகிறது:
அ) துல்லிய வார்ப்பு (முதலீட்டு வார்ப்பு)
சிறிய டர்பைன் பிளேடுகள் அல்லது நுணுக்கமான வடிவமைப்பு கொண்ட பாகங்கள் போன்ற சிக்கலான வடிவங்களுக்கு ஏற்றது. இதன் நன்மைகள்:
– உயர் விவரம்,
– குறைந்தபட்ச இயந்திர வேலைப்பாடு,
– உற்பத்தித் திறன்.
இருப்பினும், நுண்துளைகள், சுருக்கம் மற்றும் பிரிதல் ஆகியவற்றைக் குறைவாக வைத்திருக்க, வார்ப்பு செயல்முறைக்கு மிகவும் இறுக்கமான கட்டுப்பாடு தேவைப்படுகிறது.
b) வடித்தல் அல்லது சூடான வேலைப்பாடு
கூறுகள் அனுமதித்தால், வார்ப்படம் பின்வருவனவற்றை வழங்க முடியும்:
– அடர்த்தியான தானிய அமைப்பு,
– சிறந்த சோர்வுத் தடுப்புப் பண்புகள்,
– சாதாரண வார்ப்பை விட குறைந்த நுண்துளைத்தன்மை.
சில கோபால்ட் கலப்புலோகங்கள், சாதாரண எஃகு கலப்புலோகங்களை விட வேலை செய்வதற்கு அதிக கடினமானவை. எனவே, வெப்ப விரிசலைத் தடுக்க, வெப்ப வேலை வெப்பநிலை அளவுருக்களும் உருமாற்ற வீதமும் துல்லியமாக இருக்க வேண்டும்.
c) தூள் உலோகவியல் / HIP (வெப்ப சம அழுத்த முறை)
மிக உயர்ந்த தேவைகளுக்கு (எ.கா., 100%-ஐ நெருங்கும் அடர்த்தி மற்றும் நுண் கட்டமைப்புகள்), தூள் + HIP அணுகுமுறை விரும்பப்படலாம். இந்த முறை விலை உயர்ந்தது, ஆனால் இது உள் நுண்துளைகளைக் குறைத்து, பண்புகளின் நிலைத்தன்மையை மேம்படுத்துகிறது.
-
6. வெப்பச் செயலாக்கம்: நுண் கட்டமைப்பை நிலைப்படுத்தி, பண்புகளை மேம்படுத்துகிறது.
கோபால்ட் கலப்புலோகங்களின் வெப்பச் செயலாக்கத்தின் நோக்கம் பின்வருவனவற்றை ஒழுங்குபடுத்துவதாகும்:
– கார்பைடு பரவல்,
– தானிய அளவு,
– எஞ்சிய அழுத்தம்,
வலிமை மற்றும் கடினத்தன்மையின் சமநிலை.
பொதுவாக, இந்த நடவடிக்கைகளில் பின்வருவன அடங்கலாம்:
1. குறிப்பிட்ட கட்டங்களைக் கரைத்து, கட்டமைப்பைச் சமநிலைப்படுத்துவதற்கான கரைசல் வழிச் சுத்திகரிப்பு.
2. வலிமை மற்றும் கடினத்தன்மையை அதிகரிப்பதற்காக, கட்டுப்படுத்தப்பட்ட வீழ்படிவுகள்/கார்பைடுகளை உருவாக்கும் வகையில் பதப்படுத்துதல்.
3. வார்ப்பு, இயந்திர வேலைப்பாடு அல்லது பற்றவைப்பு செயல்முறைகளிலிருந்து ஏற்படும் எஞ்சிய அழுத்தத்தைக் குறைப்பதற்கான அழுத்தத் தணிப்பு.
ஒவ்வொரு உலோகக் கலவையும் வெப்பச் சிகிச்சைக்கு வெவ்வேறு விதமாக எதிர்வினையாற்றுவதால், வெப்பநிலை மற்றும் நேர அளவுருக்கள் அதன் குறிப்பிட்ட கலவையின் அடிப்படையில் தீர்மானிக்கப்பட வேண்டும்.
-
7. இயந்திர வேலைப்பாடு, இறுதி வேலைப்பாடு மற்றும் மேற்பூச்சு (விருப்பத்திற்குரியது)
கோபால்ட் கலப்புலோகங்கள் கடினமானவை, நீளும் தன்மை கொண்டவை மற்றும் வெப்பத்தை எதிர்க்கும் தன்மை உடையவை என்பதால், அவற்றை இயந்திர வேலைப்பாடு செய்வது பெரும்பாலும் கடினமாக இருக்கும். பொதுவான உத்திகள் பின்வருமாறு:
– பொருத்தமான கருவிகளைப் பயன்படுத்தவும் (கார்பைடு அல்லது குறிப்பிட்ட வகை),
– குளிர்வித்தல் மற்றும் வெட்டும் வேகக் கட்டுப்பாடு,
– அதிர்வைக் குறைக்கவும்.
அதிக வெப்பமான சூழல்களில் சேவை ஆயுளை அதிகரிப்பதற்காக, டர்போ பாகங்களின் சில பகுதிகளில் சில நேரங்களில் ஆக்சிஜனேற்றம்/வெப்ப எதிர்ப்பு (எ.கா., வெப்பத் தடுப்புப் பூச்சு) அல்லது கடினப் பூச்சு பூசப்படுகிறது. வெப்பச் சுழற்சியின் போது பூச்சு உரிவதைத் தடுப்பதற்காக, பூச்சுப் பயன்பாட்டின்போது விரிவுக் குணகங்களின் இணக்கத்தன்மை மற்றும் ஒட்டுதல் ஆகியவற்றைக் கருத்தில் கொள்ள வேண்டும்.
-
8. தரச் சோதனை: டர்போ சூழல்களுக்கு ஏற்ற தன்மையை உறுதி செய்தல்
டர்போக்கள் கடுமையான சூழ்நிலைகளில் இயங்குவதால், தரச் சோதனையைப் புறக்கணிக்க முடியாது. வழக்கமான சோதனைகளில் பின்வருவன அடங்கும்:
– சரியான கலவையை உறுதி செய்வதற்கான வேதியியல் பகுப்பாய்வு (OES/XRF).
– கார்பைடுகள், நுண்துளைகள், பிரிதல் மற்றும் தானிய அளவு ஆகியவற்றைச் சரிபார்ப்பதற்கான நுண்ணமைப்பு (உலோகவியல்) சோதனை.
– அறை வெப்பநிலையிலும், தேவைப்பட்டால், உயர் வெப்பநிலையிலும் கடினத்தன்மை மற்றும் இழுவிசை சோதனைகள்.
– மேம்பட்ட டர்பைன் பயன்பாடுகளுக்கான ஊர்ந்துசெல்லல் மற்றும் சோர்வு சோதனை.
– உட்புற/மேற்பரப்புக் குறைபாடுகளைக் கண்டறியப் பயன்படும் ரேடியோகிராபி, அல்ட்ராசோனிக் அல்லது ஊடுருவிச் செலுத்தும் சோதனை போன்ற அழிவற்ற சோதனை (NDT).
டர்போ பாகங்களுக்கு மிக உயர்ந்த அளவிலான சீரான தன்மை தேவைப்படுகிறது; அதிக வேகத்தில் இயங்கும்போது சிறிய குறைபாடுகள் கூட விரிசல்களாக மாறக்கூடும்.
-
9. தொழில்துறை பாதுகாப்பு மற்றும் இணக்கப் பதிவேடு
கோபால்ட் மற்றும் அதன் சில கலப்புலோகக் கூறுகளுக்கு K3 கவனம் தேவைப்படுகிறது:
அரைக்கும் போது உருவாகும் கோபால்ட் தூசியை சுவாசித்தால் தீங்கு விளைவிக்கும்.
– அதிக ஆபத்துள்ள உருக்குதல் செயல்முறை,
கழிவுகளும் கசடுகளும் சுற்றுச்சூழல் விதிமுறைகளுக்கு இணங்க கையாளப்பட வேண்டும்.
தொழில்துறை அளவில், டர்போ பாகங்களுக்கான உலோகக் கலவைகளின் உற்பத்தியானது, பாதுகாப்பு மற்றும் நம்பகத்தன்மை அம்சங்களே முக்கிய முன்னுரிமைகள் என்பதால், பொதுவாகத் தரநிலைகளையும் மேலாண்மை அமைப்புகளையும் (எ.கா. மூலப்பொருள் தரநிலைகள், அழிவற்ற சோதனை நடைமுறைகள், தடமறியும் வெப்ப எண்கள்) பின்பற்றுகிறது.
-
முடிவுரை
டர்போமெஷினரிக்காக கோபால்ட் கலப்புலோகங்களைத் தயாரிப்பது என்பது, கலவை வடிவமைப்பு மற்றும் கடுமையான உலோகவியல் செயல்முறைக் கட்டுப்பாடு ஆகியவற்றை ஒருங்கிணைக்கும் ஒரு செயல்முறையாகும். இதன் முக்கியப் படிகளில், பயன்பாட்டுத் தேவைகளைத் தீர்மானித்தல், கலப்புலோக வடிவமைப்பு (பொதுவாகக் கட்டுப்படுத்தப்பட்ட டங்ஸ்டன்/மாலிப்டினம், நிக்கல் மற்றும் கார்பன் சேர்க்கைகளுடன் கூடிய கோபால்ட்-குரோமியம் அடிப்படையிலானது), உயர்தர உருக்குதல் (VIM/ESR/VAR), துல்லியமான வார்ப்பு/போர்ஜிங்/HIP மூலம் வடிவமைத்தல், நுண் கட்டமைப்பை நிலைப்படுத்த வெப்பச் சிகிச்சை அளித்தல், மற்றும் அந்தப் பொருள் தீவிர வெப்பநிலை மற்றும் சுமைகளைத் தாங்குவதற்குத் தயாராக உள்ளதா என்பதை உறுதிசெய்ய முழுமையான சோதனை செய்தல் ஆகியவை அடங்கும்.
சரியான அணுகுமுறையுடன், கோபால்ட் கலப்புலோகங்கள் வெப்பம், ஆக்சிஜனேற்றம், வெப்ப அரிப்பு மற்றும் தேய்மான எதிர்ப்பு ஆகியவற்றின் ஒரு சிறந்த கலவையை வழங்க முடியும்—இது நீண்ட கால நம்பகத்தன்மை தேவைப்படும் டர்போ பாகங்களுக்கு அவற்றை ஒரு முதன்மையான தேர்வாக ஆக்குகிறது.
-
நீங்கள் விரும்பினால், வாகன டர்போசார்ஜர்கள் (வெவ்வேறு வெப்பநிலை மற்றும் சூழல்களில்) அல்லது தொழில்துறை வாயு டர்பைன்களுக்காக, உலோகக் கலவை "கலவை வழிகாட்டுதல்கள்" குறித்த எடுத்துக்காட்டுகள், மிகவும் பொருத்தமான உற்பத்தி செயல்முறை ஓட்டங்கள் மற்றும் ஒவ்வொரு பாகத்திற்கும் பரிந்துரைக்கப்படும் சோதனை வகைகள் ஆகியவற்றை உள்ளடக்கிய, மேலும் பிரத்யேகமான பதிப்புகளை என்னால் உருவாக்க முடியும்.
