उच्च-वैक्यूम, उच्च-तापमान वाले सिंटरिंग प्रेस के लिए हीटिंग प्लैटन सामग्री और हीटर प्रकार का चयन कैसे करें?
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उन्नत सिरेमिक, कार्बाइड या दुर्दम्य धातुओं को सिंटर करने के लिए आपको एक प्रेस की आवश्यकता होती है जो उच्च वैक्यूम और ऐसे तापमान पर काम कर सके जब मानक स्टील्स अपनी संरचना खो देते हैं और काफी वाष्प छोड़ना शुरू कर देते हैं। इन उच्च परिस्थितियों में हीटिंग प्लेट सिस्टम का मुख्य संरचनात्मक और थर्मल तत्व बन जाता है। इसलिए, प्लेटों को गर्म करने के लिए एक उच्च वैक्यूम सिंटरिंग प्रेस का डिज़ाइन उन सामग्रियों पर आधारित है जो 1000 डिग्री और गहरे वैक्यूम स्तर से ऊपर की स्थितियों के तहत स्थिर, मजबूत और अति कम गैस उत्पन्न करने वाली होती हैं।
इन तापमानों पर प्लेटन उसी खनिज साम्राज्य का एक ज्वलंत टुकड़ा है जिसे वह संसाधित करता है। सामग्री का चयन इंजीनियरिंग अभ्यास में उपलब्ध सबसे दुर्दम्य तत्वों से किया जाना है।
वैक्यूम सिंटरिंग के लिए अत्यधिक प्रसंस्करण की स्थिति
उच्च - वैक्यूम सिंटरिंग प्रेस का उपयोग सामग्रियों के घनत्व के लिए किया जाता है, जिसके लिए आवश्यकता होती है:
अल्ट्रा-उच्च शुद्धता वाला गैस वातावरण
1000 डिग्री से ऊपर सटीक तापमान प्रोफ़ाइल
सिंटरिंग प्रक्रिया के दौरान नियंत्रित दबाव अनुप्रयोग
टूलींग सामग्री से थोड़ा संदूषण
वैक्यूम वातावरण ऑक्सीकरण को रोकता है लेकिन इसके लिए बहुत कठोर सामग्री अस्थिरता और आउटगैसिंग गुणों की आवश्यकता होती है।
नियमित धातुएँ विफल क्यों होती हैं?
पारंपरिक स्टेनलेस स्टील और निकल मिश्र धातु उपयुक्त नहीं हैं क्योंकि:
~800-900 डिग्री से ऊपर यांत्रिक शक्ति तेजी से कम हो जाती है
निर्वात में महत्वपूर्ण गैस उत्सर्जन
सतह संदूषण द्वारा वर्कपीस संदूषण
भार के नीचे उच्च रेंगना
ये बाधाएं दुर्दम्य धातुओं और कार्बन आधारित सामग्रियों की ओर संक्रमण की मांग करती हैं।
हाई वैक्यूम सिंटरिंग प्रेस के हीटिंग प्लेटिन के लिए सामग्री का चयन
उच्च वैक्यूम सिंटरिंग प्रेस के हीटिंग प्लेटन के लिए सामग्री का चुनाव थर्मल स्थिरता, यांत्रिक शक्ति और वैक्यूम अनुकूलता पर निर्भर करता है।
प्लेटिन सामग्री के रूप में ग्रेफाइट
ग्रेफाइट एक सामान्य सामग्री है जिसका उपयोग वैक्यूम सिंटरिंग प्लेटेंस के लिए किया जाता है, विशेष रूप से मध्यम से उच्च तापमान प्रणालियों में।
ग्रेफाइट के प्रमुख गुण
अक्रिय या निर्वात में लगभग . 2500 डिग्री तक स्थिर
बहुत अच्छा थर्मल शॉक प्रतिरोध
जटिल ज्यामिति के लिए प्लेटन अत्यधिक मशीनी है
दुर्दम्य धातुओं की तुलना में अपेक्षाकृत सस्ती लागत
ग्रेफाइट प्लैटेंस में आमतौर पर उपयोग में शामिल हैं:
गर्म-दबाने वाली प्रणालियाँ
पाउडर धातुकर्म के लिए भट्टियां
सिरेमिक प्रेसिंग
हालाँकि, ग्रेफाइट छिद्रपूर्ण होता है और गैस के उत्सर्जन को कम करने के लिए इसे ठीक से साफ और उपचारित किया जाना चाहिए।
अत्यंत उच्च तापमान प्लेटों के लिए मोलिब्डेनम और टंगस्टन
सबसे अधिक मांग वाले सिंटरिंग अनुप्रयोगों के लिए उपयोग की जाने वाली दुर्दम्य धातुओं में मोलिब्डेनम और टंगस्टन हैं।
मोलिब्डेनम लक्षण
गलनांक ca. 2620 डिग्री
उच्च तापमान पर उच्च कठोरता
सिरेमिक की तुलना में उच्च तापीय चालकता
निर्वात में अच्छी आयामी स्थिरता
टंगस्टन के लक्षण
गलनांक: ~3422 डिग्री
उच्च तापमान शक्ति - बढ़िया
उच्च घनत्व और कठोरता
उत्कृष्ट रेंगना प्रतिरोध
इन तापमानों पर प्लेटन उसी खनिज साम्राज्य का एक जलता हुआ टुकड़ा है जो इसे संसाधित करता है, जिसमें आवश्यक सामग्री विशेषताएं स्वयं पापी घटकों के साथ समान होती हैं।
गंभीर सीमा
मोलिब्डेनम का उपयोग ऑक्सीकरण वातावरण में नहीं किया जा सकता है। उच्च तापमान तेजी से ऑक्सीकरण का कारण बनता है, जिससे विनाशकारी सामग्री टूट जाती है। नतीजतन, मोलिब्डेनम और टंगस्टन सिस्टम केवल इसमें संचालित किए जा सकते हैं:
उच्च निर्वात स्थितियाँ।
अक्रिय गैस वायुमंडल (आर्गन, हेलियन)
नियंत्रित स्थितियाँ कम हो गईं
वैक्यूम प्लेटेंस हीटिंग एलिमेंट टेक्नोलॉजीज
उच्च वैक्यूम सिंटरिंग प्रेस में हीटिंग दुर्दम्य उपयुक्त तत्वों द्वारा प्रदान किया जाता है।
मोलिब्डेनम के तार हीटर
मोलिब्डेनम तार का आमतौर पर उपयोग किया जाता है क्योंकि यह वैक्यूम और उच्च तापमान सेटिंग्स के साथ संगत है। यह हो सकता है:
ग्रेफाइट संरचनाओं के अंदर
प्रकाश के पर्दों के पीछे लटका हुआ
प्लैटन असेंबलियों के अंदर निर्मित
सिलिकॉन कार्बाइड घटक
SiC छड़ों का उपयोग कभी-कभी निचले वैक्यूम या संक्रमणकालीन प्रणालियों में किया जाता है। ये तत्व मुख्य रूप से रेडियंट हीटर हैं और प्लेटन सतह के बाहर स्थित होते हैं।
विकिरण ताप प्रभुत्व
उच्च निर्वात पर संवहन महत्वपूर्ण नहीं है। ऊष्मा परिवहन का प्राथमिक साधन है:
तापन तत्व से विकिरण
प्लेटिन संरचना संचालन
ऊष्मा ढालें जो परावर्तक होती हैं
आउटगैसिंग नियंत्रण और वैक्यूम संगतता
यह आवश्यक है कि सामग्री शुद्ध हो क्योंकि वैक्यूम सिंटरिंग सिस्टम में छोड़ी गई कोई भी गैस वैक्यूम को नुकसान पहुंचा सकती है और सिंटर किए गए परिणाम को खराब कर सकती है।
प्रदूषण स्रोत
संदूषण के सामान्य स्रोत हैं:
मशीनरी तेलों के कार्बनिक अवशेष
हवा में मौजूद सोखी हुई नमी
आधार सामग्री में अस्थिर संदूषक
सतहों पर ऑक्साइड और कार्बन यौगिक
वैक्यूम बेक-आउट प्रक्रियाएं
आमतौर पर, परिचालन उपयोग से पहले प्लेटन असेंबलियों को एक नियंत्रित चक्र में पकाया जाता है।
इस प्रक्रिया में:
निर्वात स्थितियों के तहत प्लेटन का तापन
तापमान वांछित परिचालन स्तर से अधिक है
पदार्थ के मैट्रिक्स से अस्थिर प्रजातियों को निष्कासित कर दिया जाता है
अवशिष्ट गैसों को सिस्टम से बाहर निकाल दिया जाता है
उत्पादन चक्रों के दौरान स्थिर वैक्यूम प्रदर्शन के लिए इस प्रीकंडीशनिंग प्रक्रिया की आवश्यकता होती है।
मैकेनिकल और थर्मल डिज़ाइन संबंधी विचार
उच्च तापमान प्लेटें थर्मल तनाव और यांत्रिक दबाव के तहत आयामी रूप से स्थिर होनी चाहिए।
थर्मल विस्तार नियंत्रण
ग्रेफाइट और दुर्दम्य धातुओं को अलग-अलग थर्मल विस्तार की विशेषता होती है। सिस्टम डिज़ाइन को ध्यान में रखना चाहिए:
बड़ी पट्ट सतहों पर भी विस्तार
थर्मल तनाव सांद्रता से बचना
रैम्प अप और रैम्प डाउन के दौरान नियंत्रित ताप प्रवणता
भार वहन करने की आवश्यकताएँ
गर्म दबाने वाले अनुप्रयोगों में, प्लेटन एक संरचनात्मक भार वहन करने वाला घटक भी है। इस प्रकार सामग्री चयन को ध्यान में रखना चाहिए:
निरंतर भार के तहत रेंगने का प्रतिरोध
कार्यशील तापमान पर लोचदार मापांक
दीर्घावधि विकृतियों की स्थिरता
सामग्री चयन का तुलनात्मक अवलोकन
सामग्री अधिकतम तापमानवैक्यूम अनुकूलता यांत्रिक शक्ति विशिष्ट अनुप्रयोग
ग्रेफाइट ~2500 डिग्री उत्कृष्ट (वैक्यूम/निष्क्रिय) मध्यम सामान्य सिंटरिंग प्लेट
मोलिब्डेनम ~2620 डिग्री उत्कृष्ट (केवल गैर--ऑक्सीकरणकारी) उच्च उच्च-{2}}सटीक प्रेस
टंगस्टन ~3422 डिग्री उत्कृष्ट (केवल गैर-ऑक्सीकरण) अत्यधिक उच्च तापमान प्रणाली
सिस्टम आर्किटेक्चर और प्रक्रिया एकीकरण
आम तौर पर, हीटिंग प्लैटन सिस्टम को फर्नेस {{0}प्रेस असेंबलियों की परिष्कृत व्यवस्था के साथ जोड़ा जाता है, जैसे:
बहु-क्षेत्रों के लिए थर्मल प्रबंधन प्रणालियाँ
वैक्यूम पंपिंग सिस्टम (उच्च और अत्यंत उच्च वैक्यूम)
विकिरण परिरक्षण के ढेर
दबाने वाली प्रणालियाँ (हाइड्रोलिक या मैकेनिकल)
विश्वसनीय तापमान निगरानी नेटवर्क
प्रत्येक उपप्रणाली को उच्च ताप और निर्वात वातावरण में स्थिर रहने के लिए डिज़ाइन किया जाना चाहिए।
विचारों का समापन
उच्च तापमान वाले वैक्यूम सिंटरिंग प्रेस के लिए हीटिंग प्लैटन का चयन करने का सामग्री इंजीनियरिंग निर्णय थर्मल प्रसंस्करण के डिजाइन में सबसे चरम में से एक है। ग्रेफाइट, मोलिब्डेनम और टंगस्टन प्रत्येक में थर्मल स्थिरता, यांत्रिक शक्ति और वैक्यूम अनुकूलता का अपना अनूठा मिश्रण होता है, जो उस तापमान पर संचालन को सक्षम बनाता है जिस पर अन्य संरचनात्मक सामग्री विफल हो जाएगी।
तो एक हीटिंग प्लैटन सामग्री उच्च वैक्यूम सिंटरिंग प्रेस घटकों से बनी एक विशिष्ट उच्च मूल्य प्रणाली है जो उन कठोर परिस्थितियों से बच सकती है जो वे उत्पन्न करने में मदद करती हैं। इस क्षेत्र में सामग्री का चयन मूल रूप से आवर्त सारणी के उच्च अंत का अध्ययन है, जहां प्रदर्शन दुर्दम्य स्थिरता और अति उच्च वैक्यूम व्यवहार द्वारा निर्धारित किया जाता है।
समान बुनियादी नींव पर निर्मित उपकरणों पर सबसे गर्म उत्पादन प्रक्रियाएं अंततः प्रकृति में सबसे चरम सेटिंग्स द्वारा बनाई जाती हैं, जहां भौतिक संभावनाओं के किनारे पर थर्मल और संरचनात्मक प्रतिबंध मिलते हैं।
