مستقل معیار کے سینٹری فیوگل کاسٹنگ کو یقینی بنانے کے لیے کچھ نکات
شارٹ ایئر کولڈ ڈیز سے
تعارف:
نی ریزسٹ گروو انسرٹ مینوفیکچرنگ کے لیے مثالی نظام یہ ہے کہ کیروسل قسم کی سینٹری فیوگل کاسٹنگ مشینیں جہاں تک ممکن ہو ڈیز کے ساتھ ہوں، اور rpm، درجہ حرارت اور سائیکل کے وقت کے خودکار کنٹرول سے لیس ہوں۔ بڑے حجم کے معروف مینوفیکچررز عام طور پر 2-میٹر ڈائی استعمال کرتے ہیں۔ سرے سے آخر تک ڈائی کے یکساں درجہ حرارت کو یقینی بنانے کے لیے وقت پر پانی کی ٹھنڈک کو اپنایا جاتا ہے۔
کیپٹیو کاسٹنگ تیار کرنے یا کم لاگت کے سپلائرز کو منتقل کرنے میں، عام طور پر استعمال ہونے والی سینٹری فیوگل کاسٹنگ مشینیں بغیر پانی کی ٹھنڈک کے 300 ملی میٹر کی لمبائی کی چھوٹی ہوتی ہیں۔ مائیکرو اسٹرکچر پر کنٹرول زیادہ مشکل ہو جاتا ہے، خاص طور پر برتنوں کے پچھلے سرے پر زیادہ تیزی سے مضبوطی کی وجہ سے۔ برتن کا اگلا حصہ زیادہ دیر تک گرم رہتا ہے، اس سرے پر ڈالی گئی گرم دھات کے قریب ہونے کی وجہ سے۔
ایک سرے سے دوسرے سرے تک، ایسے برتنوں سے پیدا ہونے والے داخلوں کے مائیکرو اسٹرکچر کے اعلیٰ معیار اور مستقل مزاجی کو محفوظ بنانے کے لیے، پیداوار کے عمل میں کچھ آسان اصولوں پر سختی سے عمل کرنے کی ضرورت ہے۔
پگھلنے کی تیاری:
خام مال داخل کریں:
اس مواد میں نکل کی اعلی فیصد کے لیے مناسب صلاحیت کی موثر پگھلنے اور مکس کرنے والی بھٹی کی ضرورت ہوتی ہے۔ اس مقصد کے لیے سب سے موزوں مینز فریکوئنسی انڈکشن فرنس ہے جو کم از کم 500-کلوگرام کی گنجائش اور ترجیحاً 1000-کلوگرام صلاحیت کی ہو۔
ان پٹ خام مال کو معقول پاکیزگی کا ہونا ضروری ہے۔ کاربائیڈ بنانے والے عناصر جیسے Mo، Va، Ti اور W کو نشانات کے لیے رکھا جانا چاہیے۔ احتیاط: بہت سے تجارتی پگ آئرن میں زیادہ Mo اور Ti ہوتے ہیں۔ یہ ضروری ہے کہ آخری داخل میں ان عناصر کو درج ذیل حدود کے اندر کنٹرول کیا جائے:
Mo > 0.05 فیصد
Ti > 0.04 فیصد
W > 0.02 فیصد
Va > 0.02 فیصد
اسٹیل کا سکریپ ٹرامپ عناصر کا ایک ذریعہ ہے جو Ni-resist میٹریل میں غیر متوقع مسائل پیدا کر سکتا ہے۔ اسٹیل کا سکریپ جہاں تک ممکن ہو زیادہ سے زیادہ 10 فیصد چارج تک محدود ہونا چاہیے اور ایک معلوم ذریعہ اور ساخت کا ہونا چاہیے۔
چپس اور بورنگ کو بھی جتنا ممکن ہو کم رکھا جائے، اگر ان سے مکمل طور پر گریز نہیں کیا جا سکتا. ان کو زیادہ سے زیادہ 60 فیصد تک محدود رکھنا ضروری ہے اور یہ خشک اور صاف ہونی چاہئیں۔پگھلنے میں چپس کو یکساں طور پر ملانا مشکل ہے۔ چپس سے بعض عناصر کے نقصانات زیادہ ہوتے ہیں اور چپس میں ہوا اور ہائیڈروجن پھنس جانے کا خطرہ ہوتا ہے، یہ دونوں خراب گریفائٹ اور موٹے/کلسٹرڈ کاربائیڈ کو فروغ دیتے ہیں۔
پگھل میں سلفر ایک تنگ رینج میں ضروری ہے. مطلوبہ سختی حاصل کرنے کے لیے اسے تقریباً 0.06 فیصد رکھا جانا چاہیے۔ زیادہ سلفر مائیکرو اسٹرکچر میں مسائل کا باعث بنتا ہے۔
کاربن کے برابر:
کاربن ایکوئیلنٹ (CE ) کاسٹ آئرن کے لیے ایک اہم پیرامیٹر کے طور پر جانا جاتا ہے۔ یہ عنصر معدنیات سے متعلق مائیکرو اسٹرکچر کی قسم میں اہم کردار ادا کرتا ہے۔ یہ مضبوطی کی شرح سے قریبی تعلق رکھتا ہے، جو بدلے میں کاسٹنگ اور درجہ حرارت کے کراس سیکشنز سے متاثر ہوتا ہے۔
عام کنونشن کاسٹنگ کے حجم/سطح (V/S) تناسب کے مطابق CE قدر کی گنتی کرنا ہے۔ 3-جہتی کاسٹنگ کے لیے، جو کہ مختلف کراس سیکشنز کی ہوتی ہیں، یہ بہت مشکل ہے۔ سینٹرفیوگل برتن، اگرچہ 3-جہتی ہیں، تاہم لمبائی میں ہم آہنگی والے حصے کے ہوتے ہیں اور اس لیے ان کے لیے V/S کا حساب لگایا جا سکتا ہے جیسا کہ درج ذیل فارمولے میں دکھایا گیا ہے:
حجم / سطحی رقبہ کا تناسب V/S
V/S = ( D2 - d2 ) H / 4 ( DH جمع dH جمع ( D2 - d2 ) / 2 )
جہاں، سینٹرفیوگل کاسٹ پاٹ کا D=بیرونی قطر (OD )
d=سینٹرفیوگل کاسٹ پاٹ کا اندرونی قطر (ID )
سینٹرفیوگل کاسٹ پاٹ کی H=اونچائی
سینٹرفیوگل کاسٹ برتن کے لیے ایک بہتر عنصر سیچوریشن کی ڈگری ہو گی، جو فارمولے کے ذریعے دی گئی ہے:
سنترپتی کی ڈگری Sc :
;
جہاں، وزن فیصد میں C، Si اور Ni اصل قدریں ہیں۔
ہماری درخواستوں کے لیے مطلوبہ قدر Sc = 0,80 - 0,95
بھٹی پر CE میٹر نصب کرنے سے برتنوں کو ڈالنے سے پہلے دھات میں کاربن اور سلیکون کے مواد پر سخت اور فوری کنٹرول کیا جا سکے گا۔
ٹیکہ لگانے کے بعد C، Si اور Mn کی تجویز کردہ رینج:
کاربن: 2.70 - 2.80 فیصد
سلکان: 2.10 - 2.20 فیصد
مینگنیج: 1.20-1.30 فیصد
پگھلنا:
Ni-resist مواد میں نکل اور تانبے کی بڑی مقدار کے زیادہ سے زیادہ مکسنگ کے لیے بھٹی میں چارج لوڈنگ کو مستحکم کرنا ضروری ہے۔ مطلوبہ ان پٹ میٹریل چارج کرنے کی ترتیب یہ ہے کہ پہلے 50 فیصد پگ آئرن پلس سکریپ کو تبدیل کریں، اور جب یہ صرف پگھل جائے تو نکل، کاپر، فیرو الائے، کاربن شامل کریں، اور آخر میں بیلنس 50 فیصد پگ آئرن کے ساتھ ٹاپ اپ کریں۔
کاربن کو غسل میں شروع میں 2 پر برقرار رکھا جانا چاہئے۔{1}}.80 فیصد، نی 14 پر۔{4}} فیصد، سلیکون 1.8 – 1.9 فیصد، کرومیم 1.15 –1.2 فیصد، Mn 1.2 – 1.25 پر فیصد
سلیکن کاربائیڈ کا کردار:
پگھلنے میں مناسب نیوکلیشن سائٹس کو یقینی بنانے کے لیے، SiC ایک اہم کردار ادا کرتا ہے۔ لہذا SiC کو اصل چارج میک اپ کیلکولیشن کا حصہ بنانا چاہیے۔ اور مزید SiC اضافے کی ضرورت ہے صرف پگھلنے سے پہلے، کیمسٹری کی جانچ پڑتال اور منظوری کے بعد؛ اور ہر چند لاڈلوں کو ٹیپ کرنے کے بعد، تاکہ کاربن کی کمی کو پورا کیا جا سکے۔ اس سے کاربن کے مواد کے لیے قریبی حدود کو یقینی بنانے میں مدد ملے گی اور اس لیے زیادہ مستقل سی ای اور مائیکرو اسٹرکچر۔
چارج میک اپ میں SiC کی تجویز کردہ مقدار کل چارج کا 0.25 فیصد ہے اور چارج میں شامل مرکب عناصر کے ساتھ۔ اس اضافے کا حساب کاربن اور سلکان کے چارج میک اپ میں لگایا جاتا ہے۔ پگھلنے کے بعد درجہ حرارت 1400C تک پہنچ جاتا ہے، کیمسٹری کی جانچ پڑتال کی جاتی ہے اور اگر ضرورت ہو تو اصلاح کی جاتی ہے، اور دوبارہ جانچ پڑتال کی جاتی ہے۔ کیمسٹری کی منظوری کے بعد، مزید 0.1 فیصد SiC شامل کیا جاتا ہے اور فوری طور پر فرنس کو مکمل ترتیب پر لایا جاتا ہے اور پگھلنے کو کام کرنے والے درجہ حرارت پر بہت زیادہ گرم کیا جاتا ہے (عام طور پر 1480-1500 C، اس وقت تک متوقع درجہ حرارت کی کمی پر منحصر ہے) ہر لاڈلے سے ڈائی میں ڈالنا مکمل ہو جاتا ہے)، اور پہلے سے ہیٹ شدہ لاڈل میں ٹیپ کرنا شروع ہو جاتا ہے۔
کاربن کے نقصانات کو پورا کرنے کے لیے سی سی کا اضافہ بھی باقاعدگی سے وقفوں سے کیا جانا چاہیے۔ دیے گئے پگھلنے کے سیٹ اپ اور آپریٹنگ حالات کے لیے SiC اضافے کی مقدار اور وقت کی درست ضرورت کا اندازہ لگانے کے لیے، وقت کے ساتھ ساتھ کاربن کے گرنے کے لیے کئی باریک بینی سے نگرانی کی جانے والی حرارتوں کو چلانا بہتر ہے۔ مسلسل پروڈکشن موڈ میں، ٹیپ کیے گئے ہر لاڈل میں کاربن کے مواد کی جانچ کرنے سے یہ تعین کرنے کے لیے کافی ڈیٹا ملے گا کہ کاربن کب 0.05 فیصد سے زیادہ گرتا ہے جس مرحلے پر ایس آئی سی کی ایک حسابی مقدار کو فرنس میں شامل کرنا ضروری ہے اور فائدہ کو ٹیپ کرنے سے پہلے چند منٹ ہضم کرنے کی اجازت ہے۔
سیڑھی بھرنا اور ٹیکہ لگانا:
کسی بھی لاڈل کو پروڈکشن ایریا میں تعینات کرنے سے پہلے اسے اچھی طرح سے گرم کیا جانا چاہیے تاکہ استر مکمل طور پر خشک ہو اور ٹارچ کے شعلے کے استعمال سے جتنا ممکن ہو گرم ہو۔ شفٹ کے آغاز پر اور وقفے کے بعد آخری حرارت کو بھٹی سے پگھلی ہوئی دھات سے دوبارہ لگا کر کیا جانا ہے۔ دھات کو استعمال کے لیے ٹیپ کرنے سے پہلے لاڈل کو کم از کم مطلوبہ درجہ حرارت 750C پر لانے کے لیے ایک سے زیادہ ریلڈنگ ضروری ہو سکتی ہے۔ اس بات کو یقینی بنانے کے لیے کہ درجہ حرارت درست ہے ایک رابطہ پائرومیٹر استعمال کیا جانا چاہیے۔
نظریاتی طور پر، اعلی Ni مواد خود کو ٹیکہ لگانے والے ہوتے ہیں۔ تاہم سینٹرفیوگل کاسٹنگ کے ہمارے سیکشنز اور مائیکرو اسٹرکچر پر سخت کنٹرولز کے لیے، یہ ضروری اور ضروری ہے کہ لاڈلے میں ٹیکہ لگائیں جتنا ممکن ہو ڈالنے کے وقت کے قریب۔ ہائی گریڈ فیرو سلیکون (75 فیصد) کے ساتھ ٹیکہ لگانے کے لیے آپریٹنگ رینج کا حساب 0.20 سے 0.25 فیصد تک لانے کے لیے لگایا جاتا ہے۔ یہ مشورہ دیا جاتا ہے کہ سٹرونٹیم کی مداخلت کی وجہ سے اس مواد میں سپرسیڈ جیسے روایتی کاسٹ آئرن انوکولنٹ استعمال نہ کریں۔
نایاب زمینوں کو متعارف کرانے سے ہمارے مائیکرو اسٹرکچر میں مدد ملے گی۔ سیریم کے ساتھ ایک بہتر انوکولنٹ RESEED استعمال کرنے کے امکان کو تلاش کیا جا سکتا ہے۔
انوکولنٹ کے ساتھ متعارف کرائی گئی نکل میگ کی کنٹرول شدہ مقدار بھی ٹھنڈے گریفائٹ سے بچنے پر بہت اچھا اثر ڈال سکتی ہے۔
مر جاتا ہے:
ڈیزائن:
کنٹرول شدہ واٹر کولنگ ایک سرے سے دوسرے سرے تک ڈائی کے یکساں درجہ حرارت کو یقینی بنانے کے لیے مثالی ہے۔ تاہم اگر پانی کی ٹھنڈک لانا مشکل ہو تو ایک مناسب جیکٹ کے نیچے ڈائی کو ائیر کولنگ کرنے کی فزیبلٹی کو آزمائیں جس میں سامنے سے انلیٹ اور پیچھے سے گرم ہوا نکل رہی ہو۔
چونکہ مشینی ایبلٹی کا مسئلہ زیادہ تر ریئر اینڈ انسرٹس تک ہی محدود ہے اس لیے مشورہ دیا جاتا ہے کہ پچھلے اینڈ انسرٹس کے مائیکرو اسٹرکچر کا مطالعہ کریں اور اس بات کو یقینی بنانے کے لیے کم از کم کٹ آف کا تعین کریں کہ صرف اچھے مائیکرو اسٹرکچر انسرٹس پروڈکشن میں آئیں۔ 300 ملی میٹر لمبائی کے قدرتی طور پر ایئر کولڈ شارٹ ڈائز کے لیے عام طور پر کم از کم 40-ملی میٹر کا کٹ آف درکار ہوتا ہے۔
طویل مدتی میں برتنوں کی لمبائی 30 - 35 ملی میٹر تک بڑھائی جائے اور نئے پچھلے حصے کے پلگ بنائے جائیں۔ یہ ہر برتن سے کٹے ہوئے داخلوں کی تعداد پر سمجھوتہ کیے بغیر ایک بڑے کٹ آف کو بھی قابل بنائے گا۔
ایک زیادہ بہتر حل یہ ہے کہ ان ڈیز کو 600 ملی میٹر لمبا برتن لینے کے لیے دوبارہ ڈیزائن کیا جائے جس کے نتیجے میں پچھلے سرے پر 50 ملی میٹر کے کٹ آف کے ساتھ بھی پیداواری بڑھ جاتی ہے۔
موصلیت:
بہت سے شارٹ ڈیز ID میں خشک توہین آمیز مواد استعمال کرتے ہیں جو موصلیت اور الگ کرنے والے کا کام کرتے ہیں۔ اعلی گیلے موصلیت کا مواد موجود ہے، جو ٹھنڈ سے بہتر تحفظ فراہم کرے گا۔
یہ بھی ضروری ہے کہ اگلے حصے کو اور اگر ممکن ہو تو، ڈیز کے پیچھے والے فلینجز کو موصل کر دیا جائے۔
مفید پیداوار کے دوران کسی بھی وقت ڈائی کی شناختی سطح 300C سے کم نہیں ہونی چاہیے۔ اس بات کو یقینی بنانے کے لیے ہر ڈائی پر ایک کانٹیکٹ پائرومیٹر کارآمد ہونا چاہیے۔
ہر شفٹ کے شروع میں اور ہر وقفے کے بعد، 1 یا اس سے زیادہ ڈمی برتنوں کو ضرورت کے مطابق ڈالا جانا چاہیے تاکہ یہ یقینی بنایا جا سکے کہ ID پر ڈائی کا درجہ حرارت 300C سے زیادہ ہے۔
جیسا کہ پیداوار جاری رہے گی، ڈائی کا درجہ حرارت بتدریج بڑھے گا اور 450 - 500 سینٹی گریڈ پر مستحکم ہوگا۔ یہ مختصر، قدرتی طور پر ٹھنڈے مرنے والوں کے لیے ایک بہترین درجہ حرارت ہے۔
ریکارڈز:
تمام پیرامیٹرز کی مسلسل نگرانی کرنا اور مناسب اور درست ریکارڈ کو برقرار رکھنا ضروری ہے۔
ترقی کے مراحل میں ہر لاڈل کے لیے کاربن اور سلکان کے ریکارڈ کو برقرار رکھنا اور اس سے SiC کے اضافے کا پروگرام تیار کرنا بھی سمجھداری کی بات ہے۔
مائیکرو اسٹرکچر کا کنٹرول برتن کے پچھلے سرے سے آخری مفید داخل کٹ پر جتنی بار ممکن ہو/ضروری ہو، اس وقت تک کیا جانا چاہیے جب تک کہ کاسٹنگ اور کٹ آف کے پیرامیٹرز مکمل طور پر مستحکم نہ ہوجائیں۔
