तार कर्षण: Difference between revisions

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हैंड पुल्लिंग सिल्वर का तार संरचना।
क्रैंक पुल्लिंग सिल्वर का मोटा तार संरचना।

तार कर्षण या वायर ड्राइंग एक धातु प्रक्रिया है जिसका उपयोग तार को एक एकल, या श्रृंखला, संरचना डाई (विनिर्माण) के माध्यम से खींचकर तार के व्यापक प्रतिनिधित्व (ज्यामिति) को कम करने के लिए किया जाता है। इस प्रकार से तार संरचना के अनेक अनुप्रयोग हैं, जिनमें विद्युत के तार, केबल, तनाव-भारित संरचनात्मक घटक, स्प्रिंग्स, पेपर क्लिप, पहियों के लिए स्पोक्स और तार वाले संगीत वाद्ययंत्र सम्मिलित हैं। यद्यपि प्रक्रिया में समान, संरचना निष्कासन से भिन्न है, क्योंकि संरचना में तार को डाई के माध्यम से अभाव के अतिरिक्त खींचा जाता है। इस प्रकार से संरचना सामान्यतः कमरे के तापमान पर किया जाता है, इस प्रकार इसे शीतल कार्य प्रक्रिया के रूप में वर्गीकृत किया जाता है, किन्तु उच्च तारों के लिए बलों को कम करने के लिए इसे ऊंचे तापमान पर भी किया जा सकता है।[1]

अतः मौलिक धातुओं में से, कॉपर, सिल्वर, सोना और प्लैटिनम सबसे अधिक लचीले होते हैं और शीतलता से कार्य करने से जुड़ी अनेक समस्याओं से प्रतिरक्षित होते हैं।

प्रक्रिया

तार संरचना की अवधारणा

इस प्रकार से तार संरचना की प्रक्रिया अवधारणा में अधिक सरल है। तार को हथौड़े से फाइलिंग रोलिंग या स्वैगिंग द्वारा इसकी आरंभ को संकुचित करके तैयार किया जाता है जिससे यह डाई के माध्यम से फिट हो सके; फिर तार को डाई के माध्यम से खींचा जाता है। जैसे ही तार को पासे के माध्यम से खींचा जाता है, इसका आयतन वही रहता है, इसलिए जैसे-जैसे व्यास घटता है, लंबाई बढ़ती जाती है। सामान्यतः तार को वांछित आकार तक पहुंचने के लिए, क्रमिक रूप से छोटे डाई के माध्यम से एक से अधिक ड्रॉ की आवश्यकता होती है। इस प्रकार से अमेरिकी वायर गेज़ स्केल इसी पर आधारित है। यह ड्रा प्लेट के साथ छोटे माप पर या स्वचालित मशीनरी का उपयोग करके उच्च व्यावसायिक माप पर किया जा सकता है।[1][2] किन्तु तार संरचना की प्रक्रिया शीतल कार्यप्रणाली के कारण भौतिक गुणों को परिवर्तित कर देती है।

इस प्रकार से छोटे तारों में क्षेत्रफल में कमी सामान्यतः 15-25% और उच्च तारों में 20-45% होती है।[1] और किसी विशेष कार्य के लिए स्पष्ट डाई अनुक्रम क्षेत्र में कमी, इनपुट तार आकार और आउटपुट तार आकार का कार्य है। जैसे-जैसे क्षेत्र में कमी आती है, वैसे-वैसे डाई का क्रम भी परिवर्तित होता जाता है।[3]

अधिक सूक्ष्म तार सामान्यतः बंडलों में खींचे जाते हैं। इस प्रकार से एक बंडल में, तारों को समान गुणों वाली, किन्तु कम रासायनिक प्रतिरोध वाली धातु से भिन्न किया जाता है जिससे इसे खींचने के पश्चात हटाया जा सकता है। यदि क्षेत्र में कमी 50% से अधिक है, तो प्रक्रिया को पुनः से तैयार करने से पहले एनीलिंग (धातुकर्म) के एक मध्यवर्ती चरण की आवश्यकता हो सकती है।

इस प्रकार से वाणिज्यिक तार संरचना सामान्यतः हॉट रोल्ड 9 mm (0.35 in) व्यास वाले तार की कुंडली से आरंभ होती है। जिसमे पपड़ियों को हटाने के लिए सतह को पहले उपचारित किया जाता है। फिर इसे तार संरचना वाली मशीन में डाला जाता है जिसमें श्रृंखला में एक या अधिक ब्लॉक हो सकते हैं।

सिंगल ब्लॉक तार संरचना वाली मशीनों में डाई को स्पष्ट स्थिति में रखने और छिद्र के माध्यम से तार को निरंतर खींचने के साधन सम्मिलित हैं। किन्तु सामान्य डिज़ाइन में कच्चा आयरन बेंच या टेबल होती है जिसमें डाई को पकड़ने के लिए एक ब्रैकेट होता है, और एक ऊर्ध्वाधर ड्रम होता है जो की घूमता है और इसकी सतह के चारों ओर तार को घुमाकर इसे डाई के माध्यम से खींचता है, तार के तार को दूसरे ड्रम पर संग्रहीत किया जाता है ड्रम या "स्विफ्ट" जो की डाई के पीछे स्थित होता है और आवश्यकतानुसार तीव्रता से तार को हटा देता है। वायर ड्रम या ब्लॉक को उसके ऊर्ध्वाधर शाफ्ट से तेजी से युग्मित या अनयुग्मित करने के साधन उपलब्ध कराए जाते हैं जिससे तार की गति को शीघ्र रोका या प्रारंभ किया जाता है। इस प्रकार से ब्लॉक को भी पतला किया गया है, जिससे कार्य पूरा होने पर तार की कुंडली को सरलता से ऊपर की ओर खिसकाया जा सकता है। इससे पहले कि तार को ब्लॉक से जोड़ा जा सके, इसकी पर्याप्त लंबाई को डाई के माध्यम से खींचा जाना चाहिए; यह चेन के सिरे पर ग्रिपिंग चिमटे की एक जोड़ी द्वारा प्रभावित होता है जो की घूमने वाले ड्रम के चारों ओर लपेटा जाता है, इसलिए तार को तब तक खींचना जब तक कि ब्लॉक पर दो या तीन बार कुंडलित न किया जा सके, जहां अंत को एक छोटे स्क्रू क्लैंप या वाइस द्वारा सुरक्षित किया जाता है। किन्तु जब तार ब्लॉक पर होता है, तो यह गति में सेट हो जाता है और तार को डाई के माध्यम से निरंतर खींचा जाता है; यह बहुत महत्वपूर्ण है कि ब्लॉक समान रूप से घूमता है और यह सही चलता है और तार को एक स्थिर वेग से खींचता है, अन्यथा स्नैचिंग होती है जो तार को निर्बल कर देगी या तोड़ भी देगी। इस प्रकार से जिस गति से तार खींचा जाता है वह सामग्री और कमी की मात्रा के अनुसार अधिक भिन्न होता है।

इस प्रकार से निरंतर ब्लॉक वाली मशीनें एकल ब्लॉक मशीनों से भिन्न होती हैं, जिसमें डाई की एक श्रृंखला होती है जिसके माध्यम से तार को निरंतर विधि से खींचा जाता है। तथा बढ़ाव और फिसलन के कारण, प्रत्येक क्रमिक पुनः आरेखण के पश्चात तार की गति परिवर्तित हो जाती है। इस बढ़ी हुई गति को प्रत्येक ब्लॉक के लिए भिन्न-भिन्न घूर्णन गति द्वारा समायोजित किया जाता है। इनमें से एक मशीन में 3 से 12 डाई हो सकती हैं।[2] जिसमे सभी डाई के माध्यम से और ब्लॉकों के चारों ओर तार को पिरोने की प्रक्रिया को स्ट्रिंग-अप कहा जाता है। और स्नेहन की व्यवस्था में पंप सम्मिलित होता है जो की डाई को भर देता है, और अनेक स्तिथियों में ब्लॉक के निचले भाग भी स्नेहक में चलते हैं।[4]

शीतलता से कार्य करने के प्रभावों का विरोध करने और आगे की संरचना की अनुमति देने के लिए प्रायः मध्यवर्ती एनील्स की आवश्यकता होती है। इस प्रकार से लचीलापन और विद्युत चालकता को अधिकतम करने के लिए तैयार उत्पाद पर अंतिम एनील का भी उपयोग किया जा सकता है।[5]

सतत तार संरचना वाली मशीन में उत्पादित उत्पाद का एक उदाहरण टेलीफोन तार है। इसे हॉट रोल्ड रॉड स्टॉक से 20 से 30 बार निकाला जाता है।[2]

जबकि गोल क्रॉस-सेक्शन अधिकांश संरचना प्रक्रियाओं पर प्रभुत्व होते हैं, गैर-वृत्ताकार क्रॉस-सेक्शन खींचे जाते हैं। वे सामान्यतः तब खींचे जाते हैं जब क्रॉस-सेक्शन छोटा होता है और रोलिंग (धातुकर्म) को उचित ठहराने के लिए मात्रा अधिक कम होती है। इन प्रक्रियाओं में, एक ब्लॉक या तुर्क-हेड मशीन का उपयोग किया जाता है।[6]


स्नेहन

इस प्रकार से सतह की उचित फिनिश और लंबी डाई लाइफ बनाए रखने के लिए संरचना प्रक्रिया में स्नेहन आवश्यक है। स्नेहन की विभिन्न विधियाँ निम्नलिखित हैं:[1]

  • नम संरचना: डाई और तार या रॉड पूर्ण रूप से स्नेहक में डूबे हुए हैं
  • शुष्क संरचना: तार या रॉड स्नेहक के कंटेनर से होकर निकलते है जो की तार या रॉड की सतह को कोट करता है
  • धातु कोटिंग: तार या छड़ पर कोमल धातु का लेप लगाया जाता है जो की ठोस स्नेहक के रूप में कार्य करता है
  • अल्ट्रासोनिक कंपन: डाई और मैंड्रेल कंपनित होते हैं, जो की बलों को कम करने और प्रति समीप बड़ी कटौती की अनुमति देने में सहायता करता है
  • रोलर डाई संरचना (जिसे रोल संरचना भी कहा जाता है): लेम्बियास द्वारा रिपोर्ट की गई संरचना बलों में नाटकीय कमी के साथ कतरनी घर्षण को रोलिंग घर्षण में परिवर्तितने के लिए निश्चित डाई के अतिरिक्त रोलर डाई का उपयोग किया जाता है।[7][8][9] जब रोलर डाई को अपनाया जाता है, तो संरचना चरणों को 2-4 निष्क्रिय रोल द्वारा बनाया जाता है और तार को रोल क्लीयरेंस के अन्दर खींचा जाता है। इस प्रकार के समाधान को फ्लैट या प्रोफाइल वाले खींचे गए तारों के उत्पादन के लिए भी सरलता से अपनाया जा सकता है।

इस प्रकार से तेल जैसे विभिन्न स्नेहक का उपयोग किया जाता है। किन्तु स्नेहन की एक अन्य विधि तार को कॉपर (II) सल्फेट घोल में डुबोना है, जिससे तांबे की एक फिल्म एकत्रित हो जाए जो की एक प्रकार का स्नेहक बनाती है। तार के कुछ वर्गों में अंतिम संरचना के बाद तांबे को जंग की रोकथाम के रूप में या सरल टांका लगाने की अनुमति के लिए छोड़ दिया जाता है। जिसमे कॉपर लेपित तार का अधिक उचित उदाहरण वेल्डिंग में उपयोग होने वाला एमआईजी तार है।[10]


यांत्रिक गुण

तार संरचना का शक्ति बढ़ाने वाला प्रभाव पर्याप्त हो सकता है। किसी भी इस्पात पर उपलब्ध उच्चतम शक्तियां छोटे-व्यास वाले कोल्ड ड्रान गए ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस तार पर प्रविष्ट की गई है।

संरचना डाई

कार्बाइड तार संरचना वाले डाई का आरेख

संरचना डाई सामान्यतः टूल स्टील, टंगस्टन कार्बाइड या हीरे से बने होते हैं, जिनमें टंगस्टन कार्बाइड और निर्मित हीरा अधिक समान है।[2] इस प्रकार से अधिक सूक्ष्म तार संरचना के लिए एकल क्रिस्टल हीरे की डाई का उपयोग किया जाता है।[2] किन्तु गर्म संरचना के लिए, कास्ट-स्टील डाई का उपयोग किया जाता है। इस्पात के तार संरचना के लिए टंगस्टन कार्बाइड डाई का उपयोग किया जाता है। इस प्रकार से डाई को इस्पात के आवरण में रखा जाता है, जो डाई को सहारा देता है और डाई को सरलता से परिवर्तित करने की अनुमति देता है।[2] डाई कोण सामान्यतः 6-15° के मध्य होते हैं, और प्रत्येक पासे में कम से कम 2 भिन्न-भिन्न कोण प्रवेश कोण और दृष्टिकोण कोण होते हैं।[2]


यह भी देखें

टिप्पणियाँ

  1. ↑ 1.0 1.1 1.2 1.3 Kalpakjian, pp. 415–419.
  2. ↑ 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 Degarmo, p. 434.
  3. ↑ Die sequence calculations for wire drawing dies
  4. ↑ Chisholm, Hugh, ed. (1911). "Wire" . Encyclopædia Britannica (in English). Vol. 28 (11th ed.). Cambridge University Press. p. 738.
  5. ↑ Degarmo, p. 435.
  6. ↑ Davis, Joseph R; Handbook Committee, ASM International (2001-08-01). तांबा और तांबा मिश्र धातु. ISBN 978-0-87170-726-0.
  7. ↑ Lambiase, F.; Di Ilio, A. (2011). "निष्क्रिय रोल के साथ ड्राइंग प्रक्रिया में अवशिष्ट तनाव और भार पर एक पैरामीट्रिक अध्ययन". Materials & Design. 32 (10): 4832–4838. doi:10.1016/j.matdes.2011.06.019.
  8. ↑ Lambiase, F.; Di Ilio, A. (2012). "रोल ड्राइंग प्रक्रिया की प्रायोगिक और परिमित तत्व जांच". Journal of Materials Engineering and Performance. 21 (2): 161–166. doi:10.1007/s11665-011-9932-1.
  9. ↑ Lambiase, F.; Di Ilio, A. (2012). "रोल ड्राइंग प्रक्रिया में विरूपण अमानवीयता". Journal of Manufacturing Processes. 14 (3): 208–215. doi:10.1016/j.jmapro.2011.12.005.
  10. ↑ Mig Wire Properties


संदर्भ

  • Budinski, Kenneth G. (1996). Engineering Materials: Properties and Selection (5th ed.). Upper Saddle River, NJ: Prentice-Hall, Inc. ISBN 978-0-13-367715-7.
  • Degarmo, E. Paul; Black, J T.; Kohser, Ronald A. (2003). Materials and Processes in Manufacturing (9th ed.). Wiley. ISBN 978-0-471-65653-1..
  • Kalpakjian, Serope; Schmid, Steven R. (2006). Manufacturing Engineering and Technology (5th ed.). Upper Saddle River, NJ: Pearson Prentice Hall. p. 429. ISBN 978-0-13-148965-3.
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