वैक्यूम आर्क रीमेल्टिंग: Difference between revisions
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वैक्यूम आर्क | '''वैक्यूम आर्क रीमेल्टिंग (वीएआर)''' माध्यमिक पिघलने की प्रक्रिया है जिसका उद्देश्य उच्च रासायनिक और यांत्रिक समानता वाले [[धातु]] सिल्लियों का उत्पादन करना होता है, जो उच्च मानकों वाले उदाहरणात्मक धातुरुपी कार्यविधि के लिए उपयुक्त होते हैं ।<ref>"Modeling for Casting & Solidification Processing", by Kuang-Oscar Yu,CRC; 1st edition (October 15, 2001), {{ISBN|0-8247-8881-8}}</ref> वीएआर प्रक्रिया ने विशेषतः पारंपरिक धातुरुपी निर्माण उद्योग को क्रांतिकारी रूप से प्रभावित किया है, और उद्धारणीय रूप से नियंत्रित सामग्री को उत्पन्न करने में सक्षम बनाया है जो जीवण-विज्ञानिक, उड़ान-परियोजना और अंतरिक्ष आदि में उपयोग होती है। | ||
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वीएआर का उपयोग उच्च मूल्य वाले अनुप्रयोगों में सबसे अधिक बार किया जाता है। यह अतिरिक्त प्रसंस्करण चरण होता है जो धातु की गुणवत्ता को उत्तम बनाने के लिए किया जाता है। क्योंकि यह समय लेने वाला और महंगा होता है, इस प्रक्रिया का अधिकांश वाणिज्यिक [[मिश्र धातु]]एं में उपयोग नहीं करती हैं। [[निकल]], [[टाइटेनियम]],<ref>D.Zagrebelnyy, Modeling macrosegregation during vacuum arc remelting of Ti-10V-2Fe-3Al alloy {{ISBN|978-3-8364-5948-8}}</ref> और विशेषता [[ इस्पात |स्टील]] ये उपादान हैं जो इस विधि से सबसे अधिक प्रसंस्कृत होते हैं। टाइटेनियम मिश्र धातुओं के उत्पादन के पारंपरिक पथ में एकल, दोहरा या तीनगुणा वीएआर प्रसंस्करण सम्मिलित होता है।<ref>''Titanium: Past, Present, and Future'' (1983) [http://books.nap.edu/openbook.php?record_id=1712&page=65] {{ISBN|0-309-07765-6}}</ref> इस विधि का पारंपरिक विधि के प्रतिस्पर्धा उपयोग कई लाभ प्रस्तुत करता है: | |||
*पिघले हुए पदार्थ की जमने की दर को कसकर नियंत्रित किया जा सकता है। यह [[सूक्ष्म]] संरचना पर उच्च स्तर के नियंत्रण के साथ-साथ अलगाव को कम करने की क्षमता भी प्रदान करता | *पिघले हुए पदार्थ की जमने की दर को कसकर नियंत्रित किया जा सकता है। यह [[सूक्ष्म]] संरचना पर उच्च स्तर के नियंत्रण के साथ-साथ अलगाव को कम करने की क्षमता भी प्रदान करता है। | ||
*खुली भट्टियों में धातुओं को पिघलाने के दौरान | *खुली भट्टियों में धातुओं को पिघलाने के दौरान द्रव धातु में घुलने वाली गैसें, जैसे [[नाइट्रोजन]], [[ऑक्सीजन]] और [[हाइड्रोजन]], अधिकांश स्टील और मिश्र धातुओं के लिए हानिकारक मानी जाती हैं। निर्वात स्थितियों में ये गैसें तरल धातु से बाहर निकल जाती हैं। | ||
*उच्च [[वाष्प दबाव]] वाले तत्व जैसे [[कार्बन]], [[ गंधक ]] और [[ मैगनीशियम ]] ( | *उच्च [[वाष्प दबाव]] वाले तत्व जैसे [[कार्बन]], [[ गंधक |गंधक]] और [[ मैगनीशियम |मैगनीशियम]] (अधिकांशतः प्रदूषक) की सांद्रता कम हो जाती है। | ||
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*कुछ धातुओं और मिश्रधातुओं, जैसे | *कुछ धातुओं और मिश्रधातुओं, जैसे कि टाइटेनियम को खुली हवा वाली भट्टियों में नहीं पिघलाया जा सकता। | ||
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वीएआर से गुजरने वाला मिश्र धातु सामान्यतः [[वैक्यूम]] प्रवर्तन पिघलने (वीआईएम) या लैडल रिफाइनिंग (एयरमेल्ट) द्वारा सिलेंडर में बनता है। इस सिलेंडर को इलेक्ट्रोड के रूप में जाना जाता है, और फिर बड़े बेलनाकार बंद [[क्रूसिबल]] में डाल दिया जाता है और धातुकर्म वैक्यूम ( {{convert|0.001|–|0.1|mmHg|Pa|1|abbr=on|disp=or}} ) में लाया जाता है। क्रूसिबल के निचले हिस्से में वह थोड़ी मात्रा में धातुरुपी अद्यतन होता है, जिसे पिघलाने के लिए प्रारंभ किया जाता है, जिससे शीर्ष इलेक्ट्रोड को निकटतम लाया जाता है। दो टुकड़ों के बीच आर्क प्रारंभ करने के लिए कई किलोएम्पीयर प्रत्यक्ष धारा का उपयोग किया जाता है,जिससे निरंतर पिघल प्राप्त होता है। क्रूसिबल (सामान्यतः तांबे से बना होता है) पिघल को ठंडा करने और जमने की दर को नियंत्रित करने के लिए पानी के जैकेट से घिरा होता है। इलेक्ट्रोड और क्रूसिबल दीवारों के बीच विद्युत चाप को रोकने के लिए, क्रूसिबल का व्यास इलेक्ट्रोड से बड़ा होता है। इस परिणामस्वरूप, इलेक्ट्रोड को कम किया जाना चाहिए क्योंकि पिघला हुआ इसका उपभोग करता है। दोष-मुक्त सामग्री की प्रक्रिया और उत्पादन के प्रभावी नियंत्रण के लिए करंट, ठंडा पानी और इलेक्ट्रोड गैप का नियंत्रण आवश्यक होती है। | |||
आदर्शवादी रूप में, पिघलान प्रक्रिया के दौरान पिघलान दर प्रक्रिया चक्र में स्थिर रहती है, किन्तु वैक्यूम आर्क रीमेल्टिंग प्रक्रिया की निगरानी और नियंत्रण सरल नहीं होता है।<ref>DA Melgaard, RG Erdmann, JJ Beaman, RL Williamson - 2007</ref> ऐसा इसलिए होता है क्योंकि तरल धातु के अंदर संवहन, विकिरण, संवहन और [[लोरेंत्ज़ बल]] के कारण होने वाले संवहन से युक्त जटिल गर्मी हस्तांतरण होता है। पूल ज्यामिति के संदर्भ में पिघलने की प्रक्रिया की स्थिरता सुनिश्चित करना और पिघलने की दर मिश्र धातु के सर्वोत्तम संभव गुणों को सुनिश्चित करने में महत्वपूर्ण है। | |||
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वीएआर प्रक्रिया कई विभिन्न सामग्रियों पर प्रयुक्त होती है। कुछ ऐसे उदाहरण हैं जो अधिकांशतः ऐसी सामग्री का उपयोग करते हैं जिसे वीएआर से प्रसंस्कृत किया गया होता है। निम्नलिखित सामग्रियों की सूची हो सकती है: | |||
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वैक्यूम आर्क रीमेल्टिंग (वीएआर) माध्यमिक पिघलने की प्रक्रिया है जिसका उद्देश्य उच्च रासायनिक और यांत्रिक समानता वाले धातु सिल्लियों का उत्पादन करना होता है, जो उच्च मानकों वाले उदाहरणात्मक धातुरुपी कार्यविधि के लिए उपयुक्त होते हैं ।[1] वीएआर प्रक्रिया ने विशेषतः पारंपरिक धातुरुपी निर्माण उद्योग को क्रांतिकारी रूप से प्रभावित किया है, और उद्धारणीय रूप से नियंत्रित सामग्री को उत्पन्न करने में सक्षम बनाया है जो जीवण-विज्ञानिक, उड़ान-परियोजना और अंतरिक्ष आदि में उपयोग होती है।
अवलोकन
वीएआर का उपयोग उच्च मूल्य वाले अनुप्रयोगों में सबसे अधिक बार किया जाता है। यह अतिरिक्त प्रसंस्करण चरण होता है जो धातु की गुणवत्ता को उत्तम बनाने के लिए किया जाता है। क्योंकि यह समय लेने वाला और महंगा होता है, इस प्रक्रिया का अधिकांश वाणिज्यिक मिश्र धातुएं में उपयोग नहीं करती हैं। निकल, टाइटेनियम,[2] और विशेषता स्टील ये उपादान हैं जो इस विधि से सबसे अधिक प्रसंस्कृत होते हैं। टाइटेनियम मिश्र धातुओं के उत्पादन के पारंपरिक पथ में एकल, दोहरा या तीनगुणा वीएआर प्रसंस्करण सम्मिलित होता है।[3] इस विधि का पारंपरिक विधि के प्रतिस्पर्धा उपयोग कई लाभ प्रस्तुत करता है:
- पिघले हुए पदार्थ की जमने की दर को कसकर नियंत्रित किया जा सकता है। यह सूक्ष्म संरचना पर उच्च स्तर के नियंत्रण के साथ-साथ अलगाव को कम करने की क्षमता भी प्रदान करता है।
- खुली भट्टियों में धातुओं को पिघलाने के दौरान द्रव धातु में घुलने वाली गैसें, जैसे नाइट्रोजन, ऑक्सीजन और हाइड्रोजन, अधिकांश स्टील और मिश्र धातुओं के लिए हानिकारक मानी जाती हैं। निर्वात स्थितियों में ये गैसें तरल धातु से बाहर निकल जाती हैं।
- उच्च वाष्प दबाव वाले तत्व जैसे कार्बन, गंधक और मैगनीशियम (अधिकांशतः प्रदूषक) की सांद्रता कम हो जाती है।
- केंद्रीय रेखा में सरंध्रता और पृथक्करण समाप्त किया जाता है।
- कुछ धातुओं और मिश्रधातुओं, जैसे कि टाइटेनियम को खुली हवा वाली भट्टियों में नहीं पिघलाया जा सकता।
प्रक्रिया विवरण
वीएआर से गुजरने वाला मिश्र धातु सामान्यतः वैक्यूम प्रवर्तन पिघलने (वीआईएम) या लैडल रिफाइनिंग (एयरमेल्ट) द्वारा सिलेंडर में बनता है। इस सिलेंडर को इलेक्ट्रोड के रूप में जाना जाता है, और फिर बड़े बेलनाकार बंद क्रूसिबल में डाल दिया जाता है और धातुकर्म वैक्यूम ( 0.001–0.1 mmHg or 0.1–13.3 Pa ) में लाया जाता है। क्रूसिबल के निचले हिस्से में वह थोड़ी मात्रा में धातुरुपी अद्यतन होता है, जिसे पिघलाने के लिए प्रारंभ किया जाता है, जिससे शीर्ष इलेक्ट्रोड को निकटतम लाया जाता है। दो टुकड़ों के बीच आर्क प्रारंभ करने के लिए कई किलोएम्पीयर प्रत्यक्ष धारा का उपयोग किया जाता है,जिससे निरंतर पिघल प्राप्त होता है। क्रूसिबल (सामान्यतः तांबे से बना होता है) पिघल को ठंडा करने और जमने की दर को नियंत्रित करने के लिए पानी के जैकेट से घिरा होता है। इलेक्ट्रोड और क्रूसिबल दीवारों के बीच विद्युत चाप को रोकने के लिए, क्रूसिबल का व्यास इलेक्ट्रोड से बड़ा होता है। इस परिणामस्वरूप, इलेक्ट्रोड को कम किया जाना चाहिए क्योंकि पिघला हुआ इसका उपभोग करता है। दोष-मुक्त सामग्री की प्रक्रिया और उत्पादन के प्रभावी नियंत्रण के लिए करंट, ठंडा पानी और इलेक्ट्रोड गैप का नियंत्रण आवश्यक होती है।
आदर्शवादी रूप में, पिघलान प्रक्रिया के दौरान पिघलान दर प्रक्रिया चक्र में स्थिर रहती है, किन्तु वैक्यूम आर्क रीमेल्टिंग प्रक्रिया की निगरानी और नियंत्रण सरल नहीं होता है।[4] ऐसा इसलिए होता है क्योंकि तरल धातु के अंदर संवहन, विकिरण, संवहन और लोरेंत्ज़ बल के कारण होने वाले संवहन से युक्त जटिल गर्मी हस्तांतरण होता है। पूल ज्यामिति के संदर्भ में पिघलने की प्रक्रिया की स्थिरता सुनिश्चित करना और पिघलने की दर मिश्र धातु के सर्वोत्तम संभव गुणों को सुनिश्चित करने में महत्वपूर्ण है।
सामग्री और अनुप्रयोग
वीएआर प्रक्रिया कई विभिन्न सामग्रियों पर प्रयुक्त होती है। कुछ ऐसे उदाहरण हैं जो अधिकांशतः ऐसी सामग्री का उपयोग करते हैं जिसे वीएआर से प्रसंस्कृत किया गया होता है। निम्नलिखित सामग्रियों की सूची हो सकती है:
- स्टेनलेस स्टील
- 15-5
- 13-8
- 17-4
- 304
- 316
- अलॉय स्टील
- 9310
- 4340 और 4330+वी
- 300एम
- एएफ1410
- एरमेट 100
- एम50
- बीजी42
- नाइट्रालॉय
- 16एनसीडी13
- 35एनसीडी16
- HY-100
- HY-180
- HY-TUF
- D6AC
- मैरेजिंग स्टील्स
- यूटी-18
- एचपी 9-4-30
- टाइटेनियम
- Ti-6Al-4V
- Ti-10V-2Al-3Fe
- Ti-5Al-5V-5Mo-3Cr
- इन्वार
- नितिनोल
- निकेल सुपरअलॉय
- zirconium
- नाइओबियम
- प्लैटिनम
- टैंटलम
- रोडियाम
कृपया ध्यान दें कि शुद्ध टाइटेनियम और अधिकांश टाइटेनियम आलॉय दोहरे या तीनगुणा वीएआर प्रक्रिया से प्रसंस्कृत किए जाते हैं। वायुमंडल के उद्योग के लिए निकल आधारित सुपरएलॉय्स सामान्यतः वीएआर प्रक्रिया से प्रसंस्कृत किए जाते हैं। परमाणु उद्योग में प्रयुक्त जिरकोनियम और नायोबियम आधारित आलॉयों को सामान्यतः नियमित रूप से वीएआर प्रक्रिया से प्रसंस्कृत किया जाता है। शुद्ध प्लैटिनम, टैंटलम, और रोडियम भी वीएआर प्रक्रिया से प्रसंस्कृत किए जा सकते हैं।
यह भी देखें
- इलेक्ट्रो-स्लैग रीमेल्टिंग
- निर्वात चाप
- वैक्यूम धातुकर्म
संदर्भ
- ↑ "Modeling for Casting & Solidification Processing", by Kuang-Oscar Yu,CRC; 1st edition (October 15, 2001), ISBN 0-8247-8881-8
- ↑ D.Zagrebelnyy, Modeling macrosegregation during vacuum arc remelting of Ti-10V-2Fe-3Al alloy ISBN 978-3-8364-5948-8
- ↑ Titanium: Past, Present, and Future (1983) [1] ISBN 0-309-07765-6
- ↑ DA Melgaard, RG Erdmann, JJ Beaman, RL Williamson - 2007
