वैक्यूम आर्क रीमेल्टिंग: Difference between revisions
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वैक्यूम आर्क री[[ गलन ]] (वीएआर) अत्यधिक मांग वाले अनुप्रयोगों के लिए उन्नत रासायनिक और यांत्रिक एकरूपता (भौतिकी) के साथ [[धातु]] सिल्लियों के उत्पादन के लिए | वैक्यूम आर्क री[[ गलन | गलन]] (वीएआर) अत्यधिक मांग वाले अनुप्रयोगों के लिए उन्नत रासायनिक और यांत्रिक एकरूपता (भौतिकी) के साथ [[धातु]] सिल्लियों के उत्पादन के लिए माध्यमिक पिघलने की प्रक्रिया है।<ref>"Modeling for Casting & Solidification Processing", by Kuang-Oscar Yu,CRC; 1st edition (October 15, 2001), {{ISBN|0-8247-8881-8}}</ref> VAR प्रक्रिया ने विशेष इस्पात#आधुनिक इस्पात निर्माण उद्योग में क्रांति ला दी है, और बायोमेडिकल, विमानन और एयरोस्पेस में उपयोग की जाने वाली कसकर नियंत्रित सामग्री को संभव बनाया है। | ||
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VAR का उपयोग उच्च मूल्य वाले अनुप्रयोगों में सबसे अधिक बार किया जाता है। यह धातु की गुणवत्ता में सुधार के लिए | VAR का उपयोग उच्च मूल्य वाले अनुप्रयोगों में सबसे अधिक बार किया जाता है। यह धातु की गुणवत्ता में सुधार के लिए अतिरिक्त प्रसंस्करण कदम है। क्योंकि इसमें समय लगता है और यह महंगा है, अधिकांश वाणिज्यिक [[मिश्र धातु]]एं इस प्रक्रिया का 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 विशेष [[ इस्पात |इस्पात]] ्स ऐसी सामग्रियां हैं जिन्हें अक्सर इस विधि से संसाधित किया जाता है। टाइटेनियम मिश्र धातुओं के उत्पादन के पारंपरिक पथ में सिंगल, डबल या यहां तक कि ट्रिपल वीएआर प्रसंस्करण शामिल 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> पारंपरिक तरीकों की तुलना में इस तकनीक का उपयोग कई फायदे 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 | *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 तरल 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। | *खुली भट्टियों में धातुओं को पिघलाने के दौरान तरल 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 ]] (अक्सर प्रदूषक) की सांद्रता कम हो जाती है। | *उच्च [[वाष्प दबाव]] वाले तत्व जैसे [[कार्बन]], [[ गंधक |गंधक]] और [[ मैगनीशियम |मैगनीशियम]] (अक्सर प्रदूषक) की सांद्रता कम हो जाती है। | ||
*सेंटरलाइन [[सरंध्रता]] और पृथक्करण समाप्त हो जाते हैं। | *सेंटरलाइन [[सरंध्रता]] और पृथक्करण समाप्त हो जाते हैं। | ||
*कुछ धातुओं और मिश्रधातुओं, जैसे Ti, को खुली हवा वाली भट्टियों में नहीं पिघलाया जा सकता | *कुछ धातुओं और मिश्रधातुओं, जैसे Ti, को खुली हवा वाली भट्टियों में नहीं पिघलाया जा सकता | ||
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VAR से गुजरने वाला मिश्र धातु आमतौर पर [[ [[वैक्यूम]] प्रेरण पिघलने ]] (VIM) या लैडल रिफाइनिंग (एयरमेल्ट) द्वारा | VAR से गुजरने वाला मिश्र धातु आमतौर पर [[ [[वैक्यूम]] प्रेरण पिघलने ]] (VIM) या लैडल रिफाइनिंग (एयरमेल्ट) द्वारा सिलेंडर में बनता है। इस सिलेंडर, जिसे इलेक्ट्रोड कहा जाता है, को फिर बड़े बेलनाकार बंद [[क्रूसिबल]] में डाल दिया जाता है और धातुकर्म वैक्यूम में लाया जाता है ({{convert|0.001|–|0.1|mmHg|Pa|1|abbr=on|disp=or}}). क्रूसिबल के निचले हिस्से में फिर से पिघलाने के लिए मिश्र धातु की छोटी मात्रा होती है, जिसे पिघलना शुरू करने से पहले शीर्ष इलेक्ट्रोड को करीब लाया जाता है। दो टुकड़ों के बीच चाप शुरू करने के लिए कई किलोएम्पीयर प्रत्यक्ष धारा का उपयोग किया जाता है, इस प्रकार निरंतर पिघल प्राप्त होता है। क्रूसिबल (आमतौर पर तांबे से बना) 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। 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 है। | ||
आदर्श रूप से, पिघलने की दर पूरे प्रक्रिया चक्र के दौरान स्थिर रहती है, लेकिन वैक्यूम आर्क रीमेल्टिंग प्रक्रिया की निगरानी और नियंत्रण सरल नहीं है।<ref>DA Melgaard, RG Erdmann, JJ Beaman, RL Williamson - 2007</ref> ऐसा इसलिए है क्योंकि तरल धातु के भीतर चालन, विकिरण, संवहन और [[लोरेंत्ज़ बल]] के कारण होने वाले संवहन से युक्त | आदर्श रूप से, पिघलने की दर पूरे प्रक्रिया चक्र के दौरान स्थिर रहती है, लेकिन वैक्यूम आर्क रीमेल्टिंग प्रक्रिया की निगरानी और नियंत्रण सरल नहीं है।<ref>DA Melgaard, RG Erdmann, JJ Beaman, RL Williamson - 2007</ref> ऐसा इसलिए है क्योंकि तरल धातु के भीतर चालन, 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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वैक्यूम आर्क री गलन (वीएआर) अत्यधिक मांग वाले अनुप्रयोगों के लिए उन्नत रासायनिक और यांत्रिक एकरूपता (भौतिकी) के साथ धातु सिल्लियों के उत्पादन के लिए माध्यमिक पिघलने की प्रक्रिया है।[1] VAR प्रक्रिया ने विशेष इस्पात#आधुनिक इस्पात निर्माण उद्योग में क्रांति ला दी है, और बायोमेडिकल, विमानन और एयरोस्पेस में उपयोग की जाने वाली कसकर नियंत्रित सामग्री को संभव बनाया है।
अवलोकन
VAR का उपयोग उच्च मूल्य वाले अनुप्रयोगों में सबसे अधिक बार किया जाता है। यह धातु की गुणवत्ता में सुधार के लिए अतिरिक्त प्रसंस्करण कदम है। क्योंकि इसमें समय लगता है और यह महंगा है, अधिकांश वाणिज्यिक मिश्र धातुएं इस प्रक्रिया का उपयोग नहीं करती हैं। निकल, टाइटेनियम,[2] और विशेष इस्पात ्स ऐसी सामग्रियां हैं जिन्हें अक्सर इस विधि से संसाधित किया जाता है। टाइटेनियम मिश्र धातुओं के उत्पादन के पारंपरिक पथ में सिंगल, डबल या यहां तक कि ट्रिपल वीएआर प्रसंस्करण शामिल है।[3] पारंपरिक तरीकों की तुलना में इस तकनीक का उपयोग कई फायदे 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 तरल 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 (अक्सर प्रदूषक) की सांद्रता कम हो जाती है।
- सेंटरलाइन सरंध्रता और पृथक्करण समाप्त हो जाते हैं।
- कुछ धातुओं और मिश्रधातुओं, जैसे Ti, को खुली हवा वाली भट्टियों में नहीं पिघलाया जा सकता
प्रक्रिया विवरण
VAR से गुजरने वाला मिश्र धातु आमतौर पर [[ वैक्यूम प्रेरण पिघलने ]] (VIM) या लैडल रिफाइनिंग (एयरमेल्ट) द्वारा सिलेंडर में बनता है। इस सिलेंडर, जिसे इलेक्ट्रोड कहा जाता है, को फिर बड़े बेलनाकार बंद क्रूसिबल में डाल दिया जाता है और धातुकर्म वैक्यूम में लाया जाता है (0.001–0.1 mmHg or 0.1–13.3 Pa). क्रूसिबल के निचले हिस्से में फिर से पिघलाने के लिए मिश्र धातु की छोटी मात्रा होती है, जिसे पिघलना शुरू करने से पहले शीर्ष इलेक्ट्रोड को करीब लाया जाता है। दो टुकड़ों के बीच चाप शुरू करने के लिए कई किलोएम्पीयर प्रत्यक्ष धारा का उपयोग किया जाता है, इस प्रकार निरंतर पिघल प्राप्त होता है। क्रूसिबल (आमतौर पर तांबे से बना) 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। 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 है।
आदर्श रूप से, पिघलने की दर पूरे प्रक्रिया चक्र के दौरान स्थिर रहती है, लेकिन वैक्यूम आर्क रीमेल्टिंग प्रक्रिया की निगरानी और नियंत्रण सरल नहीं है।[4] ऐसा इसलिए है क्योंकि तरल धातु के भीतर चालन, 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
VAR प्रक्रिया का उपयोग कई अलग-अलग सामग्रियों पर किया जाता है। कुछ एप्लिकेशन लगभग हमेशा ऐसी सामग्री का उपयोग करते हैं जिसका VAR उपचार किया गया हो। उन सामग्रियों की सूची जिनका VAR उपचार किया जा सकता है, में शामिल हैं:
- 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
ध्यान दें कि शुद्ध टाइटेनियम और अधिकांश टाइटेनियम मिश्र धातुएँ डबल या ट्रिपल VAR संसाधित होती हैं। एयरोस्पेस अनुप्रयोगों के लिए निकल-आधारित सुपर मिश्र धातु आमतौर पर VAR संसाधित होते हैं। परमाणु उद्योग में उपयोग किए जाने वाले ज़िरकोनियम और नाइओबियम मिश्र धातुओं को नियमित रूप से VAR संसाधित किया जाता है। शुद्ध प्लैटिनम, टैंटलम और रोडियम को VAR संसाधित किया जा सकता है।
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
