গ্যাস বনাম শ্রিঙ্কেজ পোরোসিটি: গুরুত্বপূর্ণ কাস্টিং ত্রুটিগুলি চিহ্নিতকরণ

সংক্ষেপে

গ্যাস পোরোসিটি এবং শ্রিঙ্কেজ পোরোসিটি হল সাধারণ কাস্টিং ত্রুটি, যাদের ভিন্ন উৎপত্তি এবং চেহারা রয়েছে। ঘনীভবনের সময় আটকে যাওয়া গ্যাসের কারণে গ্যাস পোরোসিটি ঘটে, যা মসৃণ, গোলাকার ফাঁক তৈরি করে। অন্যদিকে, ঢালাই ঠান্ডা হওয়ার সময় আয়তন সঙ্কোচনের ক্ষতি পূরণের জন্য যথেষ্ট গলিত ধাতু না থাকার কারণে শ্রিঙ্কেজ পোরোসিটি ঘটে, যা খাড়া, কোণযুক্ত গহ্বর তৈরি করে। কারণ এবং আকৃতির এই মৌলিক পার্থক্যগুলি বোঝা ধাতব কাস্টিংয়ে ত্রুটি নির্ণয় এবং প্রতিরোধের জন্য অপরিহার্য।

গ্যাস পোরোসিটি বোঝা: কারণ এবং বৈশিষ্ট্য

গ্যাস ছিদ্রতা ধাতব ঢালাইয়ের একটি সাধারণ ত্রুটি, যা শক্ত হওয়ার সময় ধাতুর ভিতরে আবদ্ধ গ্যাসের কারণে ফাঁপা সৃষ্টির মাধ্যমে চিহ্নিত হয়। গলিত ধাতু ঠাণ্ডা হওয়ার সাথে সাথে অ্যালুমিনিয়াম খাদের মতো দ্রবীভূত গ্যাস, যেমন হাইড্রোজেন ধরে রাখার ক্ষমতা উল্লেখযোগ্যভাবে কমে যায়। এই অতিরিক্ত গ্যাস দ্রবণ থেকে বর্জিত হয় এবং বুদবুদ তৈরি করে, যা ধাতু এদের চারপাশে শক্ত হওয়ার সময় আবদ্ধ হয়ে পড়ে। এই ত্রুটিগুলি চূড়ান্ত উপাদানটির কাঠামোগত অখণ্ডতা এবং চাপ টাইটনেসকে ক্ষতিগ্রস্ত করতে পারে, যা উচ্চ-কর্মক্ষমতা অ্যাপ্লিকেশনের জন্য এদের প্রতিরোধকে অপরিহার্য করে তোলে।

গ্যাস ছিদ্রতা এর অন্যতম প্রধান বৈশিষ্ট্য হল গ্যাস ছিদ্রের উপস্থিতি। এই ফাঁকগুলি সাধারণত গোলাকার বা লম্বাটে হয় এবং মসৃণ, প্রায়শই চকচকে অভ্যন্তরীণ দেয়ালযুক্ত হয়। এই আকৃতি তখন ঘটে যখন গ্যাস বুদবুদগুলি তরল বা আধা-তরল ধাতুর মধ্যে গঠিত হয়, যার ফলে পৃষ্ঠটান চারপাশের কাঠামো কঠিন হওয়ার আগে তাদের কম শক্তির, গোলাকার আকৃতিতে টানে। এই ছিদ্রগুলি বিভিন্ন রূপে প্রকাশ পেতে পারে, যার মধ্যে রয়েছে সাবসারফেস ব্লোহোল, ঢালাইয়ের পৃষ্ঠে ব্লিস্টার বা সূক্ষ্ম, ছড়িয়ে পড়া পিনহোল, যা প্রায়শই ঢালাইয়ের উপরের অংশে পাওয়া যায়।

গ্যাস ছিদ্রতার মূল কারণগুলি বিভিন্ন হলেও প্রায়শই এটি গলন এবং ঢালাই প্রক্রিয়ার সময় গ্যাস উৎপাদনকারী উপাদান বা অবস্থার প্রবেশের সাথে সম্পর্কিত। কার্যকর রোগ নির্ণয়ের জন্য সমগ্র উৎপাদন শৃঙ্খলের সতর্ক পরীক্ষা প্রয়োজন। এর মধ্যে কয়েকটি সবথেকে সাধারণ কারণ হল:

• গলিত ধাতুতে দ্রবীভূত গ্যাস: গলিত ধাতু বায়ুমণ্ডল থেকে বা আর্দ্র বা দূষিত চার্জ উপকরণ থেকে গ্যাস শোষণ করতে পারে। অনেক অ-লৌহ খাদগুলিতে হাইড্রোজেনই প্রধান দোষী।
• ঢালার সময় টার্বুলেন্স: উচ্চ বেগ বা টার্বুলেন্ট ঢালাই ছাঁচের মধ্যে গলিত ধাতুর মধ্যে বাতাস আটকে দিতে পারে, যা পরে ফাঁক তৈরি করে।
• আর্দ্রতা এবং দূষক: যদি ছাঁচ, কোর, লেডেল বা যন্ত্রপাতি ঠিকভাবে শুকানো না হয় তবে তাতে থাকা আর্দ্রতা গলিত ধাতুর সংস্পর্শে এসে বাষ্পে পরিণত হয় এবং ঢালাইয়ের মধ্যে আটকে যায়। লুব্রিক্যান্ট এবং বাইন্ডারগুলিও ভাঙতে পারে এবং গ্যাস নির্গত করতে পারে।
• ছাঁচের নিম্ন পারমাঞ্জতা: যদি ছাঁচ বা কোরের উপকরণ গুহার মধ্যে উপস্থিত গ্যাসগুলি যথাযথভাবে নির্গত করতে না পারে, তবে কঠিন হওয়ার সময় ধাতু দ্বারা সেগুলি আটকে যাওয়ার সম্ভাবনা বেশি থাকে।

শ্রিঙ্কেজ পোরোসিটি: কারণ এবং বৈশিষ্ট্যগুলি বোঝা

শ্রিঙ্কেজ পোরোসিটি একটি মৌলিকভাবে ভিন্ন পদ্ধতি থেকে উদ্ভূত হয়: তরল অবস্থা থেকে কঠিন অবস্থায় পরিবর্তনের সময় ধাতুর আয়তন সঙ্কোচন। অধিকাংশ ধাতু তাদের কঠিন রূপে ঘনত্ব বেশি হয়, যার অর্থ এটি কম আয়তন দখল করে। যদি অতিরিক্ত গলিত ধাতু, যা ফিড ধাতু নামে পরিচিত, শেষে কঠিন হওয়া এলাকাগুলিতে অবিরতভাবে পৌঁছাতে না পারে, তবে উপাদানের সঙ্কোচন ফাঁকগুলি তৈরি করবে। কঠিনীভবনের চূড়ান্ত পর্যায়ে খাওয়ানোর পথে বাধা আসার ফলেই এই ত্রুটিগুলি সরাসরি তৈরি হয়।

গ্যাস পোরোসিটির মসৃণ ফাঁকগুলির বিপরীতে, শ্রিঙ্কেজ পোরোসিটি এর কোণযুক্ত, খাড়া আকৃতি এবং অমসৃণ অভ্যন্তরীণ পৃষ্ঠের জন্য চিহ্নিত হয়। কারণ এই ফাঁকগুলি ঘনীভবনের সময় গাছের মতো ক্রিস্টাল কাঠামো, যাকে ডেনড্রাইট বলা হয়, তাদের মধ্যে জটিল, সংকীর্ণ জায়গায় তৈরি হয়। ফলস্বরূপ গহ্বরটি কোনও বুদবুদ নয়, বরং এই ইন্টারডেনড্রাইটিক স্থানগুলির জটিল, ভাঙা প্যাটার্ন অনুসরণ করে এমন একটি ফাঁক। শ্রিঙ্কেজ ত্রুটিগুলি পৃষ্ঠে বড়, খোলা গহ্বর (পাইপ) হিসাবে বা অভ্যন্তরীণ, পরস্পর সংযুক্ত সূক্ষ্ম ফাটলের জাল (স্পঞ্জ বা ফিলামেন্টারি শ্রিঙ্কেজ) হিসাবে প্রকাশ পেতে পারে।

শ্রিঙ্কেজ পোরোসিটির প্রধান কারণ হল ঘনীভবন প্রক্রিয়াটি কার্যকরভাবে পরিচালনা করতে ব্যর্থ হওয়া। যখন একটি ঢালাই ঘনীভূত হয়, তখন এটি আদর্শভাবে তরল ধাতুর উৎস থেকে সবচেয়ে দূরবর্তী বিন্দু থেকে রাইজার বা ফিডিং সিস্টেমের দিকে ক্রমাগত হিমায়িত হওয়া উচিত। যখন এই প্রক্রিয়াটি ব্যাহত হয় তখন শ্রিঙ্কেজ পোরোসিটি ঘটে। প্রধান অবদানকারী কারণগুলি হল:

• অপর্যাপ্ত ফিডিং সিস্টেম: যেসব রাইজার খুব ছোট বা মূল কাস্টিং-এর আগেই জমে যায়, সেগুলি সঙ্কোচন পূরণের জন্য প্রয়োজনীয় গলিত ধাতু সরবরাহ করতে পারে না।
• হট স্পট: কাস্টিং-এর ঘন অংশগুলি পাশের পাতলা অংশগুলির তুলনায় ধীরে ধীরে ঠাণ্ডা হয়। এই "হট স্পট" গুলি তরল ধাতুর আলাদা পকেটে পরিণত হতে পারে, এবং যখন সেগুলি চূড়ান্তভাবে কঠিন হয়ে সঙ্কুচিত হয়, তখন ফলস্বরূপ ফাঁক পূরণ করার জন্য ফিড ধাতু পৌঁছানোর কোনও পথ থাকে না।
• দুর্বল তাপীয় ঢাল: মোল্ড জুড়ে ভুল তাপমাত্রা বন্টন দিকনির্দেশিত কঠিনীভবনকে প্রতিরোধ করতে পারে, যার ফলে সঙ্কোচনের প্রবণতা থাকা তরল অঞ্চলগুলি আলাদা হয়ে যায়।
• কাস্টিং জ্যামিতি: অনিয়মিত পরিবর্তন সহ জটিল নকশাগুলি হট স্পট এবং সঙ্কোচন ত্রুটি গঠনের প্রতি স্বাভাবিকভাবে বেশি সংবেদনশীল।

মাথা থেকে মাথার তুলনা: গ্যাস পোরোসিটি বনাম সঙ্কোচন পোরোসিটি

ঢালাই ত্রুটি নির্ণয়ের ক্ষেত্রে গ্যাস এবং সংকোচনজনিত ছিদ্রতা এই দুটির মধ্যে পার্থক্য করা হল প্রথম গুরুত্বপূর্ণ ধাপ। উভয়ই চূড়ান্ত অংশটিকে দুর্বল করলেও এদের আলাদা কারণ আলাদা সমাধান দাবি করে। শনাক্তকরণের জন্য সবচেয়ে নির্ভরযোগ্য পদ্ধতি হল ছিদ্রের আকৃতির দৃশ্যমান পরীক্ষা। গ্যাসজনিত ফাঁপা সাধারণত গোলাকার এবং মসৃণ দেয়ালযুক্ত হয়, অন্যদিকে সংকোচনজনিত ফাঁপাগুলি কোণাকৃতির এবং খাড়া হয়। আরও বিস্তারিত তুলনা করলে এদের গঠন ও অবস্থানের আরও পার্থক্য দেখা যায়।

নিম্নলিখিত টেবিলটি এই দুটি সাধারণ ঢালাই ত্রুটির মধ্যে পার্থক্য নির্দেশক মূল বৈশিষ্ট্যগুলির সরাসরি তুলনা দেয়:

তাদের গঠনের সময়কাল একটি গুরুত্বপূর্ণ পার্থক্য। ধাতুর তাপমাত্রা যখন এতটাই কমে যায় যে এর গ্যাস দ্রাব্যতা হ্রাস পায়, তখনই মিশ্র অবস্থার আদি পর্যায়ে গ্যাস জনিত ছিদ্র অপেক্ষাকৃত তাড়াতাড়ি গঠিত হতে পারে। এখনও তরল বা আধা-তরল পরিবেশে বুদবুদ হিসাবে এই ছিদ্রগুলি গঠিত হয়। অন্যদিকে, সঙ্কোচনজনিত ছিদ্র হল শেষ পর্যায়ের ত্রুটি। এটি মিশ্র অঞ্চলের ভিতরের দিকে ঘটে যখন কাঁটাযুক্ত জালিকা (dendritic network) ভালভাবে গঠিত ও ঘন হয়ে যায়, ফলে অবশিষ্ট তরল ধাতু শেষে কঠিনীভূত হওয়া অঞ্চলগুলিতে প্রবাহিত হয়ে খাওয়ানোর জন্য প্রবেশ করতে বাধা পায়। এই পার্থক্যের কারণে গ্যাস জনিত ছিদ্রগুলি মসৃণ ও গোলাকার হয়, অন্যদিকে সঙ্কোচনজনিত ছিদ্রগুলি কাঁটাযুক্ত অঞ্চলের মধ্যবর্তী জটিল ফাঁকের আকৃতি ধারণ করে।

কাস্টিং ছিদ্রতা প্রতিরোধ ও হ্রাসের কৌশল

শনাক্তকৃত ত্রুটির নির্দিষ্ট ধরনের উপর ভিত্তি করে একটি লক্ষ্যমাত্রিক পদ্ধতি অবলম্বন করলে সুষমভাবে ছিদ্রতা প্রতিরোধ করা যায়। গ্যাস ছিদ্রতার জন্য কৌশলগুলি গ্যাসের উৎসগুলি নিয়ন্ত্রণের উপর কেন্দ্রিত, আর সঙ্কোচন ছিদ্রতার ক্ষেত্রে কঠিনীভবন এবং ফিডিং পরিচালনার উপর জোর দেওয়া হয়। একটি ব্যাপক মান নিয়ন্ত্রণ কৌশল উভয় ক্ষেত্রই সম্বোধন করে।

গ্যাস ছিদ্রতা প্রতিরোধ

গলিত ধাতুতে গ্যাস প্রবেশ বা শোষণ রোধ করতে উপকরণ এবং প্রক্রিয়াগুলির উপর কঠোর নিয়ন্ত্রণ প্রয়োজন। গ্যাস ছিদ্রতা কমানোর জন্য প্রধান প্রতিরোধমূলক পদক্ষেপগুলি হল:

1. গলন প্রক্রিয়াকরণ: ঢালার আগে গলিত ধাতু থেকে দ্রবীভূত হাইড্রোজেন এবং অন্যান্য গ্যাস অপসারণের জন্য ঘূর্ণায়মান ডিগ্যাসিং বা ফ্লাক্সিং-এর মতো ডিগ্যাসিং পদ্ধতি ব্যবহার করুন।
2. উপকরণ এবং যন্ত্রের প্রস্তুতি: আর্দ্রতার যেকোনো উৎস দূর করতে সমস্ত চার্জ উপকরণ, যন্ত্রপাতি, ল্যাডেল এবং ছাঁচগুলি ভালো করে শুকানো এবং আগে থেকে উত্তপ্ত করুন। চার্জ উপকরণগুলি পরিষ্কার এবং ক্ষয় বা তেল মুক্ত কিনা তা নিশ্চিত করুন।
3. অনুকূলিত গেটিং এবং ঢালাই: গেইটিং সিস্টেমটি ডিজাইন করুন যাতে ছাঁচের গহ্বরে ধাতুর মসৃণ, অ-ঝড়ো প্রবাহ নিশ্চিত হয়। এটি ভরাট করার সময় বায়ু শারীরিকভাবে আটকে থাকা কমিয়ে দেয়।
4. সঠিক ছাঁচনিরোধকঃ ছাঁচ এবং যেকোনো কোর পর্যাপ্ত ভেন্টিলেশন আছে তা নিশ্চিত করুন যাতে গর্ত থেকে বায়ু এবং অন্যান্য গ্যাস বেরিয়ে আসতে পারে কারণ এটি গলিত ধাতু দিয়ে ভরা।

সরু হওয়ার পোরোসিটি প্রতিরোধ করা

সঙ্কুচিত হওয়া রোধ করার মূল চাবিকাঠি হল নিক্ষেপের সমস্ত অংশে তরল ফিড ধাতুর অবিচ্ছিন্ন সরবরাহ নিশ্চিত করা যতক্ষণ না কঠিনতা সম্পূর্ণ হয়। এটি একটি সাবধান নকশা এবং প্রক্রিয়া নিয়ন্ত্রণের মাধ্যমে অর্জন করা হয়ঃ

1. কার্যকর রাইজার এবং গেট ডিজাইনঃ ডিজাইন রাইজারগুলি যথেষ্ট বড় যাতে তারা খাওয়ানো হয় এমন ঢালাই বিভাগের চেয়ে বেশি সময় ধরে গলিত থাকে। গেটিং সিস্টেমটি দিকনির্দেশক দৃঢ়তাকে উৎসাহিত করবে, যেখানে রাইজারটির দিকে ধীরে ধীরে গ্যাস জমা হয়।
2. ঠান্ডা এবং আর্মিং দিয়ে কঠোরতা নিয়ন্ত্রণ করুনঃ ঘন অংশে শীতলতা ত্বরান্বিত করতে এবং হট স্পটগুলি রোধ করতে শীতল (ধাতব সন্নিবেশ) ব্যবহার করুন। রাইজারগুলোকে আরও বেশি সময় ধরে গলতে রাখতে আইসোলেটিং বা এক্সোথার্মিক স্লিভ ব্যবহার করা যেতে পারে।
3. জ্যামিতিক পরিবর্তনঃ সম্ভব হলে, অংশের নকশা পরিবর্তন করুন যাতে বিভাগের বেধের আকস্মিক পরিবর্তন এড়ানো যায় এবং মসৃণতর রূপান্তর তৈরি করা যায়, হট স্পটগুলির সম্ভাবনা হ্রাস করে।

অটোমোটিভের মতো শিল্পে যেখানে উপাদানগুলির ব্যর্থতা একটি বিকল্প নয়, উন্নত ধাতু গঠনের বিশেষজ্ঞদের সাথে অংশীদারিত্ব করা মূল বিষয়। উদাহরণস্বরূপ, সরবরাহকারী যেমন শাওই (নিংবো) ধাতু প্রযুক্তি অটোমোবাইল ফোরজিংয়ের ক্ষেত্রে ত্রুটিমুক্ত উপাদান উৎপাদনের জন্য প্রয়োজনীয় মুর ডিজাইন থেকে শুরু করে ভর উৎপাদন পর্যন্ত যথার্থ প্রকৌশল এবং প্রক্রিয়া নিয়ন্ত্রণের স্তর প্রদর্শন করা। গুণগত মানের প্রতি এই প্রতিশ্রুতি পোরোসিটির মতো ত্রুটিগুলি প্রশমিত করতে এবং সমালোচনামূলক অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে নির্ভরযোগ্যতা নিশ্চিত করতে অপরিহার্য।

প্রায়শই জিজ্ঞাসিত প্রশ্নাবলী

১. পোরোসিটি এবং সংকোচনের মধ্যে পার্থক্য কী?

তাদের প্রধান পার্থক্য তাদের কারণ এবং চেহারাতে রয়েছে। গ্যাস গ্যাস, বিশেষ করে গ্যাস গ্যাস, আটকে থাকা গ্যাসের কারণে হয় এবং মসৃণ, গোলাকার গহ্বর সৃষ্টি করে। ক্ষয়, বা সঙ্কুচিত ছিদ্রতা, ঠান্ডা করার সময় ধাতুর ভলিউম্যাট্রিক সংকোচনের কারণে হয়, যার ফলে শূন্যতা পূরণ করার জন্য পর্যাপ্ত তরল ধাতু নেই, যার ফলে রুক্ষ, কৌণিক গহ্বর হয়।

২. সরু হওয়ার কারণ কী?

ধাতু শক্ত হওয়ার সাথে সাথে ভলিউম্যাট্রিক সংকোচনের কারণে সংকোচন পোরোসিটি ঘটে। যদি ঢালাইয়ের একটি অংশ থেকে ঢালাইয়ের ধাতুর প্রবাহ সম্পূর্ণরূপে শক্ত হওয়ার আগে কেটে ফেলা হয়, তাহলে এই সংকোচন একটি শূন্যতা তৈরি করবে। এটি প্রায়শই উত্থান থেকে অপর্যাপ্ত খাওয়ানো বা ঘন অংশে বিচ্ছিন্ন হট স্পট গঠনের কারণে হয়।

৩. গ্যাসের পোরোসিটি কি?

গ্যাস পোরোসিটি একটি ধাতব ঢালাইয়ের মধ্যে ফাঁকা স্থানগুলিকে বোঝায় যা গ্যাস বুদবুদগুলির ফাঁদে পড়ে গঠিত হয়। গ্যাসটি গলিত গ্যাসের মধ্যে দ্রবীভূত হতে পারে যা শীতল হওয়ার সময় প্রত্যাখ্যান করা হয়, ঝড়ো ঢেউয়ের সময় বায়ু প্রবেশ করে, বা আর্দ্রতা এবং অন্যান্য দূষণকারী যা গরম ধাতুর সংস্পর্শে এসে বাষ্পীভূত হয়।

৪. আপনি কিভাবে বলতে পারেন যে, ঢালাইয়ের মধ্যে গহ্বর পোরোসিটি বা সংকোচনের কারণে হয়?

তাদের পার্থক্য করার সবচেয়ে কার্যকর উপায় হল গহ্বরের আকৃতির দৃষ্টিভঙ্গি পরীক্ষা করা। গ্যাস পোরোসিটি গহ্বর সাধারণত গোলাকার হয়, যার অভ্যন্তরীণ দেয়াল মসৃণ, যা একটি বুদবুদকে অনুরূপ। বিপরীতে, সংকোচন পোরোসিটি গহ্বরগুলি কৌণিক এবং রুক্ষ, স্ফটিক পৃষ্ঠযুক্ত, কারণ তারা শক্ত ডেনড্রাইটগুলির মধ্যে ফাঁকগুলিতে গঠিত হয়।