অ্যালুমিনিয়াম ডাই কাস্টিংয়ে ছিদ্রতা: কারণ এবং সমাধান

সংক্ষেপে

অ্যালুমিনিয়াম ডাই কাস্টিংয়ে ছিদ্রতা বলতে ধাতু কঠিন হওয়ার সময় এর ভিতরে ছোট ছোট ফাঁক বা গহ্বরকে বোঝায়। এই সাধারণ উৎপাদন ত্রুটিকে মূলত দুটি শ্রেণিতে ভাগ করা হয়: আটকে থাকা গ্যাসের কারণে গ্যাস ছিদ্রতা এবং ঠান্ডা হওয়ার সময় আয়তন হ্রাসের ফলে সঙ্কোচন ছিদ্রতা। ছিদ্রতা কোনও অংশের কাঠামোগত অখণ্ডতা, চাপ সীলকরণ এবং পৃষ্ঠের গুণমানকে ক্ষতিগ্রস্ত করে, যা উপাদানের ব্যর্থতার দিকে নিয়ে যেতে পারে। তবে, উপাদানের গুণমান, ডাই ডিজাইন এবং কাস্টিং প্রক্রিয়ার উপর নিখুঁত নিয়ন্ত্রণের মাধ্যমে এটিকে কার্যকরভাবে পরিচালনা এবং কমিয়ে আনা যেতে পারে। এর কারণগুলি বোঝা হল প্রথম পদক্ষেপ প্রতিরোধের দিকে।

অ্যালুমিনিয়াম ডাই কাস্টিং-এ পোরোসিটির সংজ্ঞা

হাই-প্রেশার ডাই কাস্টিংয়ের জগতে, ত্রুটিহীন, শক্তিশালী উপাদান অর্জন করাই হল চূড়ান্ত লক্ষ্য। তবুও, এমন একটি সাধারণ চ্যালেঞ্জ যা উৎপাদনকারীদের মুখোমুখি হতে হয় তা হল পোরোসিটি। সহজ ভাষায়, পোরোসিটি হল শেষ কাস্টিংয়ের মধ্যে ছোট, অবাঞ্ছিত ফাঁক, গর্ত বা বাতাসের পকেটের উপস্থিতি। উৎপাদন বিশেষজ্ঞদের মতে, চূড়ান্ত পণ্যের যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য এবং কর্মক্ষমতাকে সরাসরি দুর্বল করার কারণে এই ত্রুটিটি হল প্রধান উদ্বেগের বিষয়। এই ফাঁকগুলি অংশটির শক্তি, স্থায়িত্ব এবং ক্লান্তির প্রতি প্রতিরোধ ক্ষমতাকে উল্লেখযোগ্যভাবে কমিয়ে দিতে পারে।

পোরোসিটি একক ধরনের ত্রুটি নয়; এটি উপাদানের কার্যকারিতাকে প্রভাবিত করে এমন বিভিন্ন আকারে প্রকাশ পায়। সাধারণত এই রূপগুলি তাদের অবস্থান এবং সংযোগের ভিত্তিতে শ্রেণীবদ্ধ করা হয়:

• ব্লাইন্ড পোরোসিটি: এগুলি হল অতিক্রান্ত খাদের পৃষ্ঠের দিকে উন্মুক্ত ফাঁক, কিন্তু অংশটির মধ্যে সম্পূর্ণভাবে ছড়িয়ে পড়ে না। এগুলি কাঠামোগতভাবে উপাদানটিকে দুর্বল করে না হতে পারে, তবে অ্যানোডাইজিংয়ের মতো পোস্ট-প্রসেসিং চিকিত্সা থেকে তরল বা পরিষ্কারের রাসায়নিক আটকে রাখতে পারে, যা সময়ের সাথে সাথে পৃষ্ঠের ত্রুটি এবং ক্ষয় ঘটাতে পারে।
• মাধ্যমে পোরোজিটি: এই ধরনের পোরোজিটি খাদের এক পৃষ্ঠ থেকে অন্য পৃষ্ঠে ধারাবাহিক লিক পথ তৈরি করে। যেসব উপাদানগুলি চাপে বন্ধ থাকা আবশ্যিক, যেমন তরল জলাশয় বা বায়ুচালিত খাম, সেগুলির ক্ষেত্রে মাধ্যমে পোরোজিটি একটি গুরুত্বপূর্ণ ব্যর্থতার বিন্দু যা অংশটিকে অব্যবহারযোগ্য করে তোলে।
• সম্পূর্ণ আবদ্ধ পোরোজিটি: এগুলি খাদের দেয়ালের মধ্যে সম্পূর্ণ সীলযুক্ত অভ্যন্তরীণ ফাঁক। এগুলি বাইরে থেকে অদৃশ্য এবং পরবর্তী মেশিনিং ক্রিয়াকলাপের সময় প্রকাশিত না হওয়া পর্যন্ত এগুলি সমস্যা হতে পারে না, যে মুহূর্তে এগুলি ব্লাইন্ড বা মাধ্যমে ছিদ্রে পরিণত হয়।

গাঠনিক ছিদ্রতার ফলাফল গুরুতর, বিশেষ করে যেমন অটোমোটিভ এবং এয়ারোস্পেস উপাদানের মতো গুরুত্বপূর্ণ অ্যাপ্লিকেশনে। চাপের নিচে একটি ছিদ্রযুক্ত অংশ ব্যর্থ হতে পারে, তরল বা গ্যাস ফুটো করতে পারে, অথবা মেশিনিং করার পর খারাপ পৃষ্ঠতল সমাপ্তি থাকতে পারে। তাই, উচ্চ-মানের উৎপাদন কার্যক্রমের জন্য এর উৎস বোঝা অপরিহার্য।

প্রাথমিক ধরন: গ্যাস বনাম সঙ্কোচন ছিদ্রতা

ছিদ্রতার কারণ বিভিন্ন হতে পারে, তবে ত্রুটিগুলি প্রায় সবসময় আটকে থাকা গ্যাস বা ধাতব সঙ্কোচনের মধ্যে একটি মৌলিক কারণের দিকে ফিরে যায়। এই দুটির মধ্যে পার্থক্য করা কার্যকর সমস্যা সমাধান এবং প্রতিরোধের জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ, কারণ তাদের চেহারা এবং মূল কারণগুলি আলাদা। প্রতিটি ধরনের আলাদা চ্যালেঞ্জ তৈরি করে এবং বিভিন্ন সমাধানের প্রয়োজন হয়।

গ্যাস পোরোসিটি

গ্যাস নিষ্কাশন হল ইনজেকশন এবং ঘনীভবন প্রক্রিয়ার সময় গলিত অ্যালুমিনিয়ামের মধ্যে গ্যাসের আটকে যাওয়ার কারণে। প্রধান কারণগুলি হল হাইড্রোজেন, যা গলিত অ্যালুমিনিয়ামে উচ্চ মাত্রায় দ্রবণীয় কিন্তু কঠিন অবস্থায় তা নয়, এবং ডাই কক্ষে আটকে যাওয়া বাতাস। ধাতু ঠাণ্ডা হওয়ার সাথে সাথে দ্রবীভূত গ্যাসগুলি দ্রবণ থেকে বের হয়ে আসে এবং বুদবুদ তৈরি করে। ধাতু এগুলির চারপাশে শক্ত হয়ে যাওয়ার সাথে সাথে এই বুদবুদগুলি চিরতরে আটকে যায়। গ্যাস ছিদ্রগুলি সাধারণত তাদের মসৃণ, গোলাকার বা ডিম্বাকৃতির আকৃতির জন্য চিহ্নিত করা হয় এবং প্রায়শই ঢালাইয়ের পৃষ্ঠের কাছাকাছি পাওয়া যায়।

সঙ্কোচন পোরোসিটি

সঙ্কোচন ছিদ্রতা তামার মতো অধিকাংশ ধাতুর তরল অবস্থার চেয়ে কঠিন অবস্থায় ঘনত্ব বেশি হওয়ার কারণে ঘটে। গলিত ধাতু শীতল হয়ে কঠিন হয়ে উঠলে এর আয়তন সঙ্কুচিত হয়। যদি এই সঙ্কোচনের ফলে সৃষ্ট ফাঁকগুলি পূরণের জন্য যথেষ্ট পরিমাণে তরল ধাতু না থাকে, তবে গহ্বর তৈরি হবে। ঢালাইয়ের বেশি ঘন অংশগুলিতে এই ত্রুটিটি সবচেয়ে বেশি দেখা যায়, যা শেষে কঠিন হয়। গ্যাস ছিদ্রতার মসৃণ বুদবুদের বিপরীতে, সঙ্কোচন ছিদ্রতা খাড়া, কোণযুক্ত বা রৈখিক ফাটলের মতো দেখায়। এটি কঠিনীভবনের চূড়ান্ত পর্যায়ে গলিত ধাতুর অপর্যাপ্ত খাওয়ানির সরাসরি ফল।

পার্থক্যগুলি পরিষ্কার করার জন্য, ছিদ্রতার দুটি প্রধান ধরনের একটি তুলনা নিম্নরূপ:

মূল কারণ এবং আগাম প্রতিরোধ কৌশল

উৎপাদনের পরে ত্রুটিপূর্ণ অংশগুলি মোকাবেলা করার চেয়ে বুদবুদের প্রতিরোধ করা অনেক বেশি কার্যকর এবং অর্থনৈতিক। একটি সফল প্রতিরোধ কৌশলের জন্য ডাই ডিজাইন, উপাদান এবং ঢালাই প্রক্রিয়াকে সম্পূর্ণভাবে বিবেচনার প্রয়োজন। মূল পরিবর্তনশীলগুলি নিয়ন্ত্রণ করে উৎপাদকরা গ্যাস এবং সঙ্কোচন উভয় ধরনের ত্রুটিই উল্লেখযোগ্যভাবে কমাতে পারেন।

গ্যাস-সম্পর্কিত কারণগুলি মোকাবেলা

গ্যাস বুদবুদ ধাতুতে গ্যাস প্রবেশ করানো বা ডাইয়ের মধ্যে আটকে যাওয়ার ফলে হয়। প্রতিরোধ মূলত গ্যাস বাইরে রাখার উপর কেন্দ্রিত।

• গলিত ধাতুর মান নিয়ন্ত্রণ করুন: আর্দ্রতা এড়াতে পিউর, শুষ্ক কাঁচামাল ব্যবহার করুন, যা গলিত অ্যালুমিনিয়ামে হাইড্রোজেন গ্যাস তৈরি করে। ঢালাইয়ের আগে গলিত ধাতুকে নাইট্রোজেন বা আর্গন দিয়ে ডিগ্যাস করা একটি অত্যন্ত কার্যকর পদ্ধতি।
• স্নান প্রয়োগের অপটিমাইজেশন: প্রয়োজনীয় হলেও, অতিরিক্ত বা ভুলভাবে প্রয়োগ করা ডাই স্নান ইনজেকশনের সময় বাষ্পে পরিণত হয়ে গ্যাস তৈরি করে যা আটকে যায়। উচ্চমানের স্নান কম পরিমাণে এবং সমানভাবে প্রয়োগ করুন।
• উপযুক্ত ভেন্টিং নিশ্চিত করুন: গলিত ধাতু ইনজেক্ট করার সময় খালিতে থাকা বাতাস বের হয়ে যাওয়ার জন্য ডাই-এ যথেষ্ট ভেন্ট এবং ওভারফ্লো চ্যানেল থাকা আবশ্যিক। বাধাগ্রস্ত বা খারাপ ডিজাইন করা ভেন্ট আটকে থাকা বাতাসের প্রধান কারণ।
• ইনজেকশন প্রক্রিয়া নিয়ন্ত্রণ করুন: অস্থির পূরণ প্রক্রিয়া ধাতুতে বাতাস আবদ্ধ করতে পারে। শট গতি এবং চাপ প্রোফাইল অপ্টিমাইজ করলে ধাতুর প্রবাহের আগে বাতাসকে ঠেলে দিয়ে একটি মসৃণ, ক্রমান্বয়ে পূরণ নিশ্চিত হয়।

শ্রিঙ্কেজ-সম্পর্কিত কারণগুলি নিয়ন্ত্রণ করা

শ্রিঙ্কেজ পোরোসিটি হল পদার্থবিজ্ঞানের বিরুদ্ধে একটি যুদ্ধ, যা ঢালাইয়ের শীতলীকরণ নিয়ন্ত্রণের মাধ্যমে পরিচালনা করা হয়। চাবিকাঠি হল এই নিশ্চিত করা যে ঘন অংশগুলি সম্পূর্ণ ঘন না হওয়া পর্যন্ত গলিত ধাতুর একটি স্থিত সরবরাহ থাকে।

• উচ্চ ধাতব চাপ বজায় রাখুন: ডাই কাস্টিং-এর উচ্চ-চাপ পর্ব শ্রিঙ্কেজ মোকাবেলার জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। শিল্প বিশেষজ্ঞদের দ্বারা ব্যাখ্যা করা হিসাবে, একটি ইনটেনসিফায়ার সিস্টেম ঘনীভবনের সময় বিশাল চাপ প্রয়োগ করে গলিত ধাতুকে শ্রিঙ্কেজ ফাঁকগুলিতে ঠেলে দেয়। পর্যাপ্ত স্থিতিক এবং তীব্রতর চাপ বজায় রাখা এটা খুবই জরুরি।
• ডাই তাপমাত্রা অপ্টিমাইজ করুন: অসম শীতলীকরণ গরম স্পট তৈরি করে যা শ্রিঙ্কেজের প্রবণ। ডাই-এ কৌশলগতভাবে স্থাপিত শীতলীকরণ এবং তাপন চ্যানেল ব্যবহার করে উৎপাদনকারীরা দিকনির্দেশিত ঘনীভবনকে উৎসাহিত করতে পারে, যেখানে ঢালাইটি গেটের দিকে ক্রমাগত হিমায়িত হয়, যাতে এটি ক্রমাগত গলিত ধাতু দিয়ে খাওয়ানো যায়।
• অংশ এবং ডাই ডিজাইন উন্নত করুন: সমান প্রাচীরের পুরুত্ব সহ অংশগুলি ডিজাইন করা শ্রিঙ্কেজ এড়ানোর সবচেয়ে ভালো উপায়। যেখানে ঘন অংশগুলি এড়ানো যায় না, সেখানে তাদের গেটের কাছাকাছি রাখা উচিত। তীক্ষ্ণ কোণের পরিবর্তে প্রশস্ত ফিলেট এবং বৃত্তাকার কোণাগুলি ব্যবহার করা উচিত, কারণ এগুলি আলাদা হওয়া গরম স্পট তৈরি করতে পারে।

শেষ পর্যন্ত, সমুদ্ররোধ রোধ করা শুরু হয় একটি দৃঢ় ডিজাইন এবং উৎপাদন প্রক্রিয়া দিয়ে। প্রক্রিয়া নিয়ন্ত্রণে গভীর দক্ষতা প্রদর্শনকারী একটি সরবরাহকারীর সাথে অংশীদারিত্ব করা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। উদাহরণস্বরূপ, অটোমোটিভ অংশগুলির জন্য IATF16949 সার্টিফিকেশন ধারণকারী সরবরাহকারীরা কঠোর মান নিয়ন্ত্রণ এবং অভ্যন্তরীণ ডাই ডিজাইনের উপর জোর দেয়, যা প্রকল্পের শুরু থেকেই সমুদ্ররোধের মতো ত্রুটির মূল কারণগুলি সরাসরি সমাধান করে।

সমুদ্ররোধ শনাক্ত করার জন্য পরিদর্শন পদ্ধতি

যেহেতু সমস্ত ছিদ্রতা পৃষ্ঠের উপর দৃশ্যমান নয়, তাই উৎপাদকদের অংশগুলি গুণমানের মানদণ্ড পূরণ করছে কিনা তা নিশ্চিত করতে পরিদর্শনের বিভিন্ন পদ্ধতির উপর নির্ভর করতে হয়। এই পদ্ধতিগুলিকে প্রায়শই অ-বিনষ্টকারী পরীক্ষা (NDT) বলা হয়, যা উপাদানটি ক্ষতিগ্রস্ত না করেই অভ্যন্তরীণ ত্রুটিগুলি শনাক্ত করতে সাহায্য করে। অংশটির গুরুত্ব, সন্দেহভাজন ছিদ্রতার ধরন এবং বাজেটের সীমাবদ্ধতার উপর নির্ভর করে সঠিক পদ্ধতি নির্বাচন করা হয়।

সাধারণ পরিদর্শন পদ্ধতিগুলির মধ্যে রয়েছে:

• চোখের পরীক্ষা: ব্লিস্টার বা খোলা ছিদ্রের মতো পৃষ্ঠের স্তরের ছিদ্রতা শনাক্ত করার জন্য ব্যবহৃত সবচেয়ে সহজ পদ্ধতি। এটি করা সহজ হলেও এটি অভ্যন্তরীণ ত্রুটি শনাক্ত করতে পারে না।
• এক্স-রে পরিদর্শন (রেডিওগ্রাফি): অভ্যন্তরীণ ছিদ্রতা শনাক্ত করার জন্য এটি সবচেয়ে নির্ভরযোগ্য পদ্ধতির মধ্যে একটি। অংশটিকে এক্স-রের সংস্পর্শে আনা হয় এবং ফলাফলস্বরূপ ছবিতে ঘনত্বের পার্থক্য দেখা যায়। রেডিওগ্রাফে ফাঁকগুলি অন্ধকার দাগ হিসাবে দেখা যায়, যা পরিদর্শকদের তাদের আকার, আকৃতি এবং অবস্থান দেখতে সাহায্য করে।
• কম্পিউটেড টমোগ্রাফি (CT) স্ক্যানিং: এক্স-রে-এর একটি উন্নত রূপ, সিটি স্ক্যানিং অংশটির একটি পূর্ণ 3D মডেল তৈরি করে, যা অভ্যন্তরীণ এবং বাহ্যিক সমস্ত বৈশিষ্ট্যগুলির একটি বিস্তৃত দৃশ্য প্রদান করে। ছিদ্রযুক্ততার নির্ভুল আয়তন এবং বন্টন চিহ্নিত করার জন্য এটি অত্যন্ত নির্ভুল, কিন্তু এটি সবচেয়ে ব্যয়বহুল পদ্ধতিও বটে।
• চাপ পরীক্ষা: চাপ-টাইট হওয়ার জন্য ডিজাইন করা অংশগুলিতে থাকা ছিদ্রযুক্ততা শনাক্ত করার জন্য এই পদ্ধতি নির্দিষ্টভাবে ব্যবহৃত হয়। ঢালাইটি সীল করা হয় এবং বায়ু বা তরল দিয়ে চাপ প্রয়োগ করা হয়। জলে ডুবিয়ে দেওয়ার সময় চাপের পতন বা বুদবুদ দেখা দেওয়া লিক পথ নির্দেশ করে।

অনেক ক্ষেত্রে, ASTM International-এর মতো গ্রহণযোগ্যতার মানগুলি একটি নির্দিষ্ট প্রয়োগের জন্য ছিদ্রযুক্ততার অনুমোদিত পরিমাণ এবং আকার সংজ্ঞায়িত করে। ঢালাই বিশেষজ্ঞদের দ্বারা উল্লিখিত হিসাবে, উপাদানগুলি সেবাতে প্রবেশ করার আগে প্রয়োজনীয় মান এবং নিরাপত্তা মানদণ্ড পূরণ করছে কিনা তা যাচাই করার জন্য এই NDT পদ্ধতিগুলি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। এই যাচাইকরণ উৎপাদন প্রক্রিয়ার একটি গুরুত্বপূর্ণ অংশ .

প্রায়শই জিজ্ঞাসিত প্রশ্নাবলী

1. অ্যালুমিনিয়াম ঢালাইয়ে ছিদ্রযুক্ততার কারণ কী?

অ্যালুমিনিয়াম ঢালাইয়ে স্পঞ্জতা মূলত দুটি কারণে হয়: ঘনীভবনের সময় হাইড্রোজেন গ্যাসের দ্রবীভূত হওয়া এবং পরবর্তীতে নির্গত হওয়া (গ্যাস স্পঞ্জতা), এবং তরল থেকে কঠিন অবস্থায় শীতল হওয়ার সময় ধাতুর আয়তন হ্রাস বা সঙ্কোচন (সঙ্কোচনজনিত স্পঞ্জতা)। অন্যান্য কারণের মধ্যে রয়েছে খারাপ ভেন্টিং-এর কারণে আটকে থাকা বাতাস, অতিরিক্ত ডাই লুব্রিকেন্ট এবং অসঙ্গত ধাতব চাপ।

2. ডাই কাস্টিংয়ের স্পঞ্জতা কী?

ডাই কাস্টিংয়ে, স্পঞ্জতা বলতে ঢালাই অংশের ধাতব গঠনের মধ্যে ছোট ছিদ্র, ফাঁক বা বাতাসের পকেট উপস্থিত বোঝায়। এটি একটি ত্রুটি হিসাবে বিবেচিত হয় কারণ এটি উপাদানটির ঘনত্ব এবং যান্ত্রিক শক্তি হ্রাস করে এবং চাপ-টাইট হওয়া প্রয়োজন এমন অংশগুলিতে ক্ষতির পথ তৈরি করতে পারে।

3. অ্যালুমিনিয়াম ঢালাইয়ে স্পঞ্জতা কীভাবে পরীক্ষা করা যায়?

অ্যালুমিনিয়াম ঢালাইয়ে ছিদ্রতা কয়েকটি অ-বিনষ্টকারী পরীক্ষার (NDT) পদ্ধতি ব্যবহার করে পরীক্ষা করা যেতে পারে। দৃশ্যমান ত্রুটিগুলি চোখে দেখে শনাক্ত করা যায়, যেখানে চাপ পরীক্ষা ক্ষতি খুঁজে পেতে ব্যবহৃত হয়। অভ্যন্তরীণ ফাঁকগুলির জন্য, এক্স-রে পরিদর্শন (রেডিওগ্রাফি) এবং শিল্প সিটি স্ক্যানিং হল সবচেয়ে কার্যকর পদ্ধতি, কারণ এগুলি অংশের ভিতরে ছিদ্রতার আকার, আকৃতি এবং অবস্থান উন্মোচন করতে পারে এটি ক্ষতিগ্রস্ত না করেই।

4. ঢালাইয়ে ছিদ্রতা কীভাবে এড়ানো যায়?

ছিদ্রতা এড়ানোর জন্য সম্পূর্ণ ঢালাই প্রক্রিয়াটি নিয়ন্ত্রণ করা প্রয়োজন। প্রধান কৌশলগুলির মধ্যে রয়েছে পরিষ্কার, শুষ্ক এবং সঠিকভাবে ডিগ্যাস করা গলিত ধাতু ব্যবহার করা, যথেষ্ট ভেন্ট এবং ওভারফ্লো সহ ডাই ডিজাইন করা, ইনজেকশন গতি এবং চাপ অপ্টিমাইজ করা, সুষম শীতলকরণ নিশ্চিত করার জন্য ডাইয়ের তাপমাত্রা ধ্রুব রাখা এবং সঙ্কোচন কমানোর জন্য স্থির প্রাচীর বেধ সহ অংশটি ডিজাইন করা।