সংক্ষেপে

ভ্যাকুয়াম সহায়তায় ডাই কাস্টিং ডিজাইন মোল্টেন ধাতু ঢালার আগে ভ্যাকুয়ামের সাহায্যে ডাই কক্ষ থেকে বাতাস ও গ্যাস অপসারণ করে উপাদান তৈরির প্রক্রিয়াকে নির্দেশ করে। এই গুরুত্বপূর্ণ পদক্ষেপটি গ্যাসের কারণে ঘনত্ব হ্রাস প্রায় সম্পূর্ণরূপে কমিয়ে দেয়, ফলে উৎপাদিত অংশগুলি ঘন, শক্তিশালী এবং উন্নত পৃষ্ঠের মানের হয়। প্রাচীরের পুরুত্ব এবং ডাই সীলিং-এর মতো বিষয়গুলি বিবেচনায় নিয়ে উপযুক্ত ডিজাইন করা জটিল, উচ্চ কর্মক্ষমতা সম্পন্ন এবং ত্রুটিমুক্ত উপাদান উৎপাদনের জন্য এই প্রক্রিয়ার সুবিধা নেওয়ার জন্য অপরিহার্য।

ভ্যাকুয়াম সহায়তায় ডাই কাস্টিং-এর মৌলিক বিষয়

ভ্যাকুয়াম সহায়তায় ডাই কাস্টিং, যা গ্যাস-মুক্ত ডাই কাস্টিং নামেও পরিচিত, একটি উন্নত উৎপাদন পদ্ধতি যা ঐতিহ্যবাহী উচ্চ-চাপ ডাই কাস্টিং-এর উন্নতি ঘটায়। এর মূল নীতি হল গলিত ধাতু ঢালার আগে ডাই কক্ষ এবং শট স্লিভ থেকে বাতাস ও অন্যান্য আটকে থাকা গ্যাসগুলি পদ্ধতিগতভাবে সরিয়ে ফেলা। প্রায় ভ্যাকুয়াম পরিবেশ তৈরি করে এই প্রক্রিয়াটি ঐতিহ্যবাহী ডাই কাস্টিং-এর সবচেয়ে বড় চ্যালেঞ্জগুলির মধ্যে একটি—গ্যাস ছিদ্রযুক্ততা (gas porosity)—এর সমাধান করে। এটি ডাই-এর সাথে একটি শক্তিশালী ভ্যাকুয়াম সিস্টেম সংযুক্ত করে অর্জন করা হয়, যা গলিত খাদ ইনজেকশনের ঠিক আগে এবং চলাকালীন সময়ে কক্ষটি শূন্য করে দেয়।

এই প্রযুক্তি যে মৌলিক সমস্যার সমাধান করে তা হল গ্যাস আটকে যাওয়া। একটি সাধারণ ডাই কাস্টিং প্রক্রিয়ায়, গলিত ধাতুর উচ্চ-বেগে ইনজেকশন ডাইয়ের ভিতরে বাতাসের পকেটগুলি আটকে দিতে পারে। এই আটকে থাকা গ্যাসগুলি কঠিন ধাতুর ভিতরে ফাঁকা জায়গা বা ছিদ্র তৈরি করে, যা ধাতুর কাঠামোগত সংহতি ক্ষতিগ্রস্ত করে। উৎপাদন বিশেষজ্ঞদের মতে এক্সোমেট্রি , এই স্ফটিকতা অসামঞ্জস্যপূর্ণ যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য এবং দুর্বল স্থানের দিকে নিয়ে যেতে পারে। যে বাতাস আটকা পড়ত, শূন্যস্থান প্রক্রিয়া তা অপসারণ করে এটি প্রতিরোধ করে, যাতে গলিত ধাতু প্রতিরোধ বা টার্বুলেন্স ছাড়াই ছাঁচের প্রতিটি বিস্তারিত অংশ পূরণ করতে পারে।

খুলনা ঢালাইয়ের তুলনায়, শূন্যস্থান-সহায়তাকারী পদ্ধতিটি উল্লেখযোগ্যভাবে উচ্চতর মানের অংশ তৈরি করে। ঢালাই থেকে বাতাস সরানো শুধুমাত্র বুদবুদ গঠন প্রতিরোধ করেই নয়, বরং গলিত ধাতুকে ছাঁচের জটিল ও পাতলা দেয়ালযুক্ত অংশগুলিতে আরও কার্যকরভাবে টানতে সাহায্য করে। এর ফলে ঘন, শক্তিশালী এবং অনেক পরিষ্কার পৃষ্ঠের উপাদান তৈরি হয়। উত্তর আমেরিকান ডাই কাস্টিং অ্যাসোসিয়েশনের মতে, যদিও শূন্যস্থান ব্যবস্থা একটি শক্তিশালী সহায়ক, তবুও রানার, গেট এবং ওভারফ্লো নকশা করার ক্ষেত্রে ভালো ডাই কাস্টিং নকশার প্রয়োজনীয়তা এটি প্রতিস্থাপন করে না। ভালো নকশা এবং শূন্যস্থান সহায়তার সমন্বয় হল সর্বোচ্চ মান অর্জনের চাবিকাঠি।

মূল সুবিধা এবং মানের উন্নতি

ডাই কাস্টিং প্রক্রিয়ায় শূন্যস্থান ব্যবহারের প্রধান সুবিধা হল অংশের গুণমান এবং সামগ্রিকতার উপর চমৎকার উন্নতি। গ্যাস আটকে যাওয়া কমিয়ে আনার মাধ্যমে এই প্রক্রিয়া খুব কম স্ফীতি সহ উপাদানগুলি তৈরি করে। এর ফলে ঢালাইগুলি শুধু ঘন হয়ই না, বরং টান শক্তি এবং প্রসার্যতা সহ আরও স্থিতিশীল এবং ভবিষ্যদ্বাণীযোগ্য যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য প্রদর্শন করে। গাড়ি এবং মহাকাশ শিল্পসহ চাহিদাপূর্ণ অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ব্যবহৃত উপাদানগুলির জন্য এই নির্ভরযোগ্যতা অপরিহার্য।

আরেকটি বড় সুবিধা হল উন্নত পৃষ্ঠের সমাপ্তি। পৃষ্ঠের কাছাকাছি আটকে থাকা গ্যাস প্রসারিত হওয়ার কারণে প্রায়শই ফুসকুড়ি এবং ছোট ছোট ছিদ্রের মতো ত্রুটিগুলি প্রায় সম্পূর্ণরূপে দূর হয়। এর ফলে ছাঁচ থেকে সরাসরি পরিষ্কার পৃষ্ঠ পাওয়া যায়, যা ব্যয়বহুল এবং সময়সাপেক্ষ দ্বিতীয় সমাপ্তি কাজের প্রয়োজন কমিয়ে দেয়। যেমনটি বিস্তারিতভাবে বর্ণিত হয়েছে কেনওয়াল্ট ডাই কাস্টিং-এর একটি গাইড অনুসারে , ত্রুটির এই হ্রাসের ফলে বাতিলকৃত অংশগুলির সংখ্যা কমে, যা সময়, শ্রম এবং উপকরণের খরচ বাঁচায়। এছাড়াও, ভ্যাকুয়ামের অধীনে ছাঁচের সমান পূরণ আটকে থাকা বাতাসের সাথে জড়িত উচ্চ অভ্যন্তরীণ চাপ এবং ঘর্ষণ কমিয়ে টুলিং-এর আয়ু বাড়াতে পারে।

গুণগত মানের উন্নতির ফলে নতুন উৎপাদন সম্ভাবনাও খোলে। ভ্যাকুয়াম ডাই কাস্টিং পদ্ধতিতে উৎপাদিত অংশগুলি পোস্ট-প্রসেসিং চিকিত্সার জন্য উপযুক্ত যা সাধারণত ঐতিহ্যবাহী ঢালাই অংশগুলির জন্য সমস্যাযুক্ত হয়। যেহেতু সম্প্রসারিত হয়ে ত্রুটি সৃষ্টি করার মতো আটকে থাকা গ্যাস প্রায় বা একেবারেই থাকে না, তাই এই উপাদানগুলি নির্ভরযোগ্যভাবে তাপ চিকিত্সা, ওয়েল্ডিং বা প্লেটিং করা যায়। উন্নত শক্তি বা নির্দিষ্ট পৃষ্ঠের বৈশিষ্ট্য প্রয়োজন এমন কাঠামোগত অংশগুলির জন্য এই ক্ষমতা অপরিহার্য।

নিম্নচাপ-সহায়তাকারী প্রক্রিয়া: একটি ধাপে ধাপে বিশ্লেষণ

ঐতিহ্যবাহী ডাই কাস্টিং কার্যপ্রবাহের উপর ভিত্তি করে থাকলেও, নিম্নচাপ-সহায়তাকারী প্রক্রিয়াটি একটি গুরুত্বপূর্ণ অতিরিক্ত পর্যায় অন্তর্ভুক্ত করে। ডিজাইন এবং চূড়ান্ত অংশের গুণমানের উপর এর প্রভাব বোঝার জন্য এই ক্রমটি বোঝা গুরুত্বপূর্ণ। সাধারণত প্রক্রিয়াটি নিম্নলিখিত পৃথক ধাপগুলি অনুসরণ করে:

1. ডাই প্রস্তুতি এবং বন্ধ করা: ইস্পাত ডাই-এর দুটি অংশ প্রথমে পরিষ্কার করা হয়, রিলিজ এজেন্ট দিয়ে ঘষা হয় এবং নিরাপদে বন্ধ করা হয়। এখানে একটি গুরুত্বপূর্ণ ডিজাইনের দিক হল নিশ্চিত করা যে ডাই-এ কার্যকর সীল রয়েছে যাতে ভ্যাকুয়াম প্রয়োগ করার পরে তা বজায় থাকে। যদি কোনো ফাঁক থাকে তবে তা প্রক্রিয়াটিকে দুর্বল করে দেবে।
2. ভ্যাকুয়াম প্রয়োগ: ডাই বন্ধ থাকাকালীন, একটি উচ্চ ক্ষমতাসম্পন্ন ভ্যাকুয়াম পাম্প চালু করা হয়। ডাই ক্যাভিটি এবং রানার সিস্টেমের সাথে সংযুক্ত ভাল্বগুলি খোলা হয়, এবং পাম্পটি ছাঁচের ভিতরে বাতাস এবং লুব্রিকেন্টগুলি থেকে উৎপন্ন গ্যাসগুলি সরিয়ে ফেলে, ছাঁচের ভিতরে একটি নিম্ন চাপের পরিবেশ তৈরি করে। এই পদক্ষেপটি সঠিকভাবে সময়ানুবর্তী হতে হবে।
3. গলিত ধাতু ইনজেকশন: চুল্লীতে গলিত প্রয়োজনীয় ধাতু খাদকে মেশিনের শট চেম্বারে স্থানান্তরিত করা হয়। একটি উচ্চ চাপের প্লাঙ্গার তখন গলিত ধাতুকে ভ্যাকুয়ামযুক্ত ডাই ক্যাভিটিতে ইনজেক্ট করে। ভ্যাকুয়ামটি ধাতুকে মসৃণভাবে ছাঁচের ভিতরে টানতে সাহায্য করে, নিশ্চিত করে যে এটি টার্বুলেন্স ছাড়াই প্রতিটি বিস্তারিত অংশ পূরণ করে।
4. কঠিনীভবন এবং শীতলীকরণ: একবার ক্যাভিটি পূর্ণ হয়ে গেলে, তরল ধাতু ঠান্ডা হতে শুরু করে এবং ঢালাইয়ের আকৃতি ধারণ করে। দ্রুত শক্ত হওয়ার হার নিয়ন্ত্রণের জন্য অন্তর্নিহিত শীতলীকরণ চ্যানেল সহ ঢালাই থাকে, যা প্রয়োজিত ধাতুবিদ্যার বৈশিষ্ট্য অর্জনের জন্য অপরিহার্য।
5. ডাই খোলা এবং অংশ নিষ্কাশন: ঢালাই শক্ত হওয়ার পর, শূন্যস্থান মুক্ত করা হয় এবং ডাইয়ের দুটি অংশ খুলে দেওয়া হয়। তারপর নিষ্কাশন পিনগুলি ঢালাইকৃত অংশটিকে ছাঁচ থেকে বাইরে ঠেলে দেয়। এখন অংশটি ট্রিমিং, মেশিনিং বা পৃষ্ঠতল সমাপ্তকরণের মতো প্রয়োজনীয় দ্বিতীয় ধাপের কাজের জন্য প্রস্তুত।

এই সম্পূর্ণ চক্রটি অত্যন্ত দ্রুত হয়, প্রায়শই কয়েক সেকেন্ড থেকে দু' মিনিটের মধ্যে সম্পন্ন হয়, যা উচ্চ পরিমাণে উৎপাদনের জন্য অত্যন্ত উপযুক্ত। শূন্যস্থান ব্যবস্থার একীভূতকরণ জটিলতা যোগ করে কিন্তু এই প্রক্রিয়ার জন্য প্রয়োজনীয় উচ্চমানের অর্জনের জন্য অপরিহার্য।

ভ্যাকুয়াম ডাই কাস্টিংয়ের জন্য প্রধান নকশা নীতি

কার্যকর ভ্যাকুয়াম-সহায়তাযুক্ত ডাই কাস্টিং ডিজাইন শুধুমাত্র একটি আকৃতি তৈরি করার চেয়ে বেশি কিছু। এটি ভ্যাকুয়াম পরিবেশের সুবিধাগুলি সম্পূর্ণরূপে কাজে লাগানোর জন্য অংশের জ্যামিতি অনুকূলিত করার বিষয় জড়িত করে। যদিও অনেক নীতি ঐতিহ্যবাহী কাস্টিং-এর সাথে ওভারল্যাপ হয়, কিছু ক্ষেত্রে এগুলি বিশেষভাবে গুরুত্বপূর্ণ। সফল হওয়ার জন্য প্রাচীরের পুরুত্ব এবং খসড়া কোণের মতো বৈশিষ্ট্যগুলির প্রতি সতর্কতার সাথে মনোযোগ দেওয়া অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।

সবচেয়ে উল্লেখযোগ্য ডিজাইন সুবিধাগুলির মধ্যে একটি হল পাতলা প্রাচীরযুক্ত অংশ উৎপাদন করার ক্ষমতা। যেহেতু ভ্যাকুয়াম আটকে থাকা বাতাসের কারণে ঘটা পিছনের চাপ কমায়, তাই গলিত ধাতু ঐতিহ্যবাহী ডাই কাস্টিং-এর চেয়ে অনেক পাতলা অংশে প্রবেশ করতে পারে এবং সেগুলি পূরণ করতে পারে। 1 মিমি থেকে 1.5 মিমি প্রাচীরের ন্যূনতম পুরুত্ব প্রায়শই অর্জন করা যায়, যদিও এটি অংশের আকার এবং উপাদানের উপর নির্ভর করে। সুষম শীতলীকরণ নিশ্চিত করার জন্য এবং বিকৃতি বা ডুবে যাওয়ার মতো ত্রুটি প্রতিরোধ করার জন্য সম্ভব হলে প্রাচীরের পুরুত্ব সমান রাখা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। যখন পুরুত্বের পরিবর্তন প্রয়োজন হয়, তখন সেগুলি ধীরে ধীরে হওয়া উচিত।

অংশের গুণমান এবং উৎপাদনযোগ্যতা উভয়ের জন্য অন্যান্য প্রধান নকশা বিবেচনাগুলি অপরিহার্য:

• ড্রাফট কোণ: ডাই-এর টানার দিকের সমান্তরালে সমস্ত দেয়ালে সাধারণত কমপক্ষে 1 থেকে 2 ডিগ্রি ড্রাফট কোণ অন্তর্ভুক্ত করা আবশ্যিক। শেষ করা অংশটিকে ক্ষতি বা বিকৃতি ছাড়াই ছাঁচ থেকে পরিষ্কারভাবে বের করার জন্য এই সামান্য ঢাল অপরিহার্য।
• পাঁজর এবং বস সামগ্রিক দেয়ালের পুরুত্ব বৃদ্ধি না করে বড়, সমতল এলাকাগুলিতে শক্তি যোগ করার জন্য নকশাকারীদের পাঁজর অন্তর্ভুক্ত করা উচিত। ডুবে যাওয়ার দাগ এড়ানোর জন্য একটি পাঁজরের পুরুত্ব সাধারণত মূল দেয়ালের পুরুত্বের 60% এর কম হওয়া উচিত। একইভাবে, মাউন্টিং বা সারিবদ্ধকরণের জন্য ব্যবহৃত বসগুলি (bosses) একই ধরনের পুরুত্বের নিয়ম মেনে চলা উচিত।
• ফিলি এবং রেডিয়ঃ তীক্ষ্ণ অভ্যন্তরীণ কোণগুলি চাপ কেন্দ্রীভবনের উৎস এবং ধাতুর প্রবাহকে বাধা দিতে পারে। অংশটির কাঠামোগত সংহতি উন্নত করার এবং গলিত ধাতুর আরও মসৃণ ও সমান প্রবাহ সুবিধাজনক করার জন্য সমস্ত কোণে প্রচুর ফিলেট এবং ব্যাসার্ধ যোগ করা উচিত।
• ডাই সীলিং: টুলিং ডিজাইনের দৃষ্টিকোণ থেকে, নিশ্চিত করা যে ডাইটি হারমেটিকভাবে সিল করা যায় তা অপরিহার্য। এতে ডাইয়ের দুটি অংশের সঠিক মেশিনিং করা জড়িত থাকে এবং প্রায়শই ও-রিং বা অন্যান্য সিলিং ব্যবস্থা অন্তর্ভুক্ত করা হয় যাতে চক্রের সময় ভ্যাকুয়াম ক্ষতি রোধ করা যায়।

এই নীতিগুলি মেনে চলে, ডিজাইনাররা শক্তিশালী, হালকা এবং জটিল উপাদানগুলি তৈরি করতে পারেন যা ভ্যাকুয়াম-সহায়তাযুক্ত প্রক্রিয়ার সম্পূর্ণ সুবিধা নেয়, ফলস্বরূপ উচ্চতর আউটপুট এবং উন্নত কর্মক্ষমতা পাওয়া যায়।

প্রায়শই জিজ্ঞাসিত প্রশ্নাবলী

1. ভ্যাকুয়াম কাস্টিং এবং ঐতিহ্যবাহী ডাই কাস্টিংয়ের মধ্যে প্রধান পার্থক্য কী?

প্রধান পার্থক্য হল গলিত ধাতু ঢালার আগে ডাই কক্ষ থেকে বাতাস এবং গ্যাস সরানোর জন্য ভ্যাকুয়াম ব্যবহার করা। ঐতিহ্যবাহী ডাই কাস্টিংয়ে বাতাসপূর্ণ ডাইয়ে ধাতু ঢালা হয়, যা আটকে যেতে পারে এবং স্ফুটিকতা সৃষ্টি করতে পারে। ভ্যাকুয়াম ডাই কাস্টিং এই বাতাস সরিয়ে দেয়, ফলে ঘন, শক্তিশালী অংশগুলি তৈরি হয় যাতে ত্রুটি কম থাকে এবং পৃষ্ঠতলের মান ভালো হয়।

2. ভ্যাকুয়াম-সহায়তাযুক্ত ডাই কাস্টিংয়ের জন্য কোন ধাতুগুলি উপযুক্ত?

এই প্রক্রিয়াটি সাধারণত অ-ফেরোস খাদগুলির সাথে ব্যবহৃত হয় যার মাঝারি গলন পয়েন্ট রয়েছে। এর মধ্যে রয়েছে অ্যালুমিনিয়াম খাদ (যেমন A380), ম্যাগনেসিয়াম খাদ (হালকা কাঠামোগত উপাদানগুলির জন্য) এবং জিংক খাদ। স্টিল এবং লোহার মতো লৌহ ধাতু সাধারণত তাদের উচ্চ গলনের তাপমাত্রার কারণে উপযুক্ত নয়, যা ডাই কাস্টিং টুলিংকে ক্ষতিগ্রস্থ করবে।

৩. ভ্যাকুয়াম মরা ঢালাই কি সমস্ত ছিদ্রহীনতা দূর করতে পারে?

যদিও ভ্যাকুয়াম ডাই কাস্টিং গ্যাসের ছিদ্রতাকে উল্লেখযোগ্যভাবে শূন্যের কাছাকাছি স্তরে হ্রাস করে, এটি সমস্ত ধরণের ছিদ্রতা দূর করতে পারে না। উদাহরণস্বরূপ, ধাতু শীতল এবং শক্ত হওয়ার সাথে সাথে ভলিউম হ্রাসের কারণে সঙ্কুচিত পোরোসিটি এখনও ঘটতে পারে। তবে, অনুকূল অংশ এবং ছাঁচনির্মাণ নকশা, যার মধ্যে অনুকূলিত গেট এবং রানার সিস্টেম অন্তর্ভুক্ত রয়েছে, এই ধরণের ছিদ্রতাকেও হ্রাস করতে সহায়তা করতে পারে।