கட்டுரை எண்.159 | துருப்பிடிக்காத எஃகுத் தாங்கிகளின் வேலை கடினப்படுத்துதல்: குளிர் வார்ப்பு நீண்ட கால நீடித்துழைப்பை எவ்வாறு பாதிக்கிறது
கட்டுரை எண்.159 | துருப்பிடிக்காத எஃகுத் தாங்கிகளின் வேலை கடினப்படுத்துதல்: குளிர் வார்ப்பு நீண்ட கால நீடித்துழைப்பை எவ்வாறு பாதிக்கிறது
துருப்பிடிக்காத எஃகு ஒருஜன்னல் உராய்வு நிலைஎஃகு ஆலையிலிருந்து வெளியேறிய அதே மூலப்பொருள் இதுவல்ல. அது இறுதிப் பொருளை அடையும் நேரத்தில், அதன் இயந்திரவியல் பண்புகளை அடிப்படையாக மாற்றும் தொடர்ச்சியான குளிர் வடிவமைப்புச் செயல்பாடுகளுக்கு உட்படுத்தப்பட்டு, வளைக்கப்பட்டு, முத்திரையிடப்பட்டு, துளையிடப்பட்டு, இழுக்கப்படுகிறது. இந்த உருமாற்றம்—வேலை கடினமாதல்—தாங்கிக்கு அதன் வலிமையையும் சுருள் தன்மைகளையும் அளிக்கிறது. ஆனால் அது, பல ஆண்டுகால சுழற்சிமுறை சுமையேற்றத்தின் போது தாங்கியின் செயல்திறனைப் பாதிக்கும் எஞ்சிய அழுத்தங்கள், நுண் கட்டமைப்பு மாற்றங்கள் மற்றும் பாதிப்புக்குள்ளாகும் தன்மைகளையும் அறிமுகப்படுத்துகிறது. வேலை கடினமாதலைப் புரிந்துகொள்வது, உராய்வுத் தாங்கியின் நீடித்துழைப்பைத் தீர்மானிப்பதில் மூலப்பொருளின் தரத்தைப் போலவே உற்பத்தித் தரமும் ஏன் முக்கியமானது என்பதை வெளிப்படுத்துகிறது.
குளிர் வார்ப்பு துருப்பிடிக்காத எஃகில் என்ன செய்கிறது
ஆஸ்டெனிடிக் துருப்பிடிக்காத எஃகை அறை வெப்பநிலையில் வடிவமைக்கும்போது, அந்த உலோகத்தின் படிக அமைப்பு மீளமுடியாத வகையில் மாறுகிறது.ஜன்னல் உராய்வு நிலைபாகங்கள், பதப்படுத்தப்பட்ட நிலையில் தட்டையான பட்டை அல்லது தகடு வடிவில் தொடங்குகின்றன—அவை மென்மையாகவும், நீளக்கூடியதாகவும், எளிதில் வடிவமைக்கக்கூடியதாகவும் இருக்கும். அந்தப் பொருள் தண்டவாள வடிவத்திற்கு வளைக்கப்பட்டு, கைப்பிடியின் வடிவவியலை உருவாக்க முத்திரையிடப்பட்டு, மற்றும் ரிவெட் துளைகளை உருவாக்க துளையிடப்படும்போது, உலோகம் நெகிழ்ந்து நெகிழ்வாகப் பாய்கிறது. ஒவ்வொரு வடிவமைக்கும் செயல்பாடும் அணுக்களின் அடுக்கமைப்பிற்குள் இடப்பெயர்ச்சிகளைப் பெருக்குகிறது—இவை அணுக்களின் அடுக்குகளை ஒன்றையொன்று கடந்து செல்ல அனுமதிக்கும் கோட்டுக் குறைபாடுகள் ஆகும். இந்த இடப்பெயர்ச்சிகள் வேகமாகப் பெருகி, சிக்கலாகின்றன, இதனால் மேலும் உருமாற்றம் அடைவது படிப்படியாக மிகவும் கடினமாகிறது. ஒரு வழக்கமான 304 துருப்பிடிக்காத எஃகு பாகத்தின் நெகிழ்வு வலிமையானது, பதப்படுத்தப்பட்ட நிலையில் சுமார் 250 MPa-லிருந்து, கடுமையான குளிர் வேலைப்பாடுகளுக்குப் பிறகு 500 MPa-க்கு மேல் அதிகரிக்கக்கூடும். இந்த வலிமை இரட்டிப்பாகுவது தாங்கியின் செயல்பாட்டிற்கு இன்றியமையாதது: மெல்லிய கைப்பிடிகளும் தண்டவாளமும் காற்று அழுத்தங்களின் கீழ் நிரந்தர உருமாற்றம் இல்லாமல் வளைவதை எதிர்க்க வேண்டும், மேலும் சுருள் கூறுகள் ஒவ்வொரு சுழற்சிக்குப் பிறகும் நம்பகத்தன்மையுடன் அவற்றின் அசல் நிலைக்குத் திரும்ப வேண்டும்.
பாகம் முழுவதும் வேலை கடினமாதல் எவ்வாறு வேறுபடுகிறது
ஒரு வேலையில் கடினப்படுத்துதல்ஜன்னல் உராய்வு நிலைஇது சீராக இருப்பதில்லை. ரிவெட் துளைகள் மிகவும் தீவிரமான குளிர் வேலைப்பாடுகளை எதிர்கொள்கின்றன. துருப்பிடிக்காத எஃகில் துளையிடும்போது, அது துளையின் சுற்றளவில் நெகிழ்வுத் திரிபை ஒருமுகப்படுத்துகிறது. இதனால், துளையின் விளிம்பிலிருந்து பொருளின் தடிமனில் ஏறக்குறைய பாதியளவு வெளிப்புறமாக நீண்டு செல்லும், அதிக கடினத்தன்மை கொண்ட ஒரு பகுதி உருவாகிறது. இந்த உள்ளூர் கடினத்தன்மை கொண்ட பகுதி ஒரு விதத்தில் நன்மை பயக்கிறது—ரிவெட்டின் தண்டு துளையின் சுவரை அழுத்தும் இடத்தில் இது தாங்கும் வலிமையை அதிகரிக்கிறது, மேலும் இணைப்புத் தளர்வுக்கு வழிவகுக்கும் நீட்சியைத் தடுக்கிறது. ஆனால் இது துளையின் விளிம்புக்கும் சுற்றியுள்ள பொருளுக்கும் இடையில் ஒரு செங்குத்தான கடினத்தன்மை சரிவையும் உருவாக்குகிறது. சுழற்சிமுறை சுமையேற்றத்தின் கீழ், இந்த சரிவு சோர்வு விரிசல் தொடங்குவதற்கான ஒரு இடமாக மாறக்கூடும். வடிவமைக்கப்பட்ட கரங்களின் வளைவு ஆரங்களும் குளிர் வேலைப்பாடுகளை ஒருமுகப்படுத்துகின்றன. ஒரு வளைவின் வெளிப்புற இழைகள், உட்புற இழைகளை விட அதிகமாக நீண்டு கடினமடைகின்றன, இது பொருளின் தடிமன் முழுவதும் சமச்சீரற்ற பண்புகளை உருவாக்குகிறது. இந்த சமச்சீரற்ற தன்மை, மீண்டும் மீண்டும் சுமையேற்றப்பட்ட பிறகு, கரத்தை சீரற்ற முறையில் மீண்டும் பழைய நிலைக்குத் திரும்பச் செய்யக்கூடும், இது அளவீடு செய்யப்பட்ட பிடிப்பு விசையின் படிப்படியான இழப்புக்கு வழிவகுக்கிறது.
எஞ்சிய மன அழுத்தம்: உருவாக்கத்தின் மறைக்கப்பட்ட மரபு
ஒவ்வொரு குளிர் உருவமைப்புச் செயல்பாடும் எஞ்சிய அழுத்தங்களை விட்டுச்செல்கிறது.ஜன்னல் உராய்வு நிலைஉலோகம் வளைக்கப்படும்போது, அதன் வெளிப்புற மேற்பரப்பு இழைகள் அவற்றின் மீள் வரம்பிற்கு அப்பால் நீட்டப்படுகின்றன, அதே நேரத்தில் உட்புற இழைகள் அழுத்தப்படுகின்றன. வளைக்கும் சுமை நீக்கப்பட்ட பிறகு, உருக்குலைவின் மீள் பகுதி மீள முயற்சிக்கிறது, ஆனால் நெகிழ்வுப் பகுதி முழுமையான மீட்சியைத் தடுக்கிறது. இதன் விளைவாக, ஒரு நிலையான அழுத்த அமைப்பு உருவாகிறது: வளைவின் உட்புற மேற்பரப்பில் அமுக்க எஞ்சிய அழுத்தம், வெளிப்புற மேற்பரப்பில் இழுவிசை எஞ்சிய அழுத்தம். இந்த எஞ்சிய அழுத்தங்கள், அவை பயன்பாட்டுச் சுமைகளுடன் எவ்வாறு தொடர்பு கொள்கின்றன என்பதைப் பொறுத்து நன்மை பயக்கலாம் அல்லது தீங்கு விளைவிக்கலாம். மேற்பரப்பில் உள்ள அமுக்க எஞ்சிய அழுத்தம் சோர்வு எதிர்ப்பை மேம்படுத்துகிறது, ஏனெனில் சோர்வு விரிசல்கள் அழுத்தப்பட்ட பொருளின் வழியாகப் பரவ முடியாது. மேற்பரப்பில் உள்ள இழுவிசை எஞ்சிய அழுத்தம் இதற்கு நேர்மாறாகச் செயல்படுகிறது—அது பயன்பாட்டுச் சுமைகளிலிருந்து செலுத்தப்படும் இழுவிசையுடன் சேர்ந்து, சோர்வு விரிசல் தொடங்குவதற்கான வாய்ப்பை அதிகரிக்கிறது. இதன் நிகர விளைவு, குறிப்பிட்ட வளைக்கும் வரிசைமுறை மற்றும் வளைத்த பிறகு உற்பத்தியாளர் அழுத்தத் தணிப்புச் செயல்பாடுகளைப் பயன்படுத்துகிறாரா என்பதைப் பொறுத்தது.
பகுதி பதப்படுத்தல் வர்த்தக பரிமாற்றம்
பிரீமியம் சில உற்பத்தியாளர்கள்ஜன்னல் உராய்வு நிலைகுளிர் வார்ப்புக்குப் பிறகு, தயாரிப்புகள் ஒரு பகுதி அழுத்த-நிவாரண வெப்பச் சிகிச்சையைப் பயன்படுத்துகின்றன. பொதுவாக 250 முதல் 350 டிகிரி செல்சியஸ் வெப்பநிலையில் பல மணிநேரங்களுக்குச் செய்யப்படும் இந்தச் சிகிச்சை, நுண் கட்டமைப்பை முழுமையாக மறுபடிகமாக்காமல், இடப்பெயர்ச்சிகளைக் குறைந்த ஆற்றல் உள்ளமைப்புகளாக மறுசீரமைக்க அனுமதிக்கிறது. வளைவு வலிமை சற்றே குறைகிறது—ஒருவேளை 5 முதல் 10 சதவீதம் வரை—ஆனால் எஞ்சிய அழுத்தங்கள் கணிசமாகக் குறைக்கப்படுகின்றன, மேலும் பொருளின் நீளும் தன்மையும் சோர்வு எதிர்ப்பும் மேம்படுகின்றன. இந்த சமரசம் ஒரு பொறியியல் முடிவைக் குறிக்கிறது: கணிசமாக சிறந்த நீண்ட கால சோர்வு செயல்திறனுக்காக, வலிமையில் ஒரு சிறிய குறைப்பை ஏற்றுக்கொள்வது. குறைந்த விலை உற்பத்தியாளர்கள் பெரும்பாலும் இந்த படிநிலையை முழுவதுமாகத் தவிர்த்துவிடுகிறார்கள்; இதனால், முழுமையான குளிர் வார்ப்பு வலிமையுடன் பொருட்கள் அனுப்பப்படுகின்றன, ஆனால் அதிக எஞ்சிய அழுத்தங்களும் இருக்கின்றன, அவை அழுத்தச் செறிவுப் புள்ளிகளில் முன்கூட்டியே விரிசல் ஏற்பட வழிவகுக்கக்கூடும்.
நீரூற்று பண்புகள் மற்றும் குளிர் வேலை
ஒரு ஸ்பிரிங் செயல்பாடுஜன்னல் உராய்வு நிலைஉராய்வுப் பட்டையைத் தடத்திற்கு எதிராக அழுத்தும் விசையானது, குளிர் வேலைப்பாடுகளை நேரடியாகச் சார்ந்துள்ளது. ஸ்பிரிங் உறுப்பு, அது ஒரு தனி சுருள் ஸ்பிரிங்காக இருந்தாலும் சரி அல்லது சறுக்கும் ஷூவுக்குள் ஒருங்கிணைந்த இலை ஸ்பிரிங்காக இருந்தாலும் சரி, செயல்படுவதற்கு ஒரு உயர் மீள் வரம்பு தேவைப்படுகிறது. அந்தப் பொருள், நிரந்தர நிலைமாற்றம் அடையாமல், மீண்டும் மீண்டும் வளைந்து அதன் அசல் நிலைக்குத் திரும்பும் திறனைக் கொண்டிருக்க வேண்டும். குளிர் வேலைப்பாடு, இடப்பெயர்வு அடர்த்தியை அதிகரிப்பதன் மூலம் மீள் வரம்பை உயர்த்துகிறது, இதனால் நிரந்தர நழுவல் தொடங்குவது கடினமாகிறது. இருப்பினும், மீள் வரம்பை உயர்த்தும் அதே குளிர் வேலைப்பாடு, விரிசல் ஏற்படாமல் மேலும் நெகிழ்வுத் திரிபை ஏற்கும் பொருளின் திறனையும் குறைக்கிறது. அதிக அளவில் குளிர் வேலைப்பாடு செய்யப்பட்ட ஒரு ஸ்பிரிங், ஆயிரக்கணக்கான சுழற்சிகளுக்குத் தனது விசையைத் தக்க வைத்துக் கொள்ள முடியும், ஆனால் அது அதன் உயர்த்தப்பட்ட வளைவுப் புள்ளிக்கு அப்பால் எப்போதாவது அதிக சுமையேற்றப்பட்டால், மென்மையான, அதிக நெகிழ்வுத்தன்மை கொண்ட ஒரு ஸ்பிரிங்கை விட அது முறிவதற்கான வாய்ப்பு அதிகம். இதனால்தான், காற்று சாளரத்தை வேகமாகத் திறப்பதாலோ அல்லது ஒரு பயனர் ஒரு கடினமான பொறிமுறையை வலுக்கட்டாயமாக இயக்குவதாலோ வலுக்கட்டாயமாக இயக்கப்படும் உராய்வுத் தாங்கிகள், வெளிப்படையாகத் தெரியும் பெரிய கட்டமைப்புப் பாகங்களில் பழுதடைவதை விட, பெரும்பாலும் ஸ்பிரிங்கிலேயே பழுதடைகின்றன.
குளிர் வேலை முறைகள் மூலம் தரத்தை அடையாளம் காணுதல்
ஒரு மேற்பரப்பு பூச்சுஜன்னல் உராய்வு நிலைஅதன் குளிர் வார்ப்பு செயல்முறையின் தரம் குறித்த காட்சித் தடயங்களை இது வழங்குகிறது. மேற்பரப்பில் ஆரஞ்சுத் தோல் போன்ற தோற்றமோ அல்லது நுண் விரிசல்களோ இல்லாத, மென்மையான மற்றும் சீரான வளைவு ஆரங்கள், வார்ப்பு செயல்முறை பொருத்தமான வேகத்திலும், முறையாகப் பராமரிக்கப்பட்ட கருவிகளைக் கொண்டும் செய்யப்பட்டது என்பதைக் குறிக்கின்றன. துளையிடப்பட்ட துளைகளைச் சுற்றியுள்ள கூர்மையான பிசிறுகள், தேய்ந்த அல்லது சேதமடைந்த துளையிடும் கருவியைக் குறிக்கின்றன; இது துளையின் சுற்றளவில் அழுத்தச் செறிவுகளையும் நுண் விரிசல்களையும் உருவாக்குகிறது. வளைவுகள் முழுவதும் பொருளின் தடிமன் சீராக இருப்பதும், அதில் கழுத்துப் பகுதி சுருங்குதல் அல்லது மெலிதல் எதுவும் தெரியாமல் இருப்பதும், வளைவு ஆரங்கள் பொருளின் வார்ப்பு வரம்புகளுக்குப் பொருந்தும் வகையில் வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளன என்பதைக் காட்டுகிறது. இந்தக் காட்சி அறிகுறிகள் வெறும் அழகு சார்ந்தவை அல்ல. பல ஆண்டுகால சுழற்சிமுறை சுமையேற்றத்திற்கு அந்தத் தாங்கி எவ்வாறு செயல்படும் என்பதைத் தீர்மானிக்கும், அதன் அடிப்படையான குளிர் வார்ப்புப் பரவலை அவை பிரதிபலிக்கின்றன.
முடிவு
திஜன்னல் உராய்வு நிலைபத்தாண்டுகளுக்குச் சீராக இயங்கும் ஒரு பொருளின் நீடித்துழைக்கும் தன்மைக்கு, அதன் மூலப்பொருளின் தன்மையைப் போலவே அதன் உற்பத்திச் செயல்முறையும் முக்கியப் பங்கு வகிக்கிறது. குளிர் வார்ப்பு முறையானது, மென்மையான, நீளும் தன்மையுடைய துருப்பிடிக்காத எஃகை, காற்று அழுத்தங்களைத் தாங்கி, ஆயிரக்கணக்கான சுழற்சிகள் வரை நம்பகத்தன்மையுடன் மீண்டு வரக்கூடிய ஒரு வலிமையான, சுருள் போன்ற அமைப்பாக மாற்றுகிறது. ஆனால், வார்ப்புச் செயல்முறை சரியாகக் கட்டுப்படுத்தப்படாமலும், அதனைத் தொடர்ந்து பொருத்தமான வெப்பச் சிகிச்சை அளிக்கப்படாமலும் இருந்தால், அதே உருமாற்றமானது எஞ்சிய அழுத்தங்களையும் கடினத்தன்மை வேறுபாடுகளையும் உருவாக்குகிறது; இவை செயலிழப்பு தொடங்கும் இடங்களாக மாறக்கூடும். தனது செயல்திறனைத் தக்கவைத்துக் கொள்ளும் ஒரு தாங்கிக்கும், சில ஆண்டுகளில் தளர்வையோ அல்லது விரிசல்களையோ உருவாக்கும் தாங்கிக்கும் இடையிலான வேறுபாடு, பெரும்பாலும் வார்ப்பு அச்சகத்தில் எடுக்கப்பட்ட முடிவுகளையே சார்ந்துள்ளது—அதாவது, கருவியின் நிலை, வார்ப்பு வரிசைமுறை, மற்றும் வார்ப்புக்குப் பிந்தைய அழுத்தத் தணிப்பில் முதலீடு செய்வதா வேண்டாமா என்பது போன்ற முடிவுகள். உராய்வுத் தாங்கிப் பொறியியலில், ஒரு பொருளுக்கு அதன் வலிமையைக் கொடுக்கும் குளிர் வார்ப்பானது, அதன் இறுதி சோர்வுக்கான விதைகளையும் விதைக்கிறது. இந்த இரு தன்மைகளையும் நிர்வகிப்பதே நீடித்துழைக்கும் வடிவமைப்பின் சாராம்சமாகும்.
